PMDA:一种物理模型驱动的物联网软件体系结构

实现众多物理应用之间的互联是建立物联网的基本方法.然而,如何设计一种有效的架构指导物理应用的水平化互联是目前物联网研究领域尚未解决的问题之一.针对该架构设计问题,提出了一种支持物理应用水平化互联的物理模型驱动的物联网软件体系结构(PMDA).PMDA由3个模型组成,分别是物理模型、感执模型和应用模型.模型之间以及模型内的组件之间通过连接器进行连接与交互,模型或组件在交互时需要满足一定的约束条件.通过体系结构描述语言Wright对PMDA中的3个模型的组成以及模型之间的交互进行了形式化描述.通过一种形式化验证工具PAT验证了用Wright描述的PMDA可以保证水平化互联起来的物理应用的有效性,即不存在死锁、发散和中止这3个影响物理应用有效互联的性质.基于PAT的验证结果,通过数学归纳法证明了根据PMDA开发的物联网应用系统在交互时不存在死锁、发散和中止的情形.     

基于消息传递的构件组装模型

利用构件组装分布式系统是软件开发的流行趋势,但由于构件之间规范不一致,相互联系和相互依赖,降低了构件的复用程度,限制了生成目标系统的灵活性.消息传递是应用程序和软件构件之间进行通信的一种方式,基于消息传递的构件组装模型采用了XML技术,通过连接子和消息总线进行消息传递,实现构件之间的交互,使构件在组装时对外呈现出一致的视图.     

基于依赖矩阵的构件软件复杂性的度量模型

目前的构件软件复杂性度量模型未考虑构件之间不同依赖关系和软件构件内部复杂性两个重要因素,度量结果不够完整、准确.针对该问题,通过将软件体系结构抽象为加权的有向图,获得构件之间的依赖矩阵和影响矩阵,进而获取复杂性的度量公式.从度量公式分析和最后的示例可以得出,该度量模型可以更加真实、准确地反映构件之间不同的依赖关系和构件内部复杂性对软件复杂性的影响,而且具有简单、易于实现等特点.     

基于上下文相关的软件体系结构求精方法

为了提高软件体系结构求精的精确性与可追溯性,使处于不同抽象层次之间的体系结构之间形成规范的映射体系,引入了形式化方法,定义了一种基于上下文相关文法的形式化的求精文法,并将该文法应用到体系结构求精中,给出了基于构件的体系结构形式化求精过程.最后,基于体系结构求精方法建立了相应的用于指导软件开发的模型.     

物联网信息感知与交互技术

信息感知作为物联网的基本功能,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.文章分析了物联网信息感知与交互方面的最新研究进展.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本模型,分析总结了信息交互涉及的主要技术.在此基础上,讨论了物联网信息感知与交互研究的热点问题,包括新的感知技术、能效平衡、信息安全和移动感知网络等.最后,指出了物联网信息感知与交互技术发展面临的问题和挑战,展望了未来的研究方向.     

软件体系结构中接口连接规则研究

基于体系结构的软件开发方法以构件作为最小组装粒度,构件通过其自身定义的接口与外界进行交互.连接件作为一种特殊的构件,它主要负责管理构件之间信息的交换.构件与连接件之间通过接口进行数据的传递,因此,如何从体系结构层次上定义构件及连接件接口的交互规则是构件组装的关键所在.在现有动态体系结构描述框架的基础上,定义了端口以及通道的连接规则,并结合实际的案例,采用动态体系结构描述语言D-ADL进行描述,具体说明了这些规则的应用.从而为系统行为的形式化分析、验证和仿真奠定了基础.     

软件体系结构求精研究

为了保证软件质量,提高软件可靠性、可重用性和可维护性,软件体系结构这一概念自提出以来就得到广泛关注,成为软件工程的一项重要研究领域.软件体系结构求精作为体系结构从抽象到具体的形式化方法,连接了体系结构分析到具体实现之间的鸿沟,从而有效地保证了软件体系结构的层次性和可跟踪性.良好的软件体系结构求精方法使得软件开发自动化,加速软件产品的交付过程,降低软件成本,以及提高软件质量.针对体系结构求精研究的主要内容,较系统地阐述了几种体系结构求精分类方法,并对求精检测的相关内容作了介绍,最后是对体系结构求精以后工作的展望.     

基于AOP的软件体系结构适应性研究

软件连接件作为软件体系结构的重要组成部分,负责构件间的交互,对软件体系结构的适应性有重要影响.本文在面向方面软件开发和基于构件软件开发相结合的基础上,针对系统体系结构的适应性,将面向方面编程(AOP)方法引入到软件连接件中,然后提出面向方面连接件概念及其模型,最后归纳AOP技术对软件体系结构适应性的改善.     

基于C/S关系的实时系统构件交互规约

给出了基于构件的实时多任务应用系统图形化设计软件的构件接口定义。为解决基于构件的分布式C/S关系的实时软件构件的重用及装配问题,提出了构件相互交互的文本描述语言语法语义规约,其主要刻画了分布式实时构件之间的交互协议及其实时特性。     

软件体系结构求精研究

为了保证软件质量,提高软件可靠性、可重用性和可维护性,软件体系结构这一概念自提出以来就得到广泛关注,成为软件工程的一项重要研究领域。软件体系结构求精作为体系结构从抽象到具体的形式化方法,连接了体系结构分析到具体实现之间的鸿沟,从而有效地保证了软件体系结构的层次性和可跟踪性。良好的软件体系结构求精方法使得软件开发自动化．加速软件产品的交付过程,降低软件成本,以及提高软件质量。针对体系结构求精研究的主要内容,较系统地阐述了几种体系结构求精分类方法,并对求精检测的相关内容作了介绍,最后是对体系结构求精以后工作的展望。     

软件过程环境的设计与实现

本文主要讨论了软件过程环境ISPE（integratedsoftwareprocessenvironment）的设计与实现．首先．讨论了ISPE的体系结构，介绍了可视化的过程建模语言VPMI，（vispalprocessmodelinglanguage）．然后，在这些内容的基础上，详细讨论了ISPE的几个重要的组成部分：过程编辑环境、过程分析和模拟环境以及过程运作环境．最后，本文给出了一个小结．     

基于B／S模式环境在线监测领域模型的设计与实现

研究了软件体系结构和特定领域体系结构方面的相关理论,对环境在线监测领域进行领域分析,得到该领域的动态领域模型,进而提出了该领域的软件体系结构参考模型和领域构件库建设方法,最后设计出该软件体系结构模型以及构件库。     

一种脱机手写汉字书写顺序恢复模型

书写顺序恢复是从静态文本图像中提取动态的字符书写顺序信息,将2维的图像转换为1维的书写位置的时间序列的过程.为了对手写汉字进行书写顺序提取,提出了一种脱机手写汉字书写顺序的恢复模型.该模型首先将汉字分为整字、部件、子部件和笔画4个层次;然后利用4种拆分操作将整字拆分为部件,再将部件拆分为子部件;最后通过定义一组拆分关系与子部件偏序关系之间的对应规则来得到子部件的全序关系.而将子部件作为最基本的恢复单位,其书写顺序可通过对笔画和交叉笔画对进行分类来得到.实验表明,该模型提出的汉字书写顺序恢复方法的恢复结果具有较高的准确率,且处理速度达到了6.9字/s.     

面向体系结构的构件接口模型及其形式化规约

借鉴软件体系结构的思想，提出了面向体系结构的构件接口模型，它既能表达体系结构设计的高层抽象构件，又能表达底层代码级别的实现构件。同时基于该模型，运用顺序通信进程，提出了两级构件接口行为协议规约方法，能够有效规约大粒度复杂软件构件的行为交互协议。     

Santa Barbara microwave backscattering model for woodlands

The Santa Barbara microwave backscattering model for woodland vegetation with discontinuous tree canopies is described, with an emphasis on the construction of the model from probability-weighted sub-components. The modelling approach is to treat individual tree crowns as scatterers and attenuators, using the probabilities of scattering and attenuation to compute total backscatter. Four major model components are defined: surface backscattering, crown volume scattering, multi-path interactions between crown and ground, and double-bounce trunk-ground interactions. Each component is divided into subcomponents having distinct scattering and attenuation paths. The scattering of each subcomponent is computed and weighted by the probability of its occurrence. Total backscatter from a simulated woodland stand is computed by incoherent summation of the components. Recent revisions to the model have modified the subcomponent definitions and improved the probability formulation.     

Area efficient remote code execution platform with on-demand instruction manager for cloud-connected code executable IoT devices

An energy-area efficient cloud-connected software execution architecture in IoT sensor processor is proposed. A remotely installed sensor device such as an environmental activity monitor is commonly implemented using the conventional embedded processor only providing the fixed services, which includes statically compiled embedded software in on-chip flash memory. Instead of conventional on-chip flash memory for an instruction code area, we adopt an virtually mapped internal memory concept to realize cloud-connected software execution, in where the remote storage area via the IoT platform is indirectly mapped onto the physical address space of the instruction memory using a dynamic address translation technique. The proposed cloud-connected architecture of the system enables on-demand code execution for the instructions, which are fetched from the cloud-side remote storage area in the runtime, instead of using a directly-connected on-chip instruction bus. The proposed storage-less approach may be adopted to reduce the high access current and large chip area overhead by eliminating the on-chip code flash memory. To reduce the access current overhead in order to retrieve the requested instruction, a small-sized RAM scratch pad is adopted for retaining the hot-spot instruction code and early filled with pre-estimated instruction sector. The experimental results show that the proposed technique reduces the energy consumption and packet delay of an IoT device for executing the remote embedded software, as well as the reduced chip area by realizing a storage-less sensor architecture.     

Infrared-image classification using hidden Markov trees

An image of a three-dimensional target is generally characterized by the visible target subcomponents, with these dictated by the target-sensor orientation (target pose). An image often changes quickly with variable pose. We define a class as a set of contiguous target-sensor orientations over which the associated target image is relatively stationary with aspect. Each target is in general characterized by multiple classes. A distinct set of Wiener filters are employed for each class of images, to identify the presence of target subcomponents. A Karhunen-Loeve representation is used to minimize the number of filters (templates) associated with a given subcomponent. The statistical relationships between the different target subcomponents are modeled via a hidden Markov tree (HMT). The HMT classifier is discussed and example results are presented for forward-looking-infrared (FLIR) imagery of several vehicles.     

基于角色的构件合成

构件合成技术已成为软件复用研究的热点，本文给出了一种基于角色的构件合成方法，并讨论了基于该方法的构件的逻辑合成和物理合成两种合成方式。该方法通过引入角色有效地描述了各个子构件所提供的功能服务之间的交互关系，这种方法自身的特点使其既适用于进行本地构件的合成也适用于进行分布式的构件合成。     

物联网安全架构与技术路线研究

文章回顾了物联网的概念和发展历程,讨论了如何理解物联网概念。介绍了物联网的体系结构,并指出物联网架构中有特色的网络技术是：6LoWPAN、EPCglobal和M2M。提出了物联网的安全架构,及一些思考,包括：物联网安全的总体概貌、物联网安全架构的层次模型、物联网安全设计的参考流程图。最后分析了物联网安全学科与信息安全学科以及物联网工程学科的关联。     

基于构件和总线集成的业务基础平台框架研究

为了提高软件复用的灵活性和软件的开发效率,提出了一个基于构件和总线集成的业务基础平台框架（CBBF）,以结构级的构件定制和复用生成业务过程,以体系结构支撑和集成软件系统。阐述了基于业务基础平台的开发模式;设计了CBBF的体系结构;分析了CBBF实现的关键设计,包括XML总线集成的内核引擎、构件分类、构件模型的形式化描述和构件组装;给出了CBBF的实现细节。实践表明CBBF可以简化软件开发过程,大幅提高软件开发效率。