无线移动信息物理系统动态信息获取和间断路由感知的理论与算法研究

本项目旨在国际最前沿的无线移动信息物理系统的研究，并结合延迟容忍网络、复杂网络和社会网络分析的最新理论与技术成果，研究动态信息获取及间断路由感知的理论与关键技术；研究基于节点运动模型的网络动态信息获取的理论分析和推导，建立节点速度、时间和动态信息获取率模型，进而权重间断路由特性的动态信息发布/订阅系统；考虑传输延迟的基础上，研究间断路由感知和数据转发，保证在获得最佳连接特性，提高节点间协作和数据转发。该课题研究引入模糊理论、博弈论、最优化理论、图论和概率等基础理论，构成新的交叉学科前沿研究课题，具有重要理论价值和科学意义；另外，通过综合方法的研究，也将突破异构环境下动态信息覆盖、信息迁移和路由感知瓶颈，开启物理系统与信息系统智能重构之门，为信息物理系统的广泛应用提供新的理论指导和技术支撑，加速新一代无线移动信息物理系统的异构性、智能性和大规模发展具有重要的应用价值和现实意义。

无线移动信息物理系统是在环境感知的基础上，深度融合计算、通信和控制能力的网络化物理设备系统，通过计算和物理进程相互影响的反馈循环实现现实世界与信息世界协同和交互来增加或扩展新的功能，提供实时感知、动态控制和信息反馈等服务。本课题结合延迟容忍网络、复杂网络和社会网络分析的理论与技术成果，研究了动态信息获取及间断路由感知的理论与关键技术；研究了基于节点运动模型的网络动态信息获取，建立节点速度、时间和动态信息获取率模型，进而权重间断路由特性的动态信息发布/订阅系统；考虑传输延迟的基础上，研究了间断路由感知和数据转发，保证在获得最佳连接特性，提高节点间协作和数据转发。主要研究工作包括以下四个方面。.(1)提出一种基于节点间空间相关性的数据传输策略，根据空间相关性，各个节点间感知自身到汇聚节点的距离，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汇聚点的可能性，它是消息传递时选择下一跳的重要依据。.(2) 链路质量的预测对信息物理系统上层协议设计尤为重要，它为上层协议选择稳定，高质量的数据传输链路提供了充分的判断依据。提出基于多元逻辑回归分析方法建立信息物理系统链路质量预测模型。仿真实验表明，该算法可以对链路质量进行最优预测。.(3)提出一种基于Delaunay三角剖分，通过计算几何的方式，实现对感知节点进行合理有效的部署的方法，达到合理部署信号覆盖范围，提高传输成功率同时降低感知节点的能量消耗。.(4) 提出了高效节能的网络覆盖保持协议，实现了均衡节点能量消耗的分布式协作调度。该协议保留最少的工作节点以保证要求的覆盖质量，从而达到节约网络能量的目的。.本课题引入模糊理论、博弈论、最优化理论、图论和概率等基础理论，构成新的交叉学科前沿研究课题，具有重要理论价值和科学意义；并通过综合方法的研究，也突破异构环境下动态信息覆盖、信息迁移和路由感知瓶颈，开启物理系统与信息系统智能重构之门，为信息物理系统的广泛应用提供新的理论指导和技术支撑，加速新一代无线移动信息物理系统的异构性、智能性和大规模发展具有重要的应用价值和现实意义。