信息物理融合系統(tǒng)新技術(shù)的應(yīng)用

1、成績評定教師簽名計算機學(xué)院綜合性實驗報告課程名稱：計算機軟件平臺技術(shù)開課學(xué)期：2015-2016學(xué)年第2學(xué)期實驗題目：信息物理融合系統(tǒng)建模與驗證方法研究課題軟件平臺技術(shù)綜合設(shè)計性實驗自選一一、實驗?zāi)康呐c要求1、了解信息物理融合系統(tǒng)新技術(shù)的應(yīng)用.2、熟悉CPS的建模與驗證方法3、掌握CPS的模型檢驗與定理證明4、熟悉CPS的分析和設(shè)計5、了解CPS在引入時間特性后工業(yè)軟件工程的嚴格方法驗證分析方法6、掌握物聯(lián)信息感知運動時動態(tài)性驗證和能量控制二、實驗內(nèi)容與安排方式1、實驗內(nèi)容與要求：（1）CPS的體系結(jié)構(gòu)與特性分析1）闡述CPS的基本特性（包括信息與物體高度集成性、深度嵌入與連通性、事 件驅(qū)動性

2、、領(lǐng)域相關(guān)性、可靠性、實時性、適應(yīng)性、并發(fā)性、異質(zhì)（構(gòu)）性、 自治性、分布性、安全性、動態(tài)重組和重配置、能量控制等功能特性及其非功 能特性）集成性。物流信息的基本特點就是信息量大，每個環(huán)節(jié)都需要信息輸 入，并產(chǎn)生新的信息進入下一環(huán)節(jié)。所涉及的信息需要集成，并使其產(chǎn)生互動， 實現(xiàn)資源共享、減少重復(fù)操作、減少差錯，從而使得信息更加準確和全面。與嵌入式系統(tǒng)相比，嵌入式系統(tǒng)側(cè)重在處理器上運行，是一種在有限資源環(huán)境下的優(yōu)化技 術(shù)。CPS是計算與物理成分的集成，相當于嵌入式系統(tǒng)+網(wǎng)絡(luò)+控制，是嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展 方向和研究熱點。CPS將計算和通信能力嵌入到傳統(tǒng)的物理系統(tǒng)之中，導(dǎo)致了計算對象的 變化。它將計算

3、對象從數(shù)字的變?yōu)槟M的，從離散的變?yōu)檫B續(xù)的，從靜態(tài)的變?yōu)閯討B(tài)的。 它作為計算進程和物理進程的統(tǒng)一體，是集成計算、通信與控制于一體的下一代智能系統(tǒng)。事件驅(qū)動性：物理環(huán)境和對象狀態(tài)的變化構(gòu)成CPS事件，觸發(fā)事件一一感知一一決策一一 控制一一事件的閉環(huán)過程，最終改變物理對象狀態(tài)領(lǐng)域相關(guān)性：CPS的研究必須著眼于工程應(yīng)用領(lǐng)域，諸如汽車，石油化工，航空航天，制 造業(yè)，民用基礎(chǔ)設(shè)施等，要著眼于這些系統(tǒng)的容錯，安全，集中控制和社會等方面會如何 對他們的設(shè)計產(chǎn)生影響異構(gòu)性:Cps包含了許多功能與結(jié)構(gòu)各異的子系統(tǒng)，各個子系統(tǒng)之間要通過有線或無線的通 信方式相互協(xié)調(diào)工作 安全性：CPS的系統(tǒng)規(guī)模與復(fù)雜性對信息系統(tǒng)

4、安全提出了更高的要求，更重要的是需要理 解與防范惡意攻擊通過計算機進程對物理進程的嚴重威脅，以及CPS用戶的被動隱私暴漏 等問題可靠性：物理世界不是完全可預(yù)測和可控的，對于意想不到的條件必須保證CPS的 Robustness ；同時系統(tǒng)必須滿足可靠性，效率，可擴展性和適應(yīng)性 實時性：要求物理世界發(fā)生的事件能夠幾乎同時地反應(yīng)到信息世界中，cps是計算與物理 過程不斷交互的系統(tǒng)，需要實時的感知物理過程并對物理過程進行干預(yù)適應(yīng)性：指的是cps中任務(wù)的完成具有最終期限，如果錯過了這個最終期限，那么該任務(wù) 就不需要再執(zhí)行了并發(fā)性:并發(fā)是物理環(huán)境中事件發(fā)生的基本特征，目前存在的計算模式基本是順序的，而且

5、人們似乎已經(jīng)完全適應(yīng)了這種計算模式，但是cps是計算和物理過程緊密結(jié)合的系統(tǒng)，必 須開發(fā)新的并發(fā)計算軟件系統(tǒng)以適應(yīng)cps的需求動態(tài)重組和重配置;cps的目標是完成各種任務(wù)，那么各種資源要能夠根據(jù)任務(wù)的情況，動 態(tài)的進行重組和重配置，當某些資源失效，如感知設(shè)備電池耗盡了，要能夠自動的組織其 他資源來做補充2）描述一種層次化的CPS體系結(jié)構(gòu)（包括闡述這種體系結(jié)構(gòu)的劃分方法和結(jié)構(gòu)特性， CPS的特性模型描述的一致性）層次式軟件體系結(jié)構(gòu)是把大型軟件系統(tǒng)按照功能的擴展性，分成若干層。為了使開發(fā) 人員在開發(fā)軟件時對系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)有一個清晰的把握不至于將一大堆工作混雜在一起而造 成系統(tǒng)的維護困難，我們利用層次

6、軟件體系結(jié)構(gòu)來對系統(tǒng)進行層次化的分類。軟件系統(tǒng)的 最終目標是完成目標系統(tǒng)需求所要求完成的任務(wù)。系統(tǒng)的各個組成部分在系統(tǒng)中扮演不同 的角，完成不同的任務(wù)，它們組合在一起共同完成軟件系統(tǒng)的所有任務(wù)。其中有些部分 實現(xiàn)比較底層的操作，比如與數(shù)據(jù)庫打交道；有些部分實現(xiàn)某一類數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本操 作，比如棧、隊列的操作等；還有些部分是專門與系統(tǒng)的最終用戶進行交互，讀取用戶 輸入信息，將結(jié)果反饋給用戶等。這些不同部分之間有可能是純粹的聚集關(guān)系，它們在 一起只是因為系統(tǒng)需要它們各自的功能來成不同的任務(wù)。另外一種關(guān)系就可能是層次關(guān) 系，實現(xiàn)底層操作的部分為實現(xiàn)較高層操作的部分提供服務(wù)。有了底層的基本服務(wù)高層 操作

7、就只需要關(guān)心本層必須完成的任務(wù)。對于底層的操作，它只需要明確定義可以提供給高 層的服務(wù)接口即可，其內(nèi)部可以采用不同的實現(xiàn)方法，層與層之間是完全透明的，它們 只通過層間的服務(wù)接口進行交互。在對軟件系統(tǒng)進行分析后首先對它的所有功能進行層次 化劃分，然后對每一個層次的功能進行模塊化分解。一個層次中可能有多個模塊具有相似 的功能，對這些模塊進行更深層次的劃分，將相同部分提取出來作為低一層次來對 待，而上層的不同部分就劃分到不同模塊中。這樣的層次劃分和模塊化分解一直進行下 去，直到系統(tǒng)所有功能都有一個明確的模塊歸屬為止。這種軟件系統(tǒng)的分解采用先水平后 垂直的劃分方法，層與層之間的界限是明確的，但層中的模

8、塊內(nèi)部可能要進行進一步的 劃分，這是一個反復(fù)迭代的遞歸分解過程。至于為什么不采用先垂直后水平的劃分方法是 因為先垂直后水平的方法與傳統(tǒng)的自上而下，逐步求精方法類似，這種方法不易識 別系統(tǒng)底層的公共操作，減少了底層模塊的復(fù)用機會，容易造成不必要的重復(fù)開發(fā)。在 對軟件系統(tǒng)進行先水平后垂直的分解過程中，可能會發(fā)現(xiàn)同一層不同模塊的內(nèi)部模塊中有 功能相似的子模塊，對于這種情況需要將它們的公共部分進行提取然后對初始的層次 劃分進行調(diào)整，將公共部分作為它們的下一個層次，當前層次只需要去訪問公共部分提 供的服務(wù)。完成軟件系統(tǒng)的分解后，首先按照各模塊對上層提供的服務(wù)來定義它與上層模 塊之間的接口。定義好層與層之

9、間的服務(wù)接口后，就可以對各個模塊進行獨立的設(shè)計了。 有了這種先進行層次化分解再進行獨立設(shè)計的方法，軟件開發(fā)人員就可完全按照各模塊的 設(shè)計進行獨立的開發(fā)，這樣就不會再出現(xiàn)將多個層次的東西揉合在一起的情況。為了明 確層次化軟件構(gòu)造過程中不同構(gòu)件所處的層次，依照軟件系統(tǒng)的層次分解思路將構(gòu)件歸 屬于如下三個層次：第一，數(shù)據(jù)操作層構(gòu)件：這類構(gòu)件與數(shù)據(jù)庫打交道，其主要功能是完成對數(shù)據(jù)庫操作。劃分這一層構(gòu)件的目的是用這一層的構(gòu)件來屏蔽底層數(shù)據(jù)庫 操作的復(fù)雜性和多樣性，為上層應(yīng)用提供統(tǒng)一或數(shù)據(jù)庫操作服務(wù)接口。第二，業(yè)務(wù)層構(gòu)件：這一層構(gòu)件有兩種，一種是用于公共服務(wù)，一種是用于特定領(lǐng)域操作。公 共服務(wù)構(gòu)件專注于提

10、供常見問題的高效解決算法，同時提供與操作系統(tǒng)相關(guān)的公共服 務(wù)，比如文件讀寫、目錄管理、報表制做等。它還對一些通用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)提供常見的操作支 持。這類構(gòu)件支持水平復(fù)用，也就是說各種軟件系統(tǒng)都可能使用它們提供的服務(wù)，從而 避免重復(fù)勞動，節(jié)省軟件開發(fā)時間；避免重復(fù)開發(fā)過程中引入錯誤，提高軟件產(chǎn)品質(zhì)量。 特定領(lǐng)域構(gòu)件與實際的應(yīng)用領(lǐng)域密切相關(guān)。首先需要領(lǐng)域?qū)＜覍υ擃I(lǐng)域作廣泛深入的調(diào)查 研究，進行領(lǐng)域分析，搜集各種資料，最后為各個構(gòu)件界定范圍。第三，表示層構(gòu)件：這類構(gòu)件與軟件系統(tǒng)的最終用戶打交道，所以稱為用戶界面構(gòu)件。 提供用戶界面操作服務(wù)，可以說它們也屬于公共服務(wù)這一類。但由于這些服務(wù)有許多自身 的特點，

11、所以將它作為單獨的用戶界面層構(gòu)件來討論。當前可視化開發(fā)環(huán)境中已經(jīng)提供了 大量的界面構(gòu)件，為軟件系統(tǒng)的界面開發(fā)提供了有力支持?？梢詫@些界面構(gòu)件進行組合、 改進，開發(fā)不僅使最終用戶感覺友好，而且使開發(fā)人員更易于使用的大粒度用戶界面構(gòu) 件。這個構(gòu)件層次是一個大粒度的劃分，它們之間不具有嚴格意義上的上下層關(guān)系，在 各個層次構(gòu)件的內(nèi)部層次劃分中才能看到明顯的上下層依賴關(guān)系。一個軟件系統(tǒng)的層次化 構(gòu)造在粗粒度角度看是這個層次構(gòu)件的聚集，當從細粒度角度，即從內(nèi)部去觀察軟件系 統(tǒng)時，就可以看到內(nèi)部明顯的層次關(guān)系。之所以提出基于構(gòu)件的層次化軟件構(gòu)造是因為構(gòu) 件技術(shù)在很大程度上能使軟件復(fù)用思想得到具體應(yīng)用。采用

12、基于構(gòu)件的技術(shù)有利于系統(tǒng) 可擴展性能的提高，使系統(tǒng)具有更大的靈活性。當完成一個軟件系統(tǒng)所有構(gòu)件的開發(fā) 后，系統(tǒng)集成只須按照系統(tǒng)需求將構(gòu)件組合起來。要添加或刪除系統(tǒng)功能只須將相關(guān)構(gòu)件 加入或從系統(tǒng)中去除就行了。這大大減輕了軟件系統(tǒng)的維護負擔，并在很大程度上保證了 軟件系統(tǒng)的可伸縮性，為開發(fā)類似產(chǎn)品或系（2）形式化方法在CPS中的應(yīng)用1）闡述模型檢驗與定理證明相結(jié)合的形式化方法在實時系統(tǒng)的開發(fā)過程中，每個階段的出錯都將導(dǎo)致系統(tǒng)開發(fā)的失敗，特別是分析和設(shè)計 尤為重要。如果分析和設(shè)計階段的出錯，會導(dǎo)致更大的開發(fā)代價，有時甚至導(dǎo)致整個系統(tǒng) 的失敗。因此，設(shè)計者應(yīng)該把重點放在系統(tǒng)的早期開發(fā)階段，建立適當?shù)?/p>

13、系統(tǒng)模型，確定 分析和設(shè)計的結(jié)果，提高系統(tǒng)的可靠性。所以實時系統(tǒng)對時間有著嚴格的要求。要將模型 檢查技術(shù)推廣應(yīng)用到實時系統(tǒng)的形式化驗證中，就需對非實時系統(tǒng)模型檢查技術(shù)作時間上 的擴充。實時系統(tǒng)的建模方法可以分為兩類：形式化方法和非形式化方法。不同的實時系 統(tǒng)的采用不同的建模方法，例如時間自動機、Petri網(wǎng)、進程代數(shù)及Timed. CSP語言等。形式化方法的一個重要研究內(nèi)容是形式規(guī)約（Formal Specification，也稱形式規(guī)范或形 式化描述），它是對程序“做什么的數(shù)學(xué)描述，是用具有精確語義的形式語言書寫的程序 功能描述，是設(shè)計和編制程序的出發(fā)點，也是驗證程序是否正確的依據(jù)。對形式規(guī)

14、約通常 要討論其一致性和完備性等性質(zhì)。形式規(guī)約的方法主要可分為兩判561： 一類是面向模型 的方法也稱為系統(tǒng)建模，該方法通過構(gòu)造系統(tǒng)的計算模型來刻畫系統(tǒng)的不同行為特征；另 一類是面向性質(zhì)的方法也稱為性質(zhì)描述，該方法通過定義系統(tǒng)必須滿足的一些性質(zhì)來描述 一個系統(tǒng)。不同的形式規(guī)約方法要求不同的形式規(guī)約語言，即廣東工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文 用于書寫形式規(guī)約的語言（也稱形式化描述語言）。如代數(shù)語言O(shè)BJ、Clear、ACT One / Two 等；進程代數(shù)語言CSP、CCS、兀演算等；時序邏輯語言PUL、X. yZ/E、切mTY、TLA 等；這些規(guī)約語言基于不同的數(shù)學(xué)理論及規(guī)約方法，但它們有一個共同的特點

15、是每種規(guī)約 語言均由基本成分和構(gòu)造成分兩部分構(gòu)成。構(gòu)造成分是形式規(guī)約研究和設(shè)計的重點，也是 衡量規(guī)約語言優(yōu)劣的主要依據(jù)。形式驗證與形式規(guī)約之間具有緊密的聯(lián)系，形式驗證就是 驗證已有的程序是否滿足其規(guī)約的要求，它也是形式化方法所要解決的核心問題。傳統(tǒng)的 驗證方法包括模擬（Simulation）和測試（Testing），它們都是通過實驗的方法對系統(tǒng)進行 查錯。2）闡述解決形式化描述模型和CPS系統(tǒng)需求的一致性問題的方法1）基于模型的方法：通過明確定義狀態(tài)和操作來建立一個系統(tǒng)模型（使系統(tǒng)從一個狀態(tài)轉(zhuǎn) 換到另一個狀態(tài)）。用這種方法雖可以表示非功能性需求（諸如時間需求），但不 能很好地 表示并發(fā)性。如：

16、Z語言601，VDM，B方法等。2）基于邏輯的方法：用邏輯描述系統(tǒng)預(yù)期的性能，包括底層規(guī)約、時序和可能性行為。 采用與所選邏輯相關(guān)的公理系統(tǒng)證明系統(tǒng)具有預(yù)期的性能。用具體的編程構(gòu)造擴充邏輯從 而得到一種形式化方法，通過保持正確性的細化步驟集來開發(fā)系統(tǒng)。如：hoare邏輯，時 序邏輯，RTTL（實時時序邏輯）等。3）代數(shù)方法：通過將未定義狀態(tài)下不同的操作行為相聯(lián)系，給出操作的顯式定義，但沒 有給出并發(fā)的顯式表示。如：OBJ，Larch族代數(shù)規(guī)約語言等；4）過程代數(shù)方法：通過限制所有容許的可觀察的過程間通信來表示系統(tǒng)行為。此類方法 允許并發(fā)過程的顯式表示。如：通信順序過程（CSP），通信系統(tǒng)演算（

17、ccs），通信過程代數(shù) （ACP），時序排序規(guī)約語言（LOTOS）等。5）基于網(wǎng)絡(luò)的方法：該方法采用具有形式語義的圖形語言，所以是一種較通用的系統(tǒng)確 定表示法。如Petri圖，計時Petri圖，狀態(tài)圖等（3）CPS的系統(tǒng)建模方法1）闡述一種域方法作為系統(tǒng)形式化描述模型的建模方法基于模型的方法：通過明確定義狀態(tài)和操作來建立一個系統(tǒng)模型（使系統(tǒng)從一個狀態(tài)轉(zhuǎn)換 到另一個狀態(tài)）。用這種方法雖可以表示非功能性需求（諸如時間需求），但不能很好地表 示并發(fā)性。如：Z語言601，VDM，B方法等2）選取物聯(lián)網(wǎng)的傳感器控制系統(tǒng)作為試驗的CPS的研究實例闡述主要功能包括物聯(lián)網(wǎng) 感知環(huán)境自動控制、安全防護、自主感知

18、和能量自控等人是通過視覺、嗅覺、聽覺及觸覺等感覺來感知外界的信息，感知的信息輸入大 腦進行分析判斷和處理，大腦再指揮人做出相應(yīng)的動作，這是人類認識世界和改造 世界具有的最基本的能力。但是通過人的五官感知外界的信息非常有限，例如，人無 法利用觸覺來感知超過幾十甚至上千度的溫度，而且也不可能辨別溫度的微小變化， 這就需要電子設(shè)備的幫助。同樣，利用電子儀器特別像計算機控 制的自動化裝置來代替人的勞動時，計算機類似于人的大腦，而僅有大腦而沒有感知外界信息的“五 官”顯顯然是不夠的，計算機也還需要它們的“五官”一傳感 器。傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測的信息，并能將檢測感受到的信息，按一定規(guī)律變換成

19、為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸處理、存儲、顯示、記錄和 控制等要求。 它是實現(xiàn)自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)。 在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中，對各種參量進行信息采集和簡單加工處理的設(shè)備，被稱為物聯(lián)網(wǎng)傳感器。傳感器可以獨立存 在，也可以與其他設(shè)備以一體方式呈現(xiàn)， 但無論哪 種方式， 它都是物聯(lián)網(wǎng)中的感知和輸入部分。 在未來的物聯(lián)網(wǎng)中，傳感器及其組 成的傳感器網(wǎng)絡(luò)將在數(shù)據(jù)采集前端發(fā)揮重要的作用。傳感器的分類方法多種多樣，比較常用的有按傳感器的物理量、工作原理、輸出信號的性質(zhì)這3種方式來分類。此外，按照是否具有信息處理功能來分類的意義越來越重要，特別是在未來的物聯(lián)網(wǎng)時代。按照這種分類方式， 傳感

20、器可分為一般傳感器和智能傳感器。一般傳感器采集的信息需要計算機進行處理; 智能傳感器帶有微處理器，本身具有采集、處理、交換信息的能力，具備數(shù)據(jù) 精度高、 高可靠性與高穩(wěn)定性、高信噪比與高分辨力、強自適應(yīng)性、低價格性能比等特 點。傳感器是攝取信息的關(guān)鍵器件，它是物聯(lián)網(wǎng)中不可缺少的信息采集手段，也是采用微電子技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的重要方法，對提高經(jīng)濟效益、科學(xué)研究與生產(chǎn) 技術(shù)的水平有著舉足輕重的作用。傳感器技術(shù)水平高低不但直接影響信息技術(shù)水平， 而且還影響信息技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用。物聯(lián)網(wǎng)安全問題對策傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)層的安全和業(yè)務(wù)層的安全是相互獨立的，而物聯(lián)網(wǎng)的特殊安全問 題很大一部分是由于物聯(lián)網(wǎng)是在現(xiàn)有

21、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上集成了感知網(wǎng)絡(luò)和智能處理平臺帶來 的，傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中的大部分機制仍然可以適用于物聯(lián)網(wǎng)并能夠提供一定的安全性，如認 證機制、加密機制等，其中網(wǎng)絡(luò)層和處理層可以借鑒的抗攻擊手段相對多一些，但因 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用特點造成其對實時性等安全特性要求比較高，傳統(tǒng)安全技術(shù)和機制 還不足以使物聯(lián)網(wǎng)的安全需求得到滿足對物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)安全防護可以采用多種傳統(tǒng)的 安全措施，如防火墻技術(shù)、病毒防治技術(shù)等，同時針對物聯(lián)網(wǎng)的特殊安全需求，目前 可以采取以下幾種安全機制來保障物聯(lián)網(wǎng)的安全。1）加密機制和密鑰管理：是安全的基礎(chǔ)，是實現(xiàn)感知信息隱私保護的手段之一，可以 滿足物聯(lián)網(wǎng)對保密性的安全需求，但由于傳感器節(jié)點能量、計

22、算能力、存儲空間的限制， 要盡量采用輕量級的加密算法。2）感知層鑒別機制：用于證實交換過程的合法性、有效 性和交換信息的真實性，主要包括網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部節(jié)點之間的鑒別、感知層節(jié)點對用戶的鑒別和 感知層消息的鑒別。3）安全路由機制：保證網(wǎng)絡(luò)在受到威脅和攻擊時，仍能進行正確的 路由發(fā)現(xiàn)、構(gòu)建和維護，解決網(wǎng)絡(luò)融合中的抗攻擊問題，主要包括數(shù)據(jù)保密和鑒別機制、 數(shù)據(jù)完整性和新鮮性校驗機制、設(shè)備和身份鑒別機制以及路由消息廣播鑒別機制等。4） 訪問控制機制：確定合法用戶對物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)資源所享有的權(quán)限，以防止非法用戶的入侵和 合法用戶使用非權(quán)限內(nèi)資源，是維護系統(tǒng)安全運行、保護系統(tǒng)信息的重要技術(shù)手段，包括 自主訪問機制和

23、強制訪問機制 5）安全數(shù)據(jù)融合機制：保障信息保密性、信息傳輸安全 和信息聚合的準確性，通過加密、安全路由、融合算法的設(shè)計、節(jié)點間的交互證明、節(jié)點 采集信息的抽樣、采集信息的簽名等機制實現(xiàn)。6）容侵容錯機制：容侵就是指在網(wǎng)絡(luò)中 存在惡意入侵的情況下，網(wǎng)絡(luò)仍然能夠正常地運行容錯是指在故障存在的情況下系統(tǒng)不失 效、仍然能夠正常工作，容侵容錯機制主要是解決行為異常節(jié)點、外部入侵節(jié)點帶來的安 全問題 3）闡述一種基于對復(fù)雜系統(tǒng)進行劃分的方法作為CPS系統(tǒng)建模的基本方法和切入點對 域劃分進行模型描述居次夕卜柝裱是一村裝公了定佳與定帽樣板、使人物既聳思維橫蟲化的成酒方陸.最 曲矣國羞卒域勇學(xué)家一匹鈴fl!大

24、學(xué)哉 LE” 干七十句:代初提出的r玄為宗攜屋奈 察洗踐：9fr妁方港.T L. Ss.tr 敦費當時f?走后希手為英ES：阱都帝:郭慚神場 成蠢if* 為美國科學(xué)基生會研短瓶為在工.業(yè)蚌口分1問四:、為蘇占政府酬洗葬拜遠輸曲些 為 蜉睨鳩些復(fù)雜京短的成敲同姓.fl*也立了隆就母折既德.既不斷蛙改完善-理連一方港 已財廣適運屈于許多董旻鈕帔的慕親昭沸決秉中、例如國事陸as歧弟祁翳海分舊.企業(yè) 瞽理與金產(chǎn)龐染、政冷的抻突好新、蛭疏分蚯fti計#、ifrU 事卒揩擺、略技*:廊，理 臆倍除方，成為1*浪廈爭孚剪決堆網(wǎng)瞄的一遍委方It.近年素更伸方抵齦一4S羋右 北驅(qū)到閂內(nèi),也引aa了由內(nèi)各方is的

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26、jr在不可分威苦干強、岐序成不同居故.jpj 隈找的元*作 為腐蛔，襯下一屋女的架呼無眺國支X柞用*何時它甯在上一度狀主點的立這鐘姑 上刊下的大旭關(guān)曦范成了一個霆階眉默.此于畋上一輯的元素通僧只審個.一般是分 折向i的預(yù)定 日際;t中imjsut的一力屋廢剿、雁則土 miK屐的快算的答個面逸上 案.一十各史的謹輸崖株墻構(gòu)町他下圖=4）以物聯(lián)網(wǎng)的傳感器控制系統(tǒng)作為試驗的CPS的研究實例闡述模型狀態(tài)空間膨脹預(yù)防 方法（4）CPS的系統(tǒng)特性驗證方法1）以物聯(lián)網(wǎng)的傳感器控制系統(tǒng)作為試驗的場景描述系統(tǒng)相關(guān)特性、系統(tǒng)功能以及系統(tǒng) 性能等驗證為了滿足物聯(lián)網(wǎng)大規(guī)模、低成本、無人值守、環(huán)境復(fù)雜、電池供電等外界環(huán)

27、境條件，智能 傳感器需滿足以下條件：微型化：物聯(lián)網(wǎng)的特點要求傳感器微型化。要求傳感器的特征尺 為旦m級或nm級，重量g或mg級，體積為級。為此傳感器必須采取先進的設(shè)計理念，最佳 的工藝路線，最優(yōu)的封裝技術(shù)，新的敏感材料等手段低成本：低成本是物聯(lián)網(wǎng)大規(guī)模應(yīng)用 的前提。在傳感器設(shè)計時采用低成本設(shè)計方法，提高傳感器成品率，突破產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)， 實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。低功耗：因物聯(lián)網(wǎng)是靠電池長期供電，為節(jié)約能源，傳感器必須采用低 功耗供電。采用低功耗設(shè)計原則，在技術(shù)上采用太陽能、光能、生物能作位傳感器電源。 抗干擾：能抗電磁輻射、雷電、強磁場、高濕、障礙物等惡劣環(huán)境。靈活性：傳惑器節(jié)點 在物聯(lián)網(wǎng)中應(yīng)用時，節(jié)

28、點通過一系列的軟硬件標準，能實現(xiàn)面向應(yīng)用的靈活編程要求。傳 感器是物聯(lián)網(wǎng)的重要組成之一。傳感器是物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)組成中不可或缺的、重要的關(guān)鍵組成 部分。傳感器的性能決定物聯(lián)網(wǎng)性能。傳感器是物聯(lián)網(wǎng)中獲得信息的唯一手段和途徑。傳 感器采集信息的準確、可靠、實時將直接影響到控制節(jié)點對信息的處理與傳輸。傳感器的 特性、可靠性，安時性、抗干擾性等性能。對物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)的性能起到舉足輕重的作用。 傳感器升級提升了網(wǎng)絡(luò)升級。傳感器技術(shù)的升級換代將提升網(wǎng)絡(luò)的升級換代。當信息采集 用第一代模擬傳感器時，產(chǎn)生第一代傳感器網(wǎng)絡(luò)；當信息采集仍用第一代模擬傳感器.控 制站之間采用數(shù)字通信，產(chǎn)生第二代傳感器網(wǎng)絡(luò)；信息采集采用第

29、二代數(shù)字傳感器或第三 代智能傳感器時，控制和通信采用全數(shù)字化技術(shù)，則產(chǎn)生第三代傳感器網(wǎng)絡(luò)；當信息采集 采用第四代網(wǎng)絡(luò)化智能傳感器時.則產(chǎn)生物聯(lián)網(wǎng)闡述域方法對預(yù)防狀態(tài)空間膨脹的有效性闡述CPS在引入時間特性后工業(yè)軟件工程的嚴格方法驗證分析方法對物聯(lián)信息感知 運動時動態(tài)性驗證和能量控制有效性闡述CPS的動力系統(tǒng)理論發(fā)展與應(yīng)用新方法自20世紀30年代以來，經(jīng)濟科學(xué)日益朝著用數(shù)學(xué)表達經(jīng)濟內(nèi)容和統(tǒng)計定量的 方向發(fā)展，如用科學(xué)分析來詮釋經(jīng)濟增長、經(jīng)濟波動和經(jīng)濟資源重新分配于各經(jīng) 濟部門的復(fù)雜過程；用數(shù)學(xué)方法建立經(jīng)濟數(shù)學(xué)模型；通過對復(fù)雜的經(jīng)濟關(guān)系進 行分析、預(yù)測，來代替模糊的/文字0型的列舉某種原因及簡單的

30、因果鏈。 第一本用了很多數(shù)學(xué)概念的經(jīng)濟學(xué)著作是法國的古諾(Cour no, t A .A .)在183 8年發(fā)表的5財富理論的數(shù)學(xué)原理研究6 ;第一本數(shù)理經(jīng)濟 學(xué)著作是法國人瓦爾拉斯(W al 2 ras , L .)在1874年發(fā)表的5純 粹政治經(jīng)濟學(xué)原理6 。計量經(jīng)濟學(xué)是20世紀20年代由挪威經(jīng)濟學(xué)家 弗里希和荷蘭經(jīng)濟學(xué)家丁伯根創(chuàng)立的。此后，產(chǎn)生了里昂惕夫的投入產(chǎn)出分析 等經(jīng)濟數(shù)學(xué)理論、經(jīng)濟數(shù)學(xué)模型和經(jīng)濟數(shù)學(xué)方法，其后來被廣泛應(yīng)用。系統(tǒng)動力 學(xué)(syste m dyna m ics)屬于20世紀經(jīng)濟數(shù)學(xué)的一個分支，在20 世紀50年代中期由美國麻省理工學(xué)院福雷斯特教授(Forrester , J . W.)首創(chuàng)。系統(tǒng)動力學(xué)的形成與發(fā)展在20世紀70年代推動了可持續(xù)發(fā)展 理論在世界范圍內(nèi)的興起。系統(tǒng)動力學(xué)極力從系統(tǒng)內(nèi)部的微觀結(jié)構(gòu)入手， 在把握系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)、參數(shù)及總體功能的前提下，分析并把握系統(tǒng)的特性與行為。 系統(tǒng)動力學(xué)模型本質(zhì)上是帶時滯的一階微分方程組，但是這種方法在利用計算機建 模時借助于