基于情景感知的CPS體系架構(gòu)研究.pdf

1、信息-物理融合系統(tǒng)(Cyber-Physical System——CPS)是信息過(guò)程與物理過(guò)程深度融合和交互作用的系統(tǒng)，嵌入式計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)通過(guò)反饋回路監(jiān)視和控制物理過(guò)程，在反饋回路中物理過(guò)程與信息過(guò)程相互影響，CPS是物理和信息的交集，而不是并集，物理組件和計(jì)算組件不能分開(kāi)，信息過(guò)程和物理過(guò)程的融合是提高CPS融合度的關(guān)鍵。
　　本文重點(diǎn)研究CPS的體系架構(gòu)，針對(duì)物理環(huán)境的實(shí)時(shí)性和復(fù)雜性，建立CPS的情景感知模型，通過(guò)感知物理世界

2、可靠的情景信息，建立基于情景感知的CPS體系架構(gòu)，本文主要研究?jī)?nèi)容以及創(chuàng)新點(diǎn)如下:
　　(1)闡述了信息-物理融合系統(tǒng)體系架構(gòu)的研究和國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，根據(jù)CPS的特性建立了一種CPS原型架構(gòu)，并且分析了該架構(gòu)的內(nèi)部各個(gè)單元關(guān)系。
　　(2)提出一種典型的三層次CPS體系架構(gòu)，分為物理層（Physical Layer-PL）、網(wǎng)絡(luò)層（Network Layer-NL）及應(yīng)用層(Application Layer-AL)三個(gè)層次

3、，并且詳細(xì)分析了典型的三層體系架構(gòu)的各層次組成、作用以及它們之間的互聯(lián)關(guān)系。
　　(3)提出了一種針對(duì)信息-物理融合系統(tǒng)的情景感知模型，該模型分為五個(gè)層次:傳感器層、情景信息獲取層、情景信息處理層、情景信息推理層和服務(wù)層，對(duì)于每一層次的組成和功能都進(jìn)行了詳細(xì)介紹，接著介紹了該情景感知模型的感知流程。
　　(4)構(gòu)建一種基于情景感知的三層次CPS體系架構(gòu)，將信息過(guò)程與物理過(guò)程無(wú)縫融合，綜合分析了CPS感知物理世界的情景信息，然

4、后對(duì)信息進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化傳輸、分析、處理、整合并作出調(diào)度和反饋策略。詳細(xì)說(shuō)明了該體系架構(gòu)的工作流程。信息-物理融合系統(tǒng)的工作流程能夠完全體現(xiàn)出物理過(guò)程和信息過(guò)程的深度融合，從而使得CPS中的設(shè)施有了“思想”，而且系統(tǒng)內(nèi)部的情景信息資源可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)層進(jìn)行傳輸與共享。CPS實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)可以串聯(lián)整個(gè)系統(tǒng)，提高了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性、情景信息容量和情景信息質(zhì)量。
　　(5)建立了針對(duì)本文設(shè)計(jì)的基于情景感知的CPS的體系效能分析框架和分析設(shè)計(jì)建模，介紹了體系