基于节点智能交互的物联网数据处理研究

论文摘要

物联网具有较高的应用前景和学术研究价值,目前已经成为国际上的研究热点,并且已经上升为我国的国家战略。建设物联网,很重要的一个问题就是如何处理纷繁复杂的数据。物联网是由大量的传感器节点组成的,采集的数据量是相当庞大的,如何从海量数据中提取、存储和处理有用的信息,这是物联网数据处理技术所要解决的问题。因此物联网数据处理就成为物联网研究的核心技术之一。本论文提出了一种基于节点交互的物联网框架模型,并在该模型基础上提出了一种基于情境感知技术的路由协议。本文首先介绍了物联网及其数据处理技术的研究现状,经过详细的分析指出了目前数据处理技术所面临的主要问题和挑战。接着本文对物联网数据处理的相关技术进行了逐一分析,从物联网的核心技术入手,分析了物联网的体系架构和终端节点感知设备。然后对本文工作有重要作用的情境感知技术中的建模与推理等做了详细介绍。在以上分析的基础上,提出了一种基于节点智能交互的物联网框架。该框架从物联网数据处理的需求出发,通过汲取海计算和云计算的思想,提出了节点的智能发现与识别模型,以及节点控制程序的智能交互更新模型,并针对该框架给出了应用的数据处理技术,即情境感知和压缩感知技术。随后,针对本文的框架模型提出了一种基于情境感知的数据融合路由协议,协议中的节点通过收集其自身的情境信息和邻居节点的情境信息,采用模糊集理论分析情境信息包含的语义,根据情境推理结果调整自身的工作状态,从而达到节约能耗、延长网络生命周期的目的。同时协议采用下级节点情境信息表代替普通路由算法中的路由表功能,智能选择下一跳路由节点。最后,本文对所提出的基于节点智能交互的物联网框架进行了硬件上的验证,结果证明了本文所提出框架的可行性。同时,通过Java和Matlab仿真实验对所提出的基于情境感知的路由算法进行性能上的评估,仿真结果表明该路由协议比经典的LEACH （Low-Energy Adaptive Clustering Hierarchy）和MTE（Minimum Transmission Energy）协议拥有更长的网络生命周期和更好能量控制。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景与意义
• 1.1.1 选题背景
• 1.1.2 研究意义
• 1.2 研究现状
• 1.2.1 物联网研究现状
• 1.2.2 物联网数据处理研究现状
• 1.2.3 存在的主要问题
• 1.3 论文研究目的和主要工作
• 1.4 论文结构安排
• 2 物联网数据处理相关技术分析
• 2.1 物联网概述
• 2.1.1 物联网核心技术
• 2.1.2 物联网体系架构
• 2.2 感知识别设备
• 2.2.1 传感器技术
• 2.2.2 智能信息设备
• 2.3 情境感知技术
• 2.3.1 基本概念
• 2.3.2 关键技术
• 2.4 海计算模型
• 3 基于节点智能交互的物联网框架研究
• 3.1 物联网数据处理需求分析
• 3.2 基于节点智能交互的物联网框架设计
• 3.2.1 节点的智能发现与识别模型
• 3.2.2 节点控制程序的交互更新模型
• 3.3 基于框架的数据处理方法
• 3.3.1 情境感知
• 3.3.2 压缩感知
• 3.4 本章小结
• 4 基于情境感知的数据融合路由协议
• 4.1 CⅡP协议描述
• 4.1.1 CⅡP协议基础和基本定义
• 4.1.2 CⅡP协议具体描述
• 4.2 CⅡP协议情境推理与定量计算
• 4.3 本章小结
• 5 实验与仿真
• 5.1 物联网数据处理框架验证
• 5.2 CⅡP路由算法仿真与结果分析
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢