交通信息物理系统中的车辆协同运行优化调度

运输成本及温室气体的排放是衡量智能交通系统的重要指标,有效的运输调度可以降低运输成本和环境损害.针对路网中集成环保型货车的运输问题,本文提出一种基于交通信息物理系统（Transportation cyber physical system,TCPS）的大规模车辆协同调度及合并方案,以最大限度地降低运输成本和碳排放量.首先,采用局部调度策略,结合领队车辆选择算法及聚类分析,构建可合并车辆集合;然后,通过数学规划方法,实现每个车队集合中车辆路径与速度的改进优化处理;最后,通过突发情况的简易处理说明本文调度策略的可扩展性.仿真实验表明,用本文方法将车辆编组合并成车队行驶,较固定路径合并策略可显著降低路网中货运车辆的整体油耗.     

安全关键信息物理系统的时序可预测性

安全关键的信息物理系统分为信息系统和被控的物理系统两个并发的子系统。其中信息系统具有分布式硬实时系统的特征,需要满足及时性和安全性要求,而时序可预测性是支持系统满足上述性质的关键。学术界对信息物理系统的时序可预测性的定义尚无统一认识。综述了信息物理系统的时序可预测性研究现状,总结提出了衡量系统可预测性的两个关键属性,包括时间可预测性和顺序可预测性。最后提出具有可预测性的信息物理系统的若干实现策略。     

信息物理系统实时任务WCET的研究

信息物理系统（CPS）是最近几年才出现的一个新的交叉领域的研究概念,它被普遍认为是计算机信息处理技术史上的下一次革命,将会改变人与现实物理世界之间的交互方式,具有广泛的应用前景。简要介绍了CPS的概念、一些新的特性。研究了CPS实时性方面的最坏执行时间（WCET）分析的组成部分、获取方法和计算算法,并比较了几种算法的优劣,列举了这一领域一些研究进展,讨论了WCET分析这一领域中存在的问题,给出了将来的研究方向。     

信息物理系统实时任务 WCET 的研究

信息物理系统(CPS)是最近几年才出现的一个新的交叉领域的研究概念,它被普遍认为是计算机信息处理技术史上的下一次革命,将会改变人与现实物理世界之间的交互方式,具有广泛的应用前景.简要介绍了 CPS 的概念、一些新的特性.研究了 CPS 实时性方面的最坏执行时间(WCET)分析的组成部分、获取方法和计算算法,并比较了几种算法的优劣,列举了这一领域一些研究进展,讨论了 WCET 分析这一领域中存在的问题,给出了将来的研究方向     

基于信息物理系统的智慧医疗平台模式的研究

本文结合当前最新的信息技术发展方向——信息物理系统（Cyber-Physical Systems,CPS）和医疗卫生事业发展的需求,提出了基于CPS的智慧医疗机构模式。基于三层级的医疗管控体系,建立了智慧医疗单元,分析了基于CPS智慧医疗需要解决的关键问题,重点阐述了基于智能管理的设备接口及数据采集方式。本文成果的成功应用将大大提高医疗卫生机构提供医疗服务、运行管理的高效性和有效性。     

考虑电力潮流特性的信息物理系统关键节点辨识

近年来,大停电事故表明电力故障的原因不仅停留在电力网,信息网故障也是其中之一.针对电力信息物理系统中信息的网故障问题,利用潮流传输指标、故障潮流分布、对系统安全影响这三个指标提出电力节点关键度定义,将其作为信息网监控系统的功能属性.结合信息网的结构和功能属性对信息节点的综合关键度进行定义.通过对IEEE57节点系统的脆弱性进行评估,发现高综合关键度信息节点故障会对系统造成更大的负荷损失.仿真结果表明,该综合关键度指标可有效识别信息网的关键节点.     

基于区块链的信息物理融合系统的信息安全保护框架

信息物理融合系统(Cyber-Physical System,CPS)受到了学术界的广泛关注,其面临的安全性问题及防护措施也日益成为领域研究热点。通过梳理现阶段国内外关于CPS安全问题及其防护措施的研究成果发现,基于整体多层次统筹以及分布式架构的防护措施成为了当前的研究导向,这与区块链技术的整体性分布式架构特征相一致。在区块链分布式拓扑结构及其信息安全特性的基础上,提出了融合区块链技术与CPS的防护思想,论证了结合二者的可能性,并构建了实现二者深入融合的BCCPS框架机制。重点介绍了BCCPS框架在基础层级和集成层级两个层面上的具体构造情况。最后,从信息安全的保密性、完整性、可用性、可追溯性4个维度论证了BCCPS框架的安全性。该研究为建立安全、健壮的CPS提供了新思路。     

面向信息物理系统的覆盖网构造方法

信息物理系统的网络拓扑结构复杂,会极大影响系统中实时协同的通信效率.传统的路由算法已经无法满足日益增长的智能通信网络,为降低信息物理系统的网络延时,提出了基于改进变邻域搜索算法的信息物理系统覆盖网构造方法.首先针对信息物理系统覆盖网络节点选择方法,改进了变邻域搜索算法的领域结构和抖动方式.然后利用目标函数进一步优化覆盖...     

信息物理系统基于空间相关性的数据传输*

提出一种基于节点间空间相关性的数据传输策略SCDF,根据空间相关性,各个节点间感知自身到目的节点的距离,并依此来计算传输概率值。节点传输概率即感知节点把消息传递给目的节点的可能性,它是消息传递时选择下一跳的重要依据。仿真模拟实验表明,与现有的直接传递(DD)算法和Epidemic算法相比,SCDF能以较低的数据传输开销和传输延迟获得较高的数据传输率。     

信息物理融合系统

信息物理融合系统 (Cyber-physical system, CPS)是计算、通信和物理过程高度集成的系统,通过在物理设备中嵌入感知、通信和计算能力,实 现对外部环境的分布式感知、可靠数据传输、智能信息处理,并通过反馈机制实现对物理过程的实时控制. 分析了CPS的基本概念和特征,对CPS的体系架构、中间件系统、实时性、安全和隐私等关键技术的现有研究 成果进行综述,并提出了相应的研究思路;然后介绍了一些现有的CPS原型系统和实例,体现出CPS的优越性; 最后对CPS和传感器网络(Wireless sensor network, WSN)、物联网(The internet of things, IOT)、网络控制系统(Networked control systems, NCSs)进行了对比分析,总结了CPS现有研究中存在的问题,并展望了CPS的发展方向.     

Review on Cyber-physical Systems

Cyber-physical systems (CPS) are complex systems with organic integration and in-depth collaboration of computation, communications and control (3C) technology. Subject to the theory and technology of existing network systems and physical systems, the development of CPS is facing enormous challenges. This paper first introduces the concept and characteristics of CPS and analyzes the present situation of CPS researches. Then the development of CPS is discussed from perspectives of system model, information processing technology and software design. At last it analyzes the main obstacles and key researches in developing CPS.      

一种信息物理融合系统行为预测模型

信息物理融合系统(CPS)是一类集成了计算系统、通信网络、传感器网络、控制系统和物理系统的新型互联系统。由于CPS内部异构单元之间的通讯、协同和交互的形式错综复杂,目前尚无统一的模型进行描述和分析,因此对其行为的建模和预测是一个难点问题。首先以混杂系统、模糊集理论和人因学方法为基础,提出一种模糊时间混合Petri网,随后通过对一类典型CPS的行为进行建模和分析,实现了CPS动态行为和状态迁移的预测,最后以仿真数据验证了模型的有效性。该模型可用于分析CPS中的物理世界连续状态和信息世界离散事件之间的联系和交互,有助于研究CPS中的不确定性问题和系统组成单元之间的异步并发关系,为CPS的行为预测、状态评估和实时控制提供了有效方法。     

智能交通信息物理融合云控制系统

针对现代智能交通信息物理融合路网建设中的对象种类复杂、采集数据量大、传输及计算需求高以及实时调度控制能力弱等问题,基于云控制系统理论,以现代智能交通控制网络为研究对象,设计了智能交通信息物理融合云控制系统方案,包括智能交通边缘控制技术和智能交通网络虚拟化技术.基于智能交通流大数据,在云控制管理中心服务器上利用深度学习和超限学习机等智能学习方法对采集的交通流数据进行训练预测计算,能够预测城市道路的短时交通流和拥堵状况.进一步在云端利用智能优化调度算法得到实时的交通流调控策略,用于解决拥堵路段交通流分配难题,提高智能交通控制系统动态运行性能.仿真结果表明了本文方法的有效性.     

智能交通系统综述

交通堵塞、环境污染等交通问题本质上可以看作是人、车、路的矛盾,智能交通系统是解决这一矛盾的一种途径。对目前国内外智能交通系统的研究与发展进行了全面的介绍和分析,重点总结了我国目前智能交通系统的发展情况。在此基础上,分析我国交通现状,探讨我国智能交通系统发展所面临的问题与挑战。最后,讨论符合我国国情的智能交通系统发展思路,提出在智能交通系统中引用物联网、云计算、数据挖掘等技术,鼓励政府、企业及高校共同参与来加强标准化工作。通过建立产业联盟促进我国智能交通系统产业链整合,并将智能交通系统与物流业相结合来提高我国智能交通系统水平。     

信息物理融合系统研究综述

信息物理融合系统(Cyber-physical systems, CPS)是多维异构的计算单元和物理对象在网络环境中高度集成 交互的新型智能复杂系统,具有实时、鲁棒、自治、高效和高性能等特点.本 文首先介绍了CPS的概念和特征,综述了CPS的当前发展状况与应用前景;其次, 对CPS的系统构成进行了简要分析,讨论了CPS与相关技术的区别与联系;最后, 对CPS技术发展所面临的主要挑战及可能的研究方向进行了总结与展望.     

基于数据仓库的企业创新评价决策系统

企业扶创新能力评价决策系统就是在对技术、产品、工艺、市场以及仓业组织管理等方面大量数据分析的基础上,以定性分析与定量计算结合的分析方法,建立评价指标体系,从而对仓业活动进行科学化、规范化地评价和预测,并为企业创新行为提供切实可行的方案选择。     

Water Supply Networks as Cyber-physical Systems and Controllability Analysis

Cyber-physical systems (CPS) is a system of systems which consists of many subsystems that can stand alone in an individual manner and can be taken as a typical complex network. CPS can be applied in the critical infrastructures such as water supply networks, energy supply systems, and so on. In this paper, we analyze the structure of modern city water supply networks from the view of CPS theory. we use complex network theory to build an undirected and unweighted complex network model for the water supply networks to investigate the structural properties, and present the structure of the water supply networks and detect communities by a spectral analysis of the Laplacian matrix. Then, we analyze the structure and controllability of water supply networks by the structural controllability method. The results show the feasibility and effectiveness of the proposed complex network model.      

一种用于交通监测的多Agent系统

针对路口监测系统的不足,提出一种分布于行驶车辆上的交通监测多Agent系统。建立交通监测的本体对有关概念及其相互关系进行描述,方便了Agent间基于语义的信息查询。在JADE平台基础上进行了编程,实现了Agent内的描述逻辑本体模型以及符合SPARQL标准的信息查询。通过编程试验证明了系统的可行性。     

基于贝叶斯序贯博弈模型的智能电网信息物理安全分析

智能电网是利用信息技术优化从供应者到消费者的电力传输和配电网络.作为一种信息物理系统（Cyber-physical system,CPS）,智能电网由物理设备和负责数据计算与通信的网络组成.智能电网的诸多安全问题会出现在通信网络和物理设备这两个层面,例如注入坏数据和收集客户隐私信息的网络攻击,攻击电网物理设备的物理攻击等.本文主要研究了智能电网的系统管理员（防护者）如何确定攻击者类型,从而选择最优防护策略的问题.提出了一种贝叶斯序贯博弈模型以确定攻击者的类型,根据序贯博弈树得到博弈双方的均衡策略.首先,对类型不确定的攻击者和防护者构建静态贝叶斯博弈模型,通过海萨尼转换将不完全信息博弈转换成完全信息博弈,得到贝叶斯纳什均衡解,进而确定攻击者的类型.其次,考虑攻击者和防护者之间的序贯博弈模型,它能够有效地帮助防护者进行决策分析.通过逆向归纳法分别对两种类型的攻击者和防护者之间的博弈树进行分析,得到博弈树的均衡路径,进而得到攻击者的最优攻击策略和防护者的最优防护策略.分析表明,贝叶斯序贯博弈模型能够使防护者确定攻击者的类型,并且选择最优防护策略,从而为涉及智能电网信息安全的相关研究提供参考.