移动物联网和Cyber-Physical系统的先进技术

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最近,cyber-physical系统(CPS)已成为一个有前途的研究范式。这种发展是收敛的控制、通信和计算。计算和通信能力已经变得更快、更便宜,我们可以找到嵌入在不同物理环境对象和结构。这提供了应用程序链接的基础计算的“虚拟世界”,与物质世界之间的通信,从而有前途的重大潜力巨大的社会和经济影响。与传统的嵌入式系统,主要集中在计算元素,CPS也考虑了物理,现实世界与计算机交互的组件在网络空间的元素。CPS的例子包括范围广泛的复杂的人造系统如航空电子设备、车辆、交通、医疗、智能电网系统和其他领域。

在美国,总统科学技术顾问委员会的建议CPS作为联邦研究投资的首要任务。结果,CPS计划开始在美国国家科学基金会(NSF)资助2009年每年3000万美元左右的水平。此外,在过去的几年里,美国国家科学基金会赞助的研讨会在CPS和相关领域。最近,在2010年,ACM和IEEE共同启动了第一个国际会议上Cyber-Physical系统(组成),这是非常成功的和令人印象深刻的提交论文的数量。

然而,到目前为止,大多数的CPS的初步研究工作已经由实时和嵌入式系统的社区。例如,组成联合了ACM特殊利益集团在嵌入式系统(SIGBED)实时系统和IEEE技术委员会(TCRTS)。如前所述,由于CPS的显著特征是网络和物理组件之间的紧密集成,很明显,网络(或移动计算)中扮演着重要角色在网络之间的协调和CPS的物理元素。事实上,CPS应用必然是晋升的“物联网”(物联网)体系结构和协议。这种组合物联网和CPS促进了收集、管理、和处理大型数据集,以及支持复杂的流程管理和控制在不同尺度的物理系统。

这个特殊的问题旨在识别CPS的新兴研究课题,尤其是从移动通信和网络的角度来看,和定义在CPS的未来网络研究。特别是,妥善解决复杂网络之间的相互作用和CPS的物理元素,我们专注于物联网研究挑战性问题需要解决CPS推导最终工作解决方案。这有助于及时传播先进的CPS研究网络和移动计算研究社区。

移动物联网/ CPS涉及提供IoT-enabled CPS对移动对象和设备。移动互联网设备,如iPhone和Android手机,增加处理能力,一系列传感器,和普遍的细胞连接,已经提供了无处不在的平台构建健壮、可靠和安全的移动物联网/ CPS的应用程序。因此,这个特殊问题的目的也是为研究方向的移动物联网/ CPS解决流动性的关键问题,从基础科学的进步发展和实施的挑战。这个特殊问题的主要的研究领域主要是描绘在图1。

我们收到了25篇论文,其中6篇论文被接受后严格的审查过程。其中,第一篇论文题为“能量最优视频回放动态规划解决方案在移动设备上“m .歌曲和j .公园提出了一个算法来决定所需要的CPU频率解码视频每一帧。其目的是减少能耗,同时满足缓冲区大小使用动态编程技术和期限的限制。方案发现序列的频率通过考虑帧解码,解码的最后期限,活跃和闲置能耗的测量系统。物理设备上根据测量实验结果表明,它可以节省可观的能量,它提供了有用的指导方针,一个低功耗视频服务通过提供最低绑定所需的功耗视频回放。

接下来,篇名为《心力衰竭预后的远程医疗监控系统”由l .张等人提出了一个远程医疗监控系统的设计和实现为心力衰竭(HF)的预测。系统实现早期预测或预测未来的高频出现,估计未来的中位数水平以上病人水平基于病人的历史数据(体重和血压)获得的数据远程使用的设备(例如,一个是基于蓝牙体重秤和血压计)。心力衰竭风险评分(hfr)提出了评估未来的风险发生的高频基于预测的结果。hfr得分就是这样设计的,它可以很容易地理解和被病人。这个系统优化早期为患者提供多个建议/干预措施在不同的风险水平。这个端到端系统也可以用来管理病人和他们的数据由医生或系统的数据中心。来验证这个系统,一组真实的数据来自34个病人收集在一个飞行员的临床试验。拟议中的高频预测算法实现了79.4%和67.6%的总体精度在使用收集的数据在30天,7天期间,分别。因此,从临床的角度来看,这个系统承诺减少心力衰竭引起的发病率和死亡率,因此改善临床结果。

第三篇论文题为“动态车辆路线指导使用交通预测信息”由k金等人提出了一个动态车辆与交通预测改进路由算法的路由性能。该算法的主要思想是使用实时和预测交通信息中心提供的路由控制器。为了评估性能,作者开发microtraffic模拟器提供公路网络创建的地图,路由算法和车辆从起源到目的地取决于交通状况。性能评估的新定义的指标更准确地揭示了旅行时间分布比平均旅行时间的常用指标。仿真结果表明,该预测的动态路由算法优于静态和动态类型没有预测的路由算法在不同交通状况和道路配置。交通场景中,并不是所有的车辆符合与预测策略提出了动态路由。即使在这种情况下,结果表明,超过一半的利益新的路由算法实现即使只有30%的车辆遵守。

第四篇论文题为“节能人类活动实时识别在智能移动设备”j·李和j·金为人类活动提供了一个新颖的方法识别(HAR)过程,动态地控制节能HAR的活动识别时间。传统神秘圣地在智能移动设备使用内置的加速器是已知的最节能的领域,但他们仍然承担高功耗由于传感器操作本身以及随之而来的CPU计算开销。进一步提高能源效率,该方法首先将一个用户的活动作为静态和动态和控制的分类时间和睡眠时间HAR过程相应的基于两个因素,acceleration-sampling频率和窗口大小。实验结果表明,该方法减少了44.23%的能源消耗最低,最高约78.85%相比传统HAR(如支持向量机)不牺牲准确性。此外,本文报告acceleration-sampling频率如何,窗口大小,特征向量维数与哈尔改变电池功耗行为。

第五篇名为《控调度合作设计开发任务时间与期限”之间的权衡周宏儒。Cha等人提出了一种新颖的任务集合成算法,利用之间的权衡关系控制任务的时间和最后期限最大化整个系统控制性能。本文首先说明了如何控制任务周期和最后期限影响控制性能;即短和更短的期限都提高了控制任务的控制性能。从这个观察,作者进行测量研究使用车道保持辅助系统控制程序,使控制性能的任务/期限对每个可能的时期。接下来,假设多个类似的任务控制资料,本文定义了一个时间和期限的选择问题,优化整体控制性能,也就是说,和控制任务的控制性能的系统。对于这个优化的问题,作者提出了一个启发式算法,找到一个高质量的次优的解决方案非常低的复杂性,使解决方案几乎适用于大型任务集。

最后一篇名为“有效属性的安全与隐藏的数据共享政策和可追溯性移动健康网络”由c·哈恩等人提出了一种新的方法来计算有效、安全地共享数据在移动医疗系统。建议的解决方案使数据所有者加密数据和附加属性的政策感兴趣的密文。建议的解决方案不仅隐藏了政策的描述,这样的数据也政策是只提供给授权用户。建议的解决方案允许任何密码文本的大小保持不变,无论数量的属性。建议的解决方案嵌入一个特定于用户的标识符到每个解密的密钥,这样用户的身份可以追踪的恶意活动,例如,非法共享的关键。

确认

我们真诚感谢编辑部的批准这一概念和持续帮助成功出版这个特殊的问题。我们也想感谢这个特殊问题的贡献者的创新工作。我们扩展我们的感谢评审人员,每篇论文的关键评估,建设性的批评,及时响应,让这个特殊的问题成为可能。这项工作得到了汉阳大学研究基金会(hy - 2014 p)。

Kyungtae康
Kyung-Joon公园
齐心王
Wenyao徐

版权

版权©2016 Kyungtae康等。这是一个开放的分布式下文章知识共享归属许可,它允许无限制的使用、分配和复制在任何媒介,提供最初的工作是正确引用。