大數(shù)據(jù)驅(qū)動的信息物理融合系統(tǒng)的實時性方法的研究.pdf

1、隨著嵌入式技術(shù)、信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，信息世界和物理世界緊密的聯(lián)系在一起，在這種的背景下CPS應(yīng)運而生。CPS是物聯(lián)網(wǎng)的智能化擴展，也是下一代網(wǎng)絡(luò)化機電一體化控制系統(tǒng)的核心技術(shù)。它需要對海量的感知數(shù)據(jù)和信息進行分析處理，實現(xiàn)智能化的決策和控制，同時它必須是安全的、可靠的、實時的、高效的，能為大型系統(tǒng)提供動態(tài)控制、信息服務(wù)和實時感知。具有重大的研究價值，世界各地許多科研人員都專注于CPS的研究，目前許多研究成果已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在各產(chǎn)

2、業(yè)中，如倉庫監(jiān)控系統(tǒng)、智能家居網(wǎng)絡(luò)、醫(yī)療控制系統(tǒng)、智能電網(wǎng)、智能交通系統(tǒng)、航天系統(tǒng)、災(zāi)難預(yù)測、能源管理系統(tǒng)、水資源管理、智能機器人等，給人們帶來了極大的方便。顯然這些應(yīng)用都對實時性有較高的要求，因此對CPS的實時性方法的研究具有重要的意義。
　　在過去十年中，數(shù)據(jù)一直是互聯(lián)網(wǎng)當(dāng)中增長最快的。每天都有2.5百萬字節(jié)的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)時代的到來，給計算系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等帶來了極大的挑戰(zhàn)，毫無疑問也給這個集計算、通信、控制為一體的CP

3、S帶來了前所未有的挑戰(zhàn)。CPS具有實時性、分布式、高可靠性、強安全性、自治性等特征，其中高可靠性和實時性是CPS的重要特征。傳統(tǒng)由人類專家創(chuàng)建的模型已經(jīng)難以適應(yīng)大數(shù)據(jù)下的CPS時實監(jiān)控要求，大數(shù)據(jù)驅(qū)動的方法是一種有效的替代方案：它們利用現(xiàn)有的CPS中收集的大量數(shù)據(jù)，然后用這些數(shù)據(jù)自動學(xué)習(xí)必要的模型。在本文，引入了一種認知參考架構(gòu)，以實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)采集和存儲。
　　實時性對CPS系統(tǒng)至關(guān)重要，如果它們不能及時處理數(shù)據(jù)、控制，可能帶來嚴

4、重的災(zāi)難。本文主要從數(shù)據(jù)管理層面、控制層面研究保證CPS實時性的方法，詳細介紹了實時調(diào)度相關(guān)理論及保證實時行的相關(guān)算法，對它們進行詳細的分析、對比和驗證。首先本文介紹了CPS體系結(jié)構(gòu)、特點、應(yīng)用前景、及在大數(shù)據(jù)背景下所面臨的挑戰(zhàn)。并提出一種大數(shù)據(jù)驅(qū)動的CPS模型。接著研究了CPS中的實時數(shù)據(jù)服務(wù)及動態(tài)CPS中的更新事務(wù)的調(diào)度問題。最后由于CPS是一個實時傳感和控制系統(tǒng)，其中包含控制事務(wù)和更新事務(wù)，基于此，進一步研究了控制事務(wù)和更新事務(wù)的