參考資料1從云計算到海計算論物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)(精)(編輯修改稿)
2025-07-16 17:52 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 計算”［2］這個新的計算模式，實質(zhì)是把智能推向前端。智能化的前端具有存儲、計算和通信能力，能在局部場景空間內(nèi)前端之間協(xié)同感知和判斷決策，對感知事件及時做出響應(yīng)，具有高度的動態(tài)自治性。海計算的每個“海水滴”就是全球的每個物體，它們具有智能，能夠協(xié)助感知互動。億萬種物體組成物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，就如同海水滴形成大海一樣?！ ?云海結(jié)合 物聯(lián)網(wǎng)涉及到全球的物體（包括人）規(guī)模，以及其應(yīng)用需求和感知層數(shù)據(jù)的特性，決定了物聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)需要“云”和“?！毕嘟Y(jié)合。一方面，在局部應(yīng)用場景中，感知數(shù)據(jù)存儲在局部現(xiàn)場，智能前端在協(xié)同感知的基礎(chǔ)上，通過實時交互共同完成事件判斷、決策等處理，及時對事件做出反應(yīng)。另一方面，云計算的“云”的后端提供面向全球的存儲和處理服務(wù)。物聯(lián)網(wǎng)的各種前端把處理的中間或最后結(jié)果存儲到云的后端。前端在本地處理過程中，在必要時需要后端的存儲信息和處理能力的支持，及時發(fā)送服務(wù)請求獲得云的后端支持。這具有良好的擴展性，既滿足前端實時交互，又滿足全球物體的互聯(lián)互動。 2 物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu) 除了獲取、承載和處理超海量的感知信息這個顯著特征外，物聯(lián)網(wǎng)的另一個顯著特征就是具有決策和控制功能，能夠影響物體周圍的環(huán)境或控制事件的進程；就是通過對物理世界的感知，對感知信息的傳輸和處理，到對事件的判斷和決策，再回到控制執(zhí)行器進行執(zhí)行動作，從而對事件產(chǎn)生作用來影響事件的進程，形成從物理世界到信息空間再到物理世界的循環(huán)過程?！ ?開放式循環(huán)結(jié)構(gòu) 物聯(lián)網(wǎng)形成人機物的協(xié)調(diào)環(huán)境系統(tǒng)，包含從感知、傳輸、處理和控制的循環(huán)過程。物聯(lián)網(wǎng)由億萬種物體、設(shè)備和人參與形成或與物理環(huán)境共存，這些對象之間存在極其復(fù)雜的關(guān)系（或稱為關(guān)系鏈）。一個事件往往受到多種因素影響，這些因素本身也是動態(tài)變化的。如移動車輛在移動過程中所處局部環(huán)境具有高度動態(tài)性，因為車況、路況、周圍車輛、無線接入網(wǎng)絡(luò)等一直在變化。多種因素均會影響車輛間產(chǎn)生碰撞，造成交通事件，通過智能的感知、通信和控制人們可以避免車輛碰撞。這使得物聯(lián)網(wǎng)的信息循環(huán)不同于傳統(tǒng)的閉環(huán)控制，而是開放式的循環(huán)過程［3］。物聯(lián)網(wǎng)開放式循環(huán)結(jié)構(gòu)如圖2所示。傳感設(shè)備的感知信息包括物理環(huán)境的信息和物理環(huán)境對系統(tǒng)的反饋信息，執(zhí)行器改變物理實體狀態(tài)和實現(xiàn)系統(tǒng)對物理環(huán)境的反饋。系統(tǒng)會預(yù)先設(shè)定控制語義。計算設(shè)備對物理信息進行計算和判斷，當判斷值在控制語義下滿足一定的觸發(fā)條件時，控制設(shè)備會發(fā)送命令給執(zhí)行器。 由于物理環(huán)境、感知目標存在混雜性，信息設(shè)備存在一定的誤差，以及其狀態(tài)、行為存在不確定性等，對于循環(huán)結(jié)構(gòu)而言，會帶來獲取的感知信息的不準確性，以及物體控制的不可靠性。因此，如何全面準確地獲取感知信息，以及如何保證控制過程和結(jié)果符合設(shè)計要求，是開放式循環(huán)結(jié)構(gòu)的兩個重要方面。 智能前端 隨著微電子、計算和通信等技術(shù)的發(fā)展，在物體中嵌入微型的感知、處理和通信等功能部件成為可能。越來越多的物體成為物聯(lián)網(wǎng)的智能前端，帶動物聯(lián)網(wǎng)逐步應(yīng)用和發(fā)展。智能前端兼有感知信息的獲取、決策操作的執(zhí)行，以及諸多的處理和交互功能，是局部自治環(huán)境中的終端實體，也是物聯(lián)網(wǎng)的基本單元?！ ∠旅娼Y(jié)合物聯(lián)網(wǎng)的典型應(yīng)用之一智能交通來說明前端的智能化。車輛安全系統(tǒng)能在人工干預(yù)或無需人工干預(yù)情況下，保證高速車輛的安全行駛，是智能交通的核心內(nèi)容。圖3所示是車輛安全協(xié)作系統(tǒng)架構(gòu)［4］示意圖。車輛通過傳感器、全球定位系統(tǒng)（GPS）等設(shè)備收集車輛自身與周圍環(huán)境的信息。計算模塊中的消息產(chǎn)生機制產(chǎn)生車輛狀態(tài)信息，并通過無線車載網(wǎng)絡(luò)將狀態(tài)消息廣播給周圍車輛。車輛通過專用短距離信道（DSRC）接收鄰居車輛的狀態(tài)信息，根據(jù)自身和多個鄰居車輛的狀態(tài)信息，預(yù)測車輛之間及車輛與周圍環(huán)境之間的位置關(guān)系，以及可能發(fā)生的碰撞，及時調(diào)整車輛操作參數(shù)來提高車輛行駛的效率和保障安全?！ D3所示的架構(gòu)僅僅把
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