随着科学技术进步与人类经济社会的发展,各类电子传感装置已被广泛应用,伴随着人民生活水平的提升,智能手机、智能手表等智能装置也将越来越流行。人类普遍携智能装备外出,旅行方式也越来越多样化,包括普通的走路、骑马、驾车,在都市中都搭乘公共汽车、轨道交通,长距离旅行时搭乘列车、航空客机等交通工具。此时,各种传感装置采集到海量的轨迹信息,通过挖掘这些轨迹信息,能够获取很多有价值的资讯,并可广泛地用其服务于活动推荐、城市规划、公共安全、国防军事等诸多领域。然而,伴随着轨迹数据量的指数级增长,轨迹挖掘面临着许多新的难题。首先,海量数据需要大量存储开销,其传输需要占用大量网络带宽和产生较长传输时延。此外,轨迹挖掘通过对大量轨迹数据进行查询,需要进行大量的计算操作。海量数据中包含着大量的冗余数据,因此通过对节点端采集的轨迹数据进行划分或者压缩操作,可以剔除大量冗余数据,从而大大减少轨迹数据的处理代价,在节省通信开销的同时,减少了存储轨迹数据所需要的存储空间及相应的计算操作。为了减少轨迹划分的运算复杂性,目前的轨迹分割方式一般尝试寻找或去除冗余的轨迹节点,同时保存较有价值的轨迹节点。不同的运动特性,从不同视角表现了节点的移动趋势和变化规律,然而现有方法都没有从节点的双速度特性视角来考虑对轨迹进行划分,无法识别轨迹节点中隐藏的速度和加速度变化情况,导致划分结果有一定的局限性。该文主要从速度与加速度视角剖析了节点的移动过程,并给出了一个基于双速度特性的轨迹划分方法(Trajectory Partition Method Based on Double Velocities,TPDV),主要工作如下:(1)为了解决选择错误的起始轨迹点,以及无法从存在往返路径的轨迹中确定停留点的问题,本文在SPEMS算法的基础上引入了加速度指标,并给出了一种基于节点双速度的停留点提取算法(Stop Points Extraction Method based on Double Velocities,SPEDV),该方法能有效解决所选停留点引起原始轨迹形态发生剧烈变化的问题。(2)在TPDV中,先通过测量节点之间移动速度的不同来寻找特征节点,同时再通过节点的加速度变化提取加速度特征节点,之后再在测量节点的移动速度和加速度变化不同的条件下,通过节点活动的持续时间和区域范围来判断停留节点。最后,综合这三类特征节点对轨迹进行划分。TPDV基于Geolife轨迹集进行了模拟仿真实验,实验结果证明采用双速度特性的轨迹划分方法TPDV在不同负载下,其在运行时间、简化率和划分误差方面都表现地较好。(3)凭借前面TPDV算法的理论设计和实验结果的有效验证,本文最后设计了一个车辆轨迹划分原型系统,第四章对这个原型系统的总体设计与实现过程进行了详尽论述。原型系统的运行结果表明,该系统能够高效地实现轨迹数据的划分,并可以在在线地图上直观地展示轨迹划分效果。
车联网(Internet of vehicle,IoV)作为一个支撑交通管理、信息服务、车辆控制等各类功能的集成网络,为车、路、人、云等不同实体提供信息服务,为道路安全和交通效率带来的极大帮助.然而,庞大而复杂的网络架构也曝露了大量的攻击面,进而...
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车联网(Internet of vehicle,IoV)作为一个支撑交通管理、信息服务、车辆控制等各类功能的集成网络,为车、路、人、云等不同实体提供信息服务,为道路安全和交通效率带来的极大帮助.然而,庞大而复杂的网络架构也曝露了大量的攻击面,进而可能造成车辆失窃、信息泄露、驾驶故障等安全事故.在深入总结现有车联网安全相关文献的基础上,将车联网架构分为了车内网和车外网2部分,再进一步细粒度地将车内网划分为固件层、车内通信层和应用决策层3个层级,将车外网划分为设备层、车外通信层和应用与数据层3个层级.然后,基于该架构系统性地分析总结了每个层级目前所面临的攻击威胁,并且归纳比较了每层能够采取的安全对策.之后,针对性地介绍了当前车联网安全关键技术.最后,展望了车联网安全未来的研究方向.
基于保偏光纤的偏振器件在相干光纤通信、光纤陀螺仪、光纤传感器等领域中有着极其重要的应用价值。四分之一波片是一种能够将线偏振光转化为圆偏振光的偏振器件,在全光纤电流互感器中有着十分重要的作用,它通常由两段保偏光纤45°对轴熔接,然后截取波片制作光纤的四分之一拍长的长度制作而成。保偏光纤的对轴角度是其制作过程中的关键一步,直接影响到四分之一波片的性能,而如何精确控制保偏光纤的对轴角度是四分之一波片制备领域中的难点,也成为四分之一波片研制过程中的最大瓶颈。针对上述难题,本论文基于Xilinx ZYNQ平台提出一种保偏光纤对轴系统。该系统采用ARM+FPGA架构,整体上划分为系统硬件平台和软件处理平台。系统的硬件平台利用FPGA高计算效率和高灵活度等特点,设计和集成了图像采集、中值滤波、图像显示、电机控制等模块。图像采集模块实现了两路640×480分辨率的光纤图像获取;中值滤波模块实现了对所采集图像的实时滤波处理,有效滤除原始图像中的噪声,提高成像质量;图像显示模块中实现了对两路光纤图像的拼接和显示,整体显示效果稳定,无图像撕裂错位等现象产生,便于同时观察两边光纤的对轴过程和状态;电机控制模块实现了对两边光纤的位移和旋转功能。软件处理平台基于ARM,读取系统硬件平台所采集的光纤图像数据后,利用ARM的高拓展性开展图像识别算法的研究,并根据保偏光纤45°对轴熔接的实验步骤,分别设计了光纤端面角度测量、光纤位移控制、光纤旋转控制等三个模块,并对模块设计进行理论分析和实验测试。结果表明,光纤端面角度测量模块可以准确地识别1°以内的光纤端面角度,满足保偏光纤的熔接要求;光纤位移和光纤旋转控制模块实现45°对轴功能,定轴精度在1.1°至1.4°范围内,与目前主流的保偏光纤定轴技术基本处于同一水准。系统硬件平台和软件处理平台构成完整的光纤对轴系统,采用该系统完成四分之一波片的制备,以验证系统的实际运行性能。对实验制作的四分之一波片进行实验检测与性能分析,结果表明采用本文提出的光纤对轴系统制成的四分之一波片的消光比低于1 d B,偏振度高于90%,四分之一波片性能良好。
为满足不同垂直行业的多样化业务需求,网络切片技术在5G中受到了广泛关注。在一个端到端的网络切片中,通常包括无线接入网(Radio Access Network,RAN)切片、承载网(Bearer Network,BN)切片和核心网(Core Network,CN)切片三部分。空口切片作为RAN切片的重要组成部分,主要负责空口侧无线资源的分配以及业务传输。然而,传统的正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)系统会造成不同类型服务切片之间的相互干扰。在此背景下,本文基于滤波器组多载波正交频分复用(Filter Bank Multi-Carrier Orthogonal Frequency Division Multiplexing,f-OFDM)系统,对空口切片的资源管理策略进行了研究,具体工作如下:首先,本文针对f-OFDM系统中子带存在干扰的问题,对f-OFDM系统进行了理论和仿真分析,得出了子带带宽和滤波器阶数对系统可靠性的影响。其次,本文针对基站侧空口切片场景,提出了一种灵活、可靠的切片间资源分配算法以适应复杂的网络场景并提高系统整体的可靠性。该算法综合考虑了切片的优先级、需求量以及f-OFDM系统的子带干扰,通过最优化理论对系统效用函数进行求解。仿真结果表明,该算法可以通过调整部分参数,灵活地控制各个切片的资源分配量,在提升切片系统灵活性、可靠性方面均展现出较大优势。最后,本文设计并实现了基于软件定义无线电(Software Defined Radio,SDR)的空口切片系统。该系统为增强移动宽带(enhanced Mobile Broadband,eMBB)和超可靠低延迟通信(ultra-Reliable Low Latency Communications,uRLLC)两种切片提供服务,并对本文所提带宽资源分配算法进行了验证。系统硬件架构由加速卡、射频卡以及通用处理器组成。在通用处理器上部署了多线程的软件架构,将两个切片之间进行解耦,设计并实现了发送端与接收端的物理层模块。实验结果表明,该系统可以灵活地控制带宽资源的划分,使得两种不同类型的切片均可以很好地满足其业务需求。
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