新時期物聯網信息融合技術及存在的問題分析

吳曉強+張春友+史吏

摘 要 在大數據的支持下，新時期的物聯網信息融合技術已經得到了非常大的發展，而且隨著信息時代的高速發展，物聯網技術已成為熱門研究領域。ZigBee技術擁有世界公認的耗能低，優越的可擴展性，成本相對較低等優勢，已成為物聯網研究的一條主線。構建一個在ZigBee網絡的物流網實驗平臺，使得人們能在日常生活中方便使用到物聯網。

關鍵詞 物聯網；信息融合；網絡節點；數據幀

中圖分類號 TP3 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2017）194-0066-02

早在1991年，美國麻省理工學院的Sundmaeker等人就已經提出了“物聯網”這個概念，6年后，在信息社會世界峰會上國際電信聯盟才在一個報告中正式確定并擴展解釋了“物聯網”，預示著新時代的到來。物聯網運行原理是現實世界中各種各樣的物品在傳感器運行前提下與互聯網連接起來，它可以通過識別，定位，實時監控追蹤等方式智能化地實現人與物品，甚至是物品之間的信息交換。

1 創建信息互聯網平臺

在創建無聯網平臺過程中，需要3種網絡節點進行通信協作，進而推動物聯網的框架建設，促進原始數據的信息化融合處理，簡單來說就是借助3種網絡節點，使數據之間更加流暢的進行交流。

第一種是設計網絡節點需從結構和軟件上下手，首先便是基礎的結構設計。各網絡節點的完成構成整個結構設計，其中包括了傳感器處理器、微處理器、無線網絡通信處理器和能量供應處理器等。一般采用TI公司的硬件當作節點微控制器，而無線網絡通信處理器則選擇相應的芯片和外部原件進行裝配。

第二種是網絡節點中最重要的軟件設計，如圖1所示，軟件底層采用的操作系統是uc/OS-Ⅱ。首先在節點軟件上的操作系統是選擇ZigBee協議棧，并通過這個協議棧事項整體網絡結構的樹簇化。其次在整個軟件設計工程中設置許多用戶文件夾，各種文件夾存放不同種類的源代碼和源文件。最后采用TI公司提供的相關驅動庫。

第三種是通信協議幀設計，在物聯網信息平臺創建過程中，為了使信息能受到其他設備的識別，和統一整個監控系統網絡的數據幀的格式，需要對注冊用戶的數據幀模式進行具體數據位定義。需要注意的是，以ASCII碼的形式傳送的整數是一個字節形式的，因此把它轉換成字符串的形式在進行注冊用戶自定義數據幀進行下一步的數據通信。在這個過程中需為各網絡節點提供3個特殊的數據幀以用于匯報狀態，使上位機方便進行決策和改進。

2 物聯網信息融合技術

信息融合指的是根據相應的標準利用計算機技術對不同信息進行分類綜合處理的過程。物聯網信息融合技術課又分為以下幾個水平：低級，中級，高級和多級水平。將前三種信息融合水平綜合起來便是多級水平融合。在物聯網中，低級水平融合的作用主要是消除雜音，緣由是在進行數據輸入時會造成噪音影響，而低級水平融合便能消除噪音。中級水平融合和高級水平融合主要偏向于獲取實用性較強的有價值信息。

1）低級信息融合：又稱為數據級融合，是指融合處理采集后的初始數據。其要求是融合階段必須是在信息同質化的前提下進行，常使用金字塔算法和特征匹配等傳統方法進行融合。

2）中級信息融合：常稱為特征級融合。在提取原始數據特征值的基礎上運用的比較特征值的融合方法。它可以在各種信息間進行融合，但無法分析判斷融合結果，也無法做出決策。常用的方法是卡爾曼濾波算法和聚類算法等。

3）高級水平融合：預先處理、提取和識別不同質數據及其特征值，并通過分配可信度作出決策。此種融合可以對融合結果進行初步判斷和分析，并能形成相應的決策建議。高級水平融合適用領域廣泛，性能也較前面兩種好。常用的方法是推理和證據理論。

3 存在的問題

信息融合對物聯網來說是至關重要，必不可少的。由于物聯網所采集的信息內容繁雜，且傳感器采集信息的時間有相應的間隔差距，其能感知的物體也有所不同等眾多原因，導致物聯網信息融合技術須具備同時處理眾多多源異構的信息的功能。而在當前社會背景下，現實中還有許多物聯網信息融合技術需要整頓完善，才能使得信息融合這一過程更加快速有效地完成。

1）信息融合中的多元異構處理問題。海量信息的融合問題在物聯網運行中是十分棘手的。一是表達上的形式問題和語言的描述問題，這是由于物聯網信息必須在表達形式和語言描述都統一標準的條件下才能更好地融合。二是維數問題，信息融合面臨的維數問題來自于網絡節點中的測量維數。三是各網絡節點之間的調節和分配問題，以及對原始數據的存取等問題。

2）各類數據融合問題。物聯網對信息的采集來自現實世界，而我們生存的現實世界中物體種類繁復多樣，數量大，這直接導致傳感系統對物聯網的不可缺少性。傳感器采集到的信息繁雜多樣，而有效獲取有價值的信息并以此為物聯網注冊用戶提供各種所需服務，就必須對采集到的大量信息進行處理。而當前國際上專門針對傳感器網絡中信息融合技術的研究尚起步，無法適應海量數據處理的需要。因此，目前需對設計大數據信息融合的網絡、算法、數據傳遞等問題進行必要研究。

3）信息融合中的安全隱患問題。在一些高度敏感領域如金融、政府、軍事等領域，信息安全問題極為重要。隨著信息化時代的快速發展，物聯網適用范圍也不斷擴大，其涉及到的信息也不斷變廣，注重信息安全已是必不可少的階段。要保障網絡節點中無一個節點被病毒感染，提前避免信息被偷竊或篡改等問題的發生。因此，在研究網絡節點的時候，還得要求融合節點具有分辨有效信息的功能和措施，能辨真偽，分對錯，切實保護物聯網用戶的身份隱私和信息安全。

4 結論

綜上所述，物聯網在整體的生產生活應用過程中發揮了極大的作用，在世界方面來看物聯網的發展時期較早，而且發展水平較高；在我國物聯網出現的時間其實不算短，但其牽涉到的領域眾多，涉及的信息繁雜，在進行感知信息的過程中急需完善。本文簡要分析了低級水平融合、中級水平融合以及高級水平融合技術，并針對信息融合中易出現的問題進行了簡單討論。通過對這些問題的認識和思考，希望有助于物聯網信息融合技術的發展。

參考文獻

[1]成城.基于Web的社交物聯網體系架構、模型及其安全與隱私關鍵技術研究[D].北京：北京郵電大學，2014.endprint