物联网学报

物联网对能源转型的支撑

薛禹胜,朱洪波,王琴,赵海涛

2019, 3(1): 1-7. doi:10.11959/j.issn.2096-3750.2019.00084

摘要 ( 1211 )

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能源转型的趋势是将智能电网融入综合能源中，其研究方法是建立能源的信息、物理以及社会系统研究框架。电力转型的主动支撑是能源转型成功的保证，所提方案强调了社会因素在实际工程和研究中的重要性，作为新的研究方法论，兼容数据、模型和行为的混合仿真，把工程领域广泛应用的方法扩展到经济学和社会学中，将基于主观经验的决策方法变得更科学。另外，对物联网的定义中，提出把因特网的限制去掉的观点，用统一框架来反映因特网/专用网和其他技术结合的影响。

一种基于深度学习的物联网信道状态信息获取算法

廖勇,姚海梅,花远肖

2019, 3(1): 8-13. doi:10.11959/j.issn.2096-3750.2019.00085

摘要 ( 2707 )

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针对基于大规模多输入多输出（MIMO）的物联网系统中用户侧将信道状态信息（CSI）发送到基站时反馈开销大的问题，提出一种基于深度学习的CSI反馈网络用来反馈CSI。该网络首先使用卷积神经网络（CNN）提取信道特征矢量和最大池化层通过降维来达到压缩CSI的目的，然后使用全连接和CNN将压缩的CSI解压，恢复原始信道。仿真结果表明，与现有的CSI反馈方法相比，所提出的CSI反馈网络恢复的CSI更接近原始信道，重构质量明显提高。

分簇认知物联网联合资源分配算法

刘鑫

2019, 3(1): 14-19. doi:10.11959/j.issn.2096-3750.2019.00086

摘要 ( 1573 )

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认知物联网通过频谱感知和共享有效提高了频谱利用率，但频谱感知会产生开销。提出分簇认知物联网降低感知开销，通过联合资源分配提高物联网的传输速率。首先提出分簇认知物联网的网络模型和帧结构，推导物联网的平均传输速率和干扰功率；然后建立优化模型，通过联合优化感知时间、感知簇头和传输功率使传输速率最大化，并给出联合优化算法求解；最后提出认知物联网的节点分簇和簇头选择算法。仿真结果表明，所提方案通过联合资源分配能够获得最大传输速率，且与传统方案相比，传输性能有所提高。

基于移动热点共享的物联网激励机制研究

刘怀哲,高林

2019, 3(1): 20-29. doi:10.11959/j.issn.2096-3750.2019.00093

摘要 ( 1345 )

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物联网中的许多设备，尤其是能量受限的传感器设备，通常缺乏高效的网络连接方式。若采用基于移动热点共享的组网方式，则可以高效实现大面积网络覆盖。该组网方式的基本思想是激励蜂窝网中的部分移动节点（如智能手机和其他智能设备的持有者）开启移动热点，为资源受限节点提供Wi-Fi连接，满足这些节点的通信需求，从而实现移动互联网的高效接入。在这种组网方式中，如何激励移动用户贡献热点是关键。主要研究移动热点共享网络中的激励机制及其对网络性能的影响，并设计了一套新颖的激励机制，使部分用户可以通过贡献Wi-Fi 热点获取一定收益。首先，研究了该激励机制下不同类型用户的最优共享决策以及不同用户之间决策的影响；然后，分析了用户行为和网络整体状态随时间的演化规律以及系统的均衡状态。仿真结果表明，在系统均衡状态下，移动热点贡献者的数量随免费流量配比的增大而增大，因此导致热点使用者数量增大。若单位流量价格过高，则使用者数量将减少，不利于网络运行。此外，与无热点共享网络相比，采用移动热点共享的组网方式可使网络性能最高提升148%。

基于势博弈的负载已知超密集网络用户关联算法

于佳,梁亚超,顾术实,王野

2019, 3(1): 30-36. doi:10.11959/j.issn.2096-3750.2019.00090

摘要 ( 992 )

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针对采用多点协调传输技术的异构超密集网络，提出了基于势博弈的负载已知用户关联算法。负载已知用户关联算法可在满足用户服务质量需求的前提下均衡基站负载，避免宏基站过载，同时可有效提升网络吞吐量。该算法适用于对数据传输速率有一定要求的物联网应用场景，仿真实验验证了算法的有效性。

物联网中双重非正交多址接入技术的性能分析

李东博,贾敏,郭庆,顾学迈,刘晓锋

2019, 3(1): 37-44. doi:10.11959/j.issn.2096-3750.2019.00092

摘要 ( 767 )

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随着智慧城市、人工智能、边缘计算等技术的快速发展，未来物联网将面临海量终端接入和频谱资源紧张等问题，基于高频谱效率的非正交安全接入（HSESA）提出一种双重非正交多址接入（D-NOMA）技术，结合了码域的非正交接入和频域的非正交复用，具有很好的频谱效率性能。发送端和接收端被优化，多用户通过稀疏码本直接映射到重叠的子载波上。通过在莱斯信道下的性能分析表明，D-NOMA比HSESA具有更好的误码率性能。

基于WSN和盲源分离的多目标识别方法研究

何鹏举,刘刚易,刘寺意

2019, 3(1): 45-50. doi:10.11959/j.issn.2096-3750.2019.00095

摘要 ( 619 )

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针对利用无线传感器网络进行多目标检测识别中存在的信号混叠问题，提出一种可以确定目标个数的盲源分离算法对混叠信号进行分离，得到准确的源信号。该算法以多路混合观测信号为研究对象，提出采用基于特征值方法确定多路混合信号中独立信源的个数，运用基于非负矩阵分解的盲源分离算法得到分离信号。实验结果表明，本文所提算法能够确定目标个数、得到正确的分离信号，可用于解决多目标检测识别中的信号混叠问题。

面向车辆多址接入边缘计算网络的任务协同计算迁移策略

乔冠华,冷甦鹏,刘浩,黄开胜,吴凡

2019, 3(1): 51-59. doi:10.11959/j.issn.2096-3750.2019.00089

摘要 ( 1912 )

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为了解决传统移动边缘计算网络无法很好地支持车辆的高速移动性和动态网络拓扑，设计了车辆多址接入边缘计算网络，实现路边单元和智能车辆的协同计算迁移。在该网络架构下，提出了多址接入模式选择和任务分配的联合优化问题，旨在最大化系统的长期收益，同时满足多样化的车联网应用需求，兼顾系统的能量消耗。针对该复杂的联合优化问题，设计了基于深度增强学习的多址接入协同计算迁移策略，该策略能够很好地克服传统Q-learning算法因网络规模增加带来的维度灾难挑战。仿真结果验证了所提算法具有良好的计算性能。

工业物联网中的缓冲内存管理设计与实现

吴超,王成群,朱升宏,徐伟强,贾宇波

2019, 3(1): 60-64. doi:10.11959/j.issn.2096-3750.2019.00088

摘要 ( 1092 )

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针对工业物联网高速通信中出现流量堵塞如何高效存储的问题，引入了内存管理的方法。在研究同步动态随机存储器（SDRAM）存储原理的基础上，设计了一种基于现场可编程逻辑门阵列（FPGA）的SDRAM分区内存管理系统。采用FPGA作为主控制器，将SDRAM分成索引区和数据区两部分，为了方便内存管理，进一步将SDRAM数据区分成若干个1 kB大小相同的内存块，实现通过索引读写数据的目的。仿真结果表明，该内存管理系统配合FIFO（first input first output）的使用，可以有效解决在高速通信中出现流量堵塞后从SDRAM中读取多条数据帧造成数据错乱等不可靠问题，提高了通信系统的稳定性。

一种基于雾计算思想的私密性云存储方案

周际援,罗皓,邱磊,王田

2019, 3(1): 65-72. doi:10.11959/j.issn.2096-3750.2019.00087

摘要 ( 1281 )

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云存储作为云计算服务的核心应用之一，凭借其庞大的云服务器存储容量吸引了大量用户。然而，在这种存储模式下，用户将数据完全存储在云服务器上从而失去对数据的控制权，存在很大的隐私泄露风险。传统的隐私保护方案通常建立在加密基础上，但这类方法无法有效防范来自服务器内部的攻击，若密码被泄露则数据随之被泄露。提出一种基于雾计算模式的三级安全云存储方案，通过设计的 Hash-Solomon 编码算法，将少量数据存储在雾服务器及本地，既可以充分利用云服务强大的存储空间，又可以保护数据不被泄露。通过安全性理论分析和实验测试证明了所提方案的可行性，是对现有云存储方案的有力补充。

多用户移动边缘计算迁移的能量管理研究

王璐瑶,张文倩,张光林

2019, 3(1): 73-81. doi:10.11959/j.issn.2096-3750.2019.00091

摘要 ( 1085 )

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在移动边缘计算系统中，通过将计算任务从移动设备迁移到移动边缘计算服务器，可以大幅度提高计算质量。考虑将可再生能源纳入多用户移动边缘计算系统中，并在模型中加入电池作为能量收集装置以实现能量收集和存储。通过提出的基于强化学习的资源管理算法制定了移动边缘计算系统中的任务分配策略，实现了移动设备成本最优化（包括时延成本和能耗成本）。仿真结果表明，与其他算法相比，该算法显著减少了移动设备的成本。

基于无人机的物联网无线通信的潜力与方法

宋庆恒,郑福春

2019, 3(1): 82-89. doi:10.11959/j.issn.2096-3750.2019.00096

摘要 ( 941 )

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在地面物联网基础设施缺失的环境下，基于无人机的无线通信平台为物联网传感器节点提供了有效的低成本无线连接。与地面物联网通信平台相比，低空无人机无线通信系统具有部署速度快、成本低、可按需部署、配置灵活以及短范围视距连接带来的通信信道质量更好等优点。另一方面，无人机的高移动性、能量受限等特点给无人机物联网无线通信带来新的挑战。研究了物联网场景下的无人机无线通信技术，描述了无人机空—地信道特性和功率消耗模型，重点介绍了无人机在物联网数据分发/收集、数据中继等方面的应用、机会和方法。

EdgeFlow移动边缘计算在物联网中的应用研究

丛书畅,姚超,王鹏飞,郑子杰,宋令阳

2019, 3(1): 90-96. doi:10.11959/j.issn.2096-3750.2019.00098

摘要 ( 1766 )

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为应对未来物联网更高计算速率、更低通信时延和更高接入密度的要求，提出了移动边缘计算框架EdgeFlow，考虑了阻塞态和非阻塞态的任务卸载算法。通用软件无线电平台模拟实验表明，EdgeFlow 可以显著提高计算效率、降低通信时延，为解决物联网更高计算需求的问题指明了新的发展方向，奠定了理论与实践基础，可以广泛应用于物联网场景中。

智能穿戴设备基于动态模板匹配算法的3D手势识别

李云鹤

2019, 3(1): 97-105. doi:10.11959/j.issn.2096-3750.2019.00094

摘要 ( 1609 )

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随着物联网设备的日益普及，智能穿戴设备行业发展迅速，其中以腕带类的智能手环、手表为主。智能穿戴设备具有丰富的传感器和一定的计算能力，通过手势识别作为自身以及面向其他物联网设备的人机交互，具有广泛的用户需求。提出基于动态模板匹配算法的3D手势识别系统，通过智能穿戴设备收集用户的特定手势来判断手势的含义，从而利用更自然的人机交互技术实现对智能设备的控制。使用智能设备的运动传感器读取相应的3D手势数据，结合优化的动态时间规整算法来识别手势；基于移动设备的特征和动态编程，通过斜率来界定曲线路径；同时，通过预存储失真阈值减少模板匹配的计算量和手势识别成本。在手机上进行测试，所提算法与传统算法相比，耗时更少，识别效率和精度更高，可以带来更好的人机交互体验。

市政工程物联网建设现状和发展

强百详,胡田力,张炯

2019, 3(1): 106-110. doi:10.11959/j.issn.2096-3750.2019.00099

摘要 ( 2565 )

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阐述了市政工程物联网系统的现状及特点，分析了以物为主、以人为主以及以物和人为主的市政工程物联网系统，提出了关键性问题及其解决和发展方向。

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