物联网

物联网信息感知与交互技术


摘要信息感知作为物联网的基木功能,是物联网信息“全面感知”的手段。信息交互是物联网应用与服务的基础,是物联网“物物互联”的目的。随着物联网研究热潮的兴起,以传统无线传感器网络为核心的感知网络研究迅速升温,并在信息感知与交互方面取得了大量研究成果。在信息感知方面,从数据收集、清洗、压缩、聚集和融合几个方面,梳理归纳了数据获取和处理的主要方法。在信息交互方面,提出了物联网信息交互的基木模型和信息交互涉技术


     物联网是信息技术领域的一次重大变革,被认为是继计算机、互联网和移动通信网络之后的第三次信息产业浪潮。物联网是在互联网基础上延伸和扩展的网络,是通过信息传感设备,按照约定的协议,把任何物品与互联网连接起来,进行信息交换和通信,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。物联网的基本特征是信息的全而感知、可靠传送和智能处理,其核心是物与物以及人与物之间的信息交互


     信息感知是物联网的基本功能,但通过无线传感器网络等手段获取的原始感知信息具有显著的不确定性和高度的冗余性。信息的不确定性主要表现在:

(1)不统一性。不同性质、不同类型的感知信息其形式和内容均不统一;

(2)不一致性。由于时空映射失真造成的信息时空关系不一致;

(3)不准确性。由于传感器采样和量化方式不同造成的信息精度差异;

(4)不连续性。由于网络传输不稳定造成的信息断续;

(5)不全而性。由于传感器感知域的局限性导致获取的信息不全而;

(6)不完整性。由于网络和环境的动态变化造成的信息缺失。



    感知信息的冗余来源于数据的时空相关性,而大量冗余信息对资源受限的感知网络在信息传输、存储和处理以及能量供给方而提出了极大的挑战。因此,一方而需要研究信息感知的有效方法,对不确定信息进行数据清洗,将其整合为应用服务所需要的确定信息;另一方而,需要研究信息感知的高效方法,通过数据压缩和数据融合等网内数据处理方法实现信息的高效感知。


    信息交互是物联网“物物互联”的目的,是物联网应用的基础。物联网信息交互与传统人机交互具有很大的不同,主要体现在:

(1)物联网信息交互“用户”的泛在性。“物物互联”使物联网的信息交互无处不在,从而将信息交互用户扩展到所有联入网络的人、机、物等不同对象。

(2)物联网信息交互是一种主动交互方式。在物联网应用中,信息交互不是被动的应答式交互,而是网络节点按需主动获取信息,并自主智能地处理感知信息的过程。

(3)物联网信息交互的过程非常复杂。大量异质网络节点的参与,网络中海量信息的分布式存在,无线网络的动态和不稳定性以及节点资源的局限性,使得物联网信息交互需要众多网络节点共同参与、相互协作,分布式执行才能完成。由于上述特点,需要研究物联网信息交互理论和技术,建立信息交互模型,重点解决信息交互的能效平衡和交互适配问题,实现交互任务智能高效地完成。


    随着物联网技术研究和应用的不断深入,物联网信息感知和交互研究取得了大量成果,但缺乏总结分析。本文分析了物联网信息感知和信息交互的研究进展,侧重于以无线传感器网络为核心的感知网络的相关技术和方法。

    首先,论述了信息感知和信息交互的研究现状,对现有技术和方法进行了梳理和归纳;

    然后,分析了物联网信息感知和交互研究的热点问题,论述了最新的研究进展;

    最后,指出了物联网信息感知和交互而临的问题和挑战,并对全文进行了总结。



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