發(fā)布時間：2020-03-23 01:54

【摘要】：信息物理融合系統(tǒng)(Cyber-Physical Systems,CPS)集成了先進的信息技術、自動控制等技術,構建了一個物理世界與信息世界中各個對象和要素相互連接,相互影響的復雜系統(tǒng),并實現了資源的優(yōu)化配置和運行時操作的最優(yōu)選擇。從應用的角度看,CPS涉及了智能交通、航空航天、智慧農業(yè)、電力、醫(yī)療等諸多領域。但CPS系統(tǒng)異構性、實時性等特征決定了對CPS中的時空大數據進行建模需要考慮諸多因素,面臨眾多挑戰(zhàn)。本文首先對信息物理融合系統(tǒng)的定義與體系結構進行簡介,從整體結構上分析了CPS的運行方式和運行流程,接著介紹了大數據的概念、結構以及工作流程,并結合CPS的特點提出了時空大數據的定義和特點,又描述了CPS的時空屬性的特征。重點分析了信息物理融合系統(tǒng)在智能交通、感應與監(jiān)控設備、智能電網等能源的開發(fā)利用、智能醫(yī)療、工業(yè)自動化和基礎設施建設等領域的應用和發(fā)展趨勢。其次,基于對時間和空間表示方法的分析,結合各種時態(tài)和空間表示模型,對當前流行的序列快照模型、時空復合模型、離散格網單元列表模型和基于事件的時空數據模型進行了比較與分析,總結了它們的優(yōu)劣勢以及適用領域,為下面建立新的時空大數據模型提供思路。然后,本文提出一種結合了時態(tài)邏輯LTL和空間邏輯BRCC-8的新型時空大數據模型。在此模型中,利用LTL的時間流來表示物理對象的時態(tài)演變,結合BRCC-8來描述空間位置的變化來形成新的時空大數據模型,用來表示隨著時間的推移物理對象之間的空間信息及其變化,并利用時空分析方法進行模型的可行性分析;還基于基本Petri網提出新的時空Petri網的公式表示與形式化描述。最后,在地鐵CPS中分析了列車防撞預警系統(tǒng)的工作原理與基本結構,通過引入列車安全距離的數學公式,構建起列車安全距離預警級別。然后對系統(tǒng)中的列車進行模型分析,使用時空Petri網對地鐵CPS中的列車防撞預警系統(tǒng)進行建模,定義Petri網中各個庫所、變遷、令牌的具體含義。又利用提出的新型時空大數據模型對其進行時態(tài)和空間上的分析,重點是列車在運行時的時間和空間位置信息的變化。
【圖文】：

圖 2-1 CPS 的運行方式Figure 2-1 Working Schematic of CPS的邏輯結構信息世界和物理世界是兩個交互的世界: 物理世界中的對象象間互相聯(lián)系；“信息”世界中則是眾多智能設備組成。CPS示，信息世界與物理世界通過對 3C 技術（Computation、Comm用實現信息、數據、指令的傳輸以及信息世界與物理世界的為中心，實現了對物理世界的感知與控制。

圖 2-1 CPS 的運行方式Figure 2-1 Working Schematic of CPSS 的邏輯結構中的信息世界和物理世界是兩個交互的世界: 物理世界中的對象是對象間互相聯(lián)系；“信息”世界中則是眾多智能設備組成。CPS 的 所示，信息世界與物理世界通過對 3C 技術（Computation、Communi利用實現信息、數據、指令的傳輸以及信息世界與物理世界的交互息為中心，實現了對物理世界的感知與控制。
【學位授予單位】：廣東工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TP311.13;TP202

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