物联网应用若干关键问题的研究

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导师姓名
马严
学科专业
计算机科学与技术
文献出处
北京邮电大学   2014年
关键词
物联网论文  本体论文  上下文感知论文  服务质量论文  语义标注论文
论文摘要

本文学习了物联网相关的概念和技术,研究与分析了物联网的体系结构特点,从物联网应用角度总结了物联网应用的特点和当前应用的现状,从技术层面介绍了物联网协议和相关组织的研究现状,为本课题下一步对物联网的架构研究提供帮助。本文还研究了物联网应用所使用的几种关键技术,其中包括基于语义的物联网服务框架、基于语义标注的服务发现、基于本体的动态服务模型与推理、物联网组合业务及QoS、智能中间件ISMW的设计与实现,在研究的过程中取得了以下成果:1)研究和分析了语义网在物联网应用中的作用,提出物联网本体的三层服务模型,基于语义网和Web服务技术提出了一种自适应的物联网服务语义标注和服务发现算法,解决了基于用户需求的语义自动化标注、分类、服务发现物联网服务的问题。随着物联网服务的大规模应用,该技术可以将物联网采集的大量数据和物联网服务,转换成计算机能够处理的信息,从而实现物联网信息的自动化智能处理。2)研究基于本体对物联网的上下文进行建模,基于语义网技术,提出了物联网动态环境上下文感知的动态服务模型,实现领域内上下文知识的建模、获取、共享与推理,为物联网服务提供基础支持。3)为提高物联网的服务质量,研究分析了物联网组合业务的QoS需求和传感器网络的QoS需求,基于Web服务组合技术,提出了物联网环境下组合服务的分解和计算QoS指标的方法,与传统的整数规划和遗传算法相比,提高了物联网组合服务的QoS的计算速度。综合本课题的研究成果,本文提出了一种适用于物联网的智能中间件ISMW框架结构,介绍了ISMW智能中间件的实现环境,推理模块和知识库的实现方式,Web组合技术的应用,QoS相关技术的实现。ISMW除了具有传统中间件的功能,还根据物联网和语义网的特点,增加了本体知识库和推理相关内容和方法,有利于物联网数据的分类、共享、重用。

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摘要

Abstract

目录

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.1.1 背景

1.1.2 经济增长意义

1.1.3 保障民生意义

1.1.4 技术创新意义

1.2 研究工作

1.2.1 研究思路

1.2.2 研究内容

1.3 主要贡献

1.4 结构安排

第二章 基于语义的物联网服务框架

2.1 物联网概述

2.1.1 物联网起源与发展现状

2.1.2 物联网体系结构

2.1.3 物联网应用

2.1.4 物联网研究现状

2.2 语义物联网

2.2.1 语义网概述

2.2.2 本体概述

2.2.3 本体描述语言

2.2.4 描述逻辑概述

2.2.5 基于描述逻辑的推理

2.3 物联网本体服务模型

2.3.1 本体服务结构

2.3.2 领域本体建模

2.3.3 应用本体建模

2.4 基于本体的物联网中间件框架

2.4.1 物联网服务语义化

2.4.2 相关研究

2.4.3 体系结构

2.4.4 基于本体的物联网中间件体系结构

2.5 本章小结

第三章 物联网语义标注及服务发现

3.1 问题描述

3.2 物联网服务语义标注

3.2.1 语义标注现状

3.2.2 领域本体的语义模型

3.2.3 文本分类

3.2.4 本体规则生成

3.2.5 物联网服务的本体标注

3.3 用户需求的服务发现

3.3.1 基于语义的服务匹配

3.3.2 基于本体相似度的匹配计算方法

3.4 实验结果分析

3.5 本章小结

第四章 基于上下文的动态服务模型

4.1 上下文感知

4.1.1 研究现状

4.1.2 上下文定义与特点

4.1.3 上下文分类

4.2 上下文模型的形式化推理

4.2.1 本体创建

4.2.2 本体资源查询

4.2.3 基于规则的形式化推理

4.2.4 基于本体的形式化推理

4.3 基于本体的上下文动态服务模型

4.3.1 上下文建模

4.3.2 上下文本体的研究现状

4.3.3 上下文动态服务模型

4.3.4 上下文获取

4.3.5 上下文处理

4.3.6 上下文安全与隐私

4.4 本章小结

第五章 物联网组合业务与QoS

5.1 组合业务

5.2 SLA相关技术

5.2.1 SLA与QoS关系

5.2.2 SLA表示方法

5.3 QoS需求

5.3.1 相关研究

5.3.2 应用的QoS需求

5.3.3 WSN的QoS需求

5.3.4 QoS需求总结

5.4 组合服务的QoS计算

5.4.1 QoS指标建模

5.4.2 QoS计算流程

5.5 QoS策略管理

5.6 QoS感知的物联网组合服务

5.6.1 QoS的组合服务定义

5.6.2 实验结果分析

5.7 本章小结

第六章 智能中间件ISMW原型系统的设计与实现

6.1 系统需求

6.2 系统介绍

6.2.1 实现环境

6.2.2 开源软件

6.2.3 系统框架设计

6.2.4 推理模块和知识库

6.2.5 Web组合技术

6.2.6 QoS技术

6.3 系统部署

6.4 典型应用测试

6.4.1 VLBS-IOT页面

6.4.2 功能测试用例

6.4.3 统计分析报告

6.5 本章小结

第七章 结束语

7.1 全文总结

7.2 研究展望

参考文献

附录

致谢

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