【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ，在信息感知的過(guò)程中，采用各個(gè)節(jié)點(diǎn)單獨(dú)傳輸數(shù)據(jù)到匯聚節(jié)點(diǎn)的方法是不可行的。因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)存在大量冗余信息，會(huì)浪費(fèi)大量的通信帶寬和寶貴的能量資源。此外，還會(huì)降低信息的收集效率，影響信息采集的及時(shí)性，所以需要采用數(shù)據(jù)融合與智能技術(shù)進(jìn)行處理。所謂數(shù)據(jù)融合是指將多種數(shù)據(jù)或信息進(jìn)行處理，組合出高效且符合用戶需求的數(shù)據(jù)的過(guò)程。在傳感網(wǎng)應(yīng)用中，多數(shù)情況只關(guān)心監(jiān)測(cè)結(jié)果，并不需要收集大量原始數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)融合是處理該類問(wèn)題的有效手段。分布式數(shù)據(jù)融合技術(shù)需要人工智能理論的支撐，包括智能信息獲取的形式化方法、海量信息處理的理論和方法、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下信息的開發(fā)與利用方法，以及計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)理論。同時(shí)，還需掌握智能信號(hào)處理技術(shù)，如信息特征識(shí)別和數(shù)據(jù)融合、物理信號(hào)處理與識(shí)別等。智能處理技術(shù)是為了有效地達(dá)到某種預(yù)期的目的，利用知識(shí)分析后所采用的各種方法和手段。通過(guò)在物體中植入智能系統(tǒng)，可以使得物體具備一定的智能性，能夠主動(dòng)或被動(dòng)的實(shí)現(xiàn)與用戶的溝通，這也是物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。智能分析與控制技術(shù)主要包括人工智能理論、先進(jìn)的人機(jī)交互技術(shù)、智能控制技術(shù)與系統(tǒng)等。物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)質(zhì)是給物體賦予智能，以實(shí)現(xiàn)人與物體的交互對(duì)話，甚至實(shí)現(xiàn)物體與物體之間的交互或?qū)υ挕榱藢?shí)現(xiàn)這樣的智能性，例如，控制智能服務(wù)機(jī)器人完成既定任務(wù)包括運(yùn)動(dòng)軌跡控制、準(zhǔn)確的定位及目標(biāo)跟蹤等，需要智能化的控制技術(shù)與系統(tǒng)。中間件技術(shù)的應(yīng)用能有效地對(duì)海量物聯(lián)網(wǎng)信息和事件流進(jìn)行加工和處理，并且在系統(tǒng)拓展時(shí)避免對(duì)最底層的系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā)，使其網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化更方便，應(yīng)用更廣泛。中間件是物聯(lián)網(wǎng)的神經(jīng)系統(tǒng)，是一種通用的管理EPC數(shù)據(jù)的構(gòu)架，它對(duì)標(biāo)簽中的數(shù)據(jù)進(jìn)行過(guò)濾、分組和計(jì)數(shù)，以減少發(fā)往信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的大量原始數(shù)據(jù)量，生成加入了語(yǔ)義解釋的事件數(shù)據(jù)，并防止錯(cuò)誤識(shí)讀、漏讀和多讀信息。中間件具有強(qiáng)大的通信能力和良好的可擴(kuò)展性，具有標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議和接口，具備通用性和易用性，分布式計(jì)算，提供網(wǎng)絡(luò)、硬件和操作系統(tǒng)的透明性，能滿足大量的應(yīng)用需求，能運(yùn)行于多種硬件和操作系統(tǒng)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和應(yīng)用互操作。論文采用了中間件技術(shù)，并對(duì)中間件的各部分結(jié)構(gòu)的功能進(jìn)行了設(shè)計(jì)，同時(shí)提出了兩種信息處理方法，實(shí)現(xiàn)了標(biāo)簽過(guò)濾和去重過(guò)濾。 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中的關(guān)鍵技術(shù)分析物聯(lián)網(wǎng)從信息采集到進(jìn)入后臺(tái)管理系統(tǒng)應(yīng)用和存儲(chǔ)過(guò)程中，面臨著各方面的問(wèn)題，最重要的幾方面是信息采集過(guò)程中射頻識(shí)別系統(tǒng)的碰撞問(wèn)題，下面就對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行相應(yīng)的介紹。 射頻識(shí)別中的防碰撞技術(shù)在RFID系統(tǒng)中，閱讀器和標(biāo)簽通信共享無(wú)線信道，當(dāng)多個(gè)相鄰的閱讀器同時(shí)詢問(wèn)一個(gè)標(biāo)簽時(shí)，標(biāo)簽無(wú)法識(shí)別查詢，產(chǎn)生閱讀器碰撞；當(dāng)多個(gè)標(biāo)簽同時(shí)響應(yīng)一個(gè)閱讀器，閱讀器不能識(shí)別標(biāo)簽，就發(fā)生了標(biāo)簽碰撞。無(wú)論何種碰撞都會(huì)導(dǎo)致識(shí)別失敗，降低通信和傳輸效率。由于閱讀器之間能夠相互通信，能夠探測(cè)碰撞，因此閱讀器碰撞比較容易解決。功能簡(jiǎn)單的電子標(biāo)簽之間不能相互通信，也不能探測(cè)碰撞，防碰撞的難度較大。下面主要介紹一下多個(gè)標(biāo)簽在同一閱讀器識(shí)別范圍內(nèi)的碰撞算法。目前RFID系統(tǒng)使用的多標(biāo)簽防碰撞算法是從多路存取中的時(shí)分多路(TDMA)法發(fā)展起來(lái)的。TDMA是把整個(gè)可供使用的通路容量按時(shí)間分配給多個(gè)用戶的技術(shù)，處理沖突的方法主要分為兩種：基于ALOHA的算法和基于二進(jìn)制搜索的算法。一、基于ALOHA的算法基于ALOHA的防碰撞算法要求讀寫器作用范圍內(nèi)的電子標(biāo)簽依據(jù)自己的序列號(hào)隨機(jī)產(chǎn)生應(yīng)答時(shí)間，到達(dá)閱讀器時(shí)如果有沖突，則電子標(biāo)簽要等到下一輪時(shí)間段到來(lái)時(shí)再重新產(chǎn)生響應(yīng)時(shí)間，在經(jīng)過(guò)一些時(shí)間段之后這類算法可以以一定的概率完成對(duì)作用范圍內(nèi)的一定數(shù)量標(biāo)簽的識(shí)別。這類算法主要有：經(jīng)典 ALOHA法、時(shí)隙ALOHA法、幀時(shí)隙ALOHA法及其改進(jìn)算法。1．時(shí)隙ALOHA算法(SA算法)在經(jīng)典ALOHA算法的基礎(chǔ)上把時(shí)間分成多個(gè)離散時(shí)隙，并且每個(gè)時(shí)隙長(zhǎng)度要大于標(biāo)簽回復(fù)的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，標(biāo)簽只能在每個(gè)時(shí)隙內(nèi)發(fā)送數(shù)據(jù)。此算法要求電子標(biāo)簽擁有一個(gè)唯一的序列號(hào)并且所有的標(biāo)簽必須由閱讀器控制，在規(guī)定的同步時(shí)隙內(nèi)傳輸數(shù)據(jù)包，閱讀器在周期性循環(huán)時(shí)隙內(nèi)發(fā)送讀信號(hào)，處于讀寫器工作范圍的標(biāo)簽被隨機(jī)分配到各個(gè)時(shí)隙。在每個(gè)時(shí)隙中，標(biāo)簽收到指令之后把ID傳給讀寫器，當(dāng)一個(gè)時(shí)隙內(nèi)分配了多個(gè)標(biāo)簽時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生沖突，讀寫器會(huì)跳過(guò)發(fā)生沖突的時(shí)隙直到找到有唯一標(biāo)簽的時(shí)隙。讀完后，繼續(xù)將時(shí)隙隨機(jī)地分給標(biāo)簽，直到讀完所有的標(biāo)簽。采用時(shí)隙ALOHA算法的RFID系統(tǒng)的特點(diǎn)是：SA算法因?yàn)橛凶x寫器控制在同步時(shí)隙內(nèi)傳送數(shù)據(jù)，可能發(fā)生沖突的時(shí)間區(qū)就縮短了一半，吞吐率最大可達(dá)36．8％，較經(jīng)典ALOHA算法增加了一倍，但仍局限于只讀型電子標(biāo)簽。(FSA算法)幀時(shí)隙ALOHA算法(FSA算法)是ALOHA算法的另一種擴(kuò)展方法，閱讀器將一幀劃分多個(gè)時(shí)隙，每個(gè)時(shí)隙的長(zhǎng)度足可以滿足標(biāo)簽的響應(yīng)時(shí)間。當(dāng)閱讀器發(fā)送其請(qǐng)求后，便等待標(biāo)簽的回應(yīng)。標(biāo)簽接到請(qǐng)求信號(hào)后，隨機(jī)地選擇一個(gè)時(shí)隙進(jìn)行通信。在一個(gè)時(shí)隙中只有一個(gè)標(biāo)簽回答時(shí)，閱讀器可以分辨出標(biāo)簽；在一個(gè)時(shí)隙中沒(méi)有標(biāo)簽回答時(shí)，跳過(guò)此時(shí)隙；當(dāng)在一個(gè)時(shí)隙中有多個(gè)標(biāo)簽回答時(shí)，發(fā)生沖突，需要重新開始讀取過(guò)程。其具體操作如下：1)將N個(gè)時(shí)隙打包成一個(gè)幀，幀大小固定，在整個(gè)標(biāo)簽識(shí)別過(guò)程中不改變幀的大小，每一幀的最大時(shí)隙數(shù)N需要預(yù)先設(shè)定為某默認(rèn)值；2)閱讀器把幀的大小和在幀中用來(lái)選擇時(shí)隙的隨機(jī)數(shù)發(fā)送給標(biāo)簽，每個(gè)標(biāo)簽利用這些隨機(jī)號(hào)碼來(lái)選擇時(shí)隙號(hào)碼，并且標(biāo)簽在每一個(gè)幀(即N個(gè)時(shí)隙)中只隨機(jī)發(fā)送一次信息。3)基于物聯(lián)網(wǎng)的汽車防盜系統(tǒng)的研究設(shè)計(jì)表2．1顯示了固定幀時(shí)隙ALOHA算法的過(guò)程，在這里幀的大小被分成3個(gè)時(shí)隙，在讀的第一輪循環(huán)中，標(biāo)簽1和標(biāo)簽3同時(shí)在時(shí)隙1中傳輸它們的序列號(hào)，標(biāo)簽2和標(biāo)簽5在時(shí)隙2中傳輸各自的序列號(hào)，可是這四個(gè)標(biāo)簽發(fā)生了沖突，它們只有在下一輪中繼續(xù)傳輸。圖中閱讀器在第一輪成功地識(shí)別了標(biāo)簽4(在時(shí)隙3中只有標(biāo)簽4傳輸序列號(hào))。該算法的幀大小固定，因此運(yùn)用簡(jiǎn)單易行，但鑒別標(biāo)簽的效率不高，假設(shè)有多個(gè)標(biāo)簽在所有的時(shí)隙都發(fā)生沖突，即使讀過(guò)程無(wú)限循環(huán)，閱讀器也將無(wú)法鑒別任何一個(gè)標(biāo)簽。此外，該方法需要閱讀器和標(biāo)簽之間的同步操作。 表21 幀時(shí)隙ALOHA算法的過(guò)程向上傳輸請(qǐng)求幀時(shí)隙1時(shí)隙2時(shí)隙3向下傳輸沖突沖突11001100標(biāo)簽110000001標(biāo)簽210011000標(biāo)簽310001011標(biāo)簽410110000標(biāo)簽511001100 采用FSA算法的RFID系統(tǒng)特點(diǎn)是：適用于傳輸信息量較大的場(chǎng)合，但當(dāng)標(biāo)簽數(shù)量遠(yuǎn)大于時(shí)隙個(gè)數(shù)時(shí)，讀取標(biāo)簽的時(shí)間將會(huì)大大增加，在標(biāo)簽數(shù)遠(yuǎn)小于時(shí)隙個(gè)數(shù)時(shí)，就會(huì)造成時(shí)隙的浪費(fèi)。動(dòng)態(tài)幀時(shí)隙ALOHA算法(DFSA算法)動(dòng)態(tài)幀時(shí)隙ALOHA算法(DFSA算法)是一種改進(jìn)的幀時(shí)隙ALOHA法，該算法中閱讀器能動(dòng)態(tài)改變(增加或減少)下一次閱讀循環(huán)中每幀的時(shí)隙個(gè)數(shù)。系統(tǒng)工作過(guò)程中，閱讀器依次在每個(gè)時(shí)隙接收標(biāo)簽發(fā)送的信息，當(dāng)一個(gè)時(shí)隙無(wú)信息或者該時(shí)隙信息無(wú)法識(shí)別時(shí)，閱讀器就進(jìn)行下一個(gè)時(shí)隙信息的讀取。一幀結(jié)束后，閱讀器根據(jù)沖突的情況調(diào)整幀的長(zhǎng)度，開始新一幀的識(shí)別，直到無(wú)沖突為止。采用DFSA算法優(yōu)點(diǎn)是：由于幀的時(shí)隙數(shù)是動(dòng)態(tài)產(chǎn)生的，其時(shí)隙數(shù)可變，解決了FSA算法中時(shí)隙的浪費(fèi)問(wèn)題。但是，此算法需要進(jìn)行標(biāo)簽數(shù)量估計(jì)，幀長(zhǎng)的動(dòng)態(tài)調(diào)整也較難實(shí)現(xiàn)，影響系統(tǒng)的識(shí)別效率。二、基于二進(jìn)制搜索的算法基于二進(jìn)制搜索的算法是閱讀器根據(jù)接收到的來(lái)自標(biāo)簽的應(yīng)答，發(fā)送不同的請(qǐng)求信號(hào)或命令，通過(guò)二叉樹查找的方法，從作用范圍內(nèi)的標(biāo)簽中篩選出唯一標(biāo)簽進(jìn)行通信，通常應(yīng)用于UHF頻段的產(chǎn)品，主要方法有二進(jìn)制搜索算法和動(dòng)態(tài)二進(jìn)制搜索算法。1．二進(jìn)制搜索算法二進(jìn)制搜索算法BS(Binary search algorithm)采用Manchester編碼為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)算法系統(tǒng)，需要一組能由標(biāo)簽處理的命令。此外，每個(gè)標(biāo)簽擁有一個(gè)唯一的序列號(hào)。通過(guò)多次比較，不斷篩選出不同的序列號(hào)，時(shí)分復(fù)用地進(jìn)行閱讀器和標(biāo)簽之間的信號(hào)交換。為了選擇標(biāo)簽，閱讀器發(fā)出請(qǐng)求命令將標(biāo)簽序列號(hào)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)介喿x器上，通過(guò)檢測(cè)沖突位置，并以防碰撞命令的方式逐步通知不符合要求的標(biāo)簽退出循環(huán)。最后剩下的那個(gè)標(biāo)簽被識(shí)別，閱讀器獲得與它通信的權(quán)利。通信完成后，閱讀器會(huì)發(fā)出命令要求該標(biāo)簽進(jìn)入休眠狀態(tài)(對(duì)閱讀器發(fā)出的所有命令不響應(yīng))，其他的標(biāo)簽將在接下來(lái)的防碰撞循環(huán)中被閱讀器訪問(wèn)到。對(duì)二進(jìn)制搜索算法功能的可靠性起決定作用的是所有的標(biāo)簽需要準(zhǔn)確的同步，使這些標(biāo)簽準(zhǔn)確地在同一時(shí)刻開始傳輸它們的序列號(hào)。只有這樣，才能按位判定沖突的發(fā)生。2．動(dòng)態(tài)二進(jìn)制搜索算法動(dòng)態(tài)二進(jìn)制搜索算法是在二進(jìn)制搜索算法的基礎(chǔ)上，其實(shí)現(xiàn)過(guò)程主要依賴于信息采集系統(tǒng)和信息管理系統(tǒng)，信息采集系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)信息的采集、加工和處理，信息管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)汽車數(shù)據(jù)的管理和利用。此防盜系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)過(guò)程中的關(guān)鍵問(wèn)題包括多標(biāo)簽防碰撞識(shí)別技術(shù)、中間件的信息處理技術(shù)和系統(tǒng)的安全技術(shù)。不傳輸閱讀器和標(biāo)簽的序列號(hào)的互補(bǔ)部分，從而減少了閱讀器與標(biāo)簽的通信量，減少了算法系統(tǒng)耗在序列號(hào)上的傳送時(shí)間，即提高了系統(tǒng)的執(zhí)行效率，增加了閱讀器識(shí)別的速度，算法也增加了復(fù)雜性。 中間件信息處理技術(shù)基于時(shí)間分組的幀時(shí)隙ALOHA算法的實(shí)現(xiàn)流程如圖4．2所示。中間件提供的程序接口定義了一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的高層應(yīng)用環(huán)境，不管底層的計(jì)算機(jī)硬件和系統(tǒng)軟件怎樣更新?lián)Q代，只要將中間件升級(jí)更新，并保持中間件對(duì)外的接口定義不變，應(yīng)用軟件幾乎不需任何修改，從而簡(jiǎn)化了企業(yè)在應(yīng)用軟件方面的開發(fā)并減少實(shí)現(xiàn)成本和維護(hù)成本。由于物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用是由大量傳感器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的，在信息感知過(guò)程中，網(wǎng)絡(luò)中會(huì)產(chǎn)生大量冗余數(shù)據(jù)，占用通信帶寬和能量資源，降低采集效率和及時(shí)性。中間件技術(shù)的應(yīng)用能有效地對(duì)海量物聯(lián)網(wǎng)信息和事件流進(jìn)行加工和處理，并且在系統(tǒng)拓展時(shí)避免對(duì)最底層的系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā)，使其網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化更方便，應(yīng)用更廣泛。中間件是物聯(lián)網(wǎng)的神經(jīng)系統(tǒng)，是一種通用的管理EPC數(shù)據(jù)的構(gòu)架，它對(duì)標(biāo)簽中的數(shù)據(jù)進(jìn)行過(guò)濾、分組和計(jì)數(shù)，以減少發(fā)往信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的大量原始數(shù)據(jù)量，生成加入了語(yǔ)義解釋的事件數(shù)據(jù)，并防止錯(cuò)誤識(shí)讀、漏讀和多讀信息。 物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)安全技術(shù)目前，物聯(lián)網(wǎng)逐漸被人們認(rèn)識(shí)和應(yīng)用，它可以將人們和身邊無(wú)數(shù)物品聯(lián)系起來(lái)，使物品成為網(wǎng)絡(luò)中用戶的一份子，并給人們帶來(lái)諸多便利。但是，在享受物聯(lián)網(wǎng)帶給人類便利的同時(shí)，物聯(lián)網(wǎng)在信息安全方面也存在一定的局限性。1．信號(hào)的干擾隨著物聯(lián)網(wǎng)的興起，個(gè)人和國(guó)家對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的依賴會(huì)越來(lái)越大，但是如果物聯(lián)網(wǎng)中相關(guān)信號(hào)被干擾，對(duì)個(gè)人和國(guó)家相關(guān)機(jī)構(gòu)的信息安全會(huì)造成威脅。機(jī)械式防盜器的優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格便宜，安裝簡(jiǎn)便；缺點(diǎn)是使用不隱蔽，防盜不徹底，拆裝麻煩。機(jī)械式防盜器只防盜不報(bào)警，主要起到限制車輛操作的作用，在防盜方面作用有限。個(gè)人通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)能夠智能化、有效地管理自己的生活，而不需要人為的干涉。2．惡意的入侵物聯(lián)網(wǎng)建立在互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，對(duì)互聯(lián)網(wǎng)的依賴性很高，在互聯(lián)網(wǎng)中存在的危害信息安全的因素在一定程度上同樣也會(huì)危害到物聯(lián)網(wǎng)的安全。隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，病毒攻擊、黑客入侵、非法授權(quán)訪問(wèn)等都會(huì)對(duì)互聯(lián)網(wǎng)用戶造成損害。與此同時(shí)，在物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中互聯(lián)網(wǎng)上傳播的病毒、