移动感知技术.docVIP

4.移动感知关键技术 针对于移动感知的体系结构，可归纳出移动感知拥有如下5大类关键的应用技术：感知技术、通信与网络融合技术、智能信息处理技术（数据挖掘和云计算）、信息安全技术和中间件的支撑技术。 4.1感知技术 感知技术也称之为信息收集技术，处于移动感知体系结构中的感知层，是实现移动感知应用的基础和获取海量数据的来源。感知技术能够紧紧依靠现代的智能终端设备或者网络设备为人类社会提供无所不在、全面的感知服务，实现人与物的紧密联系。 感知技术的主要功能是识别物体和采集所需节点的物理量信息。在物体自动识别方面，如何能够利用感知技术识别现实世界中千千万万的物体呢？那么，这些物体就必须要有一定的特征或者规律，因此我们需要对所需识别物体进行唯一标识，即编码标志。目前，比较热门的应用技术就是射频识别技术。而在采集移动多节点的数据方面，各类传感器应用非常广泛。随着物联网移动感知应用的深入，新的理论和技术也不断涌现，例如：基于压缩感知的新信息技术。下面就针对比较热门的RFID、无线传感网络技术和新信息技术进行简单介绍： 4.1.1 射频识别技术 射频识别技术（Radio Frequency Identification）是一种非接触式识别技术，通过射频信号可以自动识别目标并且采集目标中的数据，在此过程中无需人工干预，这种特性也决定了它可以工作在各种复杂的环境。RFID主要由标签、阅读器和应用软件等三部分组成。其中RFID标签类类似于条形码，将已经编码的标志附着于物体中，这种做法其实质就是实现物体的量化。带有标签的物体进入识别范围内的磁场后，阅读器会发出频率信号，标签会凭借感应电流所获得的能力发出自身存储的相关数据，（被动标签），或者是标签自动发送某一频率的信号（主动标签）。阅读器接收数据解码后，发送至服务器进行数据分析和处理。 制定一个国际公认的RFID标准和解决多标签、多阅读器信息碰撞的问题是今后RFID研究的两个重点问题。由于RFID正在全球范围内运用广泛，许多国家都对RFID都做了相应的技术标准。目前，RFID比较有影响力的标准是美国麻省理工大学1999年提出的EPC标准。此外，还有中国的RFID标准组织。因此，如何打破各国行业标准，制定出一个国际公认的RFID技术标准是今后急需解决的问题。当越来越多的标签和阅读器密集的分布在同一个区域，就避免不了信息的相互干扰和碰撞等问题，导致无法读取标签数据，因此，需要深入研究防止信息碰撞的算法。 4.1.2 无线传感网络技术 无线传感器网络是由大量的传感器节点通过无线通信技术自组织构成的网络，用来感知多节点的信息达到目标定位和追踪。无线传感网络有多种形态，可分为类似蜂窝通信的集中式结构和分布式结构。网络中的每一个传感器节点又由数据采集模块（传感器、A/D 转换器）、数据处理和控制模块（微处理器、存储器）、通信模块（无线收发器）和供电模块（电池、DC/AC 能量转换器）等组成。节点中的数据可以经过多跳转发，通过网关接入网络，完成感知任务。在物联网中大量传感器分布在实际环境中，为了保证环境信息获取的快速性和准确性，常采用多传感器协同感知的手段。这样使用多传感器相互协作既提高系统可靠性及可信性， 还可以扩展传感器的覆盖范围，包括空间覆盖范围和时间覆盖范围。 目前，无线传感网络的研究热点有网络结构、能耗管理和容错机制等技术。无线传感网络采取自组网，网络拓扑结构有星行、网状或者两者的混合。 能耗方面，传感器节点众多分布，并且需要进行数据采集和处理等活动，而节点大多利用电池供电，可用电量有限，因此，如何在不影响节点工作效率的前提下降低电池的消耗是一个 较大的问题。容错机制方面，由于传感器处于恶劣复杂的工作环境下或者长时间的工作，又或者自身故障，导致无法正常获取感知数据，因此，找到一个良好的容错机制对于无线传感网络来说是重大的问题。 4.1.3 新信息感知技术 信息数据的全面感知是移动群智感知最重要的特征，虽然已经有了很多感知技术，但面向大规模的网络应用时，就需要更高效的数据感知技术。因此，将新的方法投入感知技术是一个研究热点。基于数据压缩感知就是一项新的信息感知技术。 压缩感知是近年来发展迅速的信息获取理论．根据压缩感知理论，对于可压缩的信号，即使采用远低于Nyquist标准的数据采样方式，仍能够精确重构原始信号。因此，将压缩感知理论应用于物联网的信息感知，有可能获得显著的数据压缩效果。 4.2 通信与网络融合技术（局域通信和广域通信，路由技术） 根据网络层节点通信的远近程度，可将通信技术分为短距离无线通信技术和广域网通信技术。短距离无线通信的距离一般在100米内，其主要包括RFID、蓝牙技术、WLAN、ZigBee、UWB等技术。短距离无线通信具有低功耗、低成本和