一种通过车载网络实现感知设备代码更新的传播方法技术

本发明专利技术公开了一种通过车载网络实现感知设备代码更新的传播方法。该方法通过使用装备无线通信设备的车辆作为代码载体，将需要更新的代码向路边智能传感器设备进行传播，能够以代代价的方式实现路边智能传感器设备的软件更新。本发明专利技术的关键技术在于选择传播代码的载体。本发明专利技术中的代码载体选择的方法是：根据代码载体的历史轨迹记录，计算代码载体经过每个路边智能传感器设备的频度和代码载体的综合轨迹相似度两个参考值。再使用本发明专利技术提出的权重函数计算每个代码载体的权重值。最后，选择权重值最大的代码载体加入已选的代码载体集合中。经过模拟实验分析，本发明专利技术方法相比一般的方法能够实现32.4％的代码传播覆盖率的提升和23.5％的价格成本的降低。

A Communication Method for Code Updating of Sensory Devices via Vehicle-borne Network

【技术实现步骤摘要】
一种通过车载网络实现感知设备代码更新的传播方法
本专利技术涉及物联网和车载网络领域，特别是涉及一种通过车载网络在稀疏的物联网中高性价比的感知设备代码更新的传播方法。
技术介绍
近年来，越来越多的城市通过大量地部署传感器组建物联网，实现城市的智能化，我们称为“智能城市”。物联网(IoT)通过使用大量集成传感器的设备来更方便地收集数据。它提供了一种解决复杂传感应用的新方法，如远程医疗系统，智能交通管理系统和环境监测系统等。这些基于传感器的设备可以在待监控的区域中大量部署，以根据应用的需要获得数据。随着传感设备数量的增长，从传感器设备上获得的数据量也在快速地增长。但是，很多情况下，只有大量数据并不能满足应用程序的确切需求，因为，大量的传感器数据中经常会存在很多无用的噪声数据。因此，智能数据技术的概念被提出。智能数据技术希望在数据收集的过程中过滤噪声并保存有价值的数据，这可以有效地支持物联网进行规划，运行，监控，控制和智能决策。但是，从物联网获取智能数据是一个具有挑战性的问题，因为直接处理从传感器设备收集的海量数据是十分困难的。一种可行且有效的方法是将数据过滤算法直接运行于集成传感器的设备上。这样，集成传感器的设备在数据收集之后可以直接对数据处理和过滤，生成智能数据并将其上传到网络。这种方式可以从源头就获得更有价值的数据，另一方面，由于去除了无效的数据，传输的数据体积将会减小，使网络负载大大降低。但是，随着应用需求的改变，过滤数据的算法可能也需要改变。此外，软件自定义设备的概念已被提出多年。基本思想是通过软件方式而不是硬件来实现特定的功能。通过这种方式，可以通过更新软件使设备的功能适应多变的新应用，从而避免更新硬件产生的高成本缺点。软定义技术也为物联网中的智能数据带来了新机遇。使用智能数据技术的物联网可以通过更新传感器设备的代码，使其具有最新的智能处理算法，从而能件更新的传感器称为智能传感器。在这种情况下，如何将包含新的过滤算法的程序代码传播到传感器设备，以使设备能够组建适应应用的智能数据物联网是一个挑战性问题。过去，基于传感器的网络中部署的设备数量相对较少，部署区域也很小。此外，传感器网络还需要部署一条专用线路来连接互联网。由于其高昂的部署成本，传感器网络仅能部署在关键场合。然而，随着物联网的发展，目前的情况与过去完全不同。许多建筑物和基础设施都嵌入了用于不同应用目的的嵌入式传感器设备。这些嵌入式传感器设备可以感知设备本身的状态并监控周围环境。例如，建筑物，路灯，垃圾箱，甚至广告设施通常都嵌入那些智能传感设备，以便监控它们的状态。具有嵌入式感应设备的垃圾桶可以监控其垃圾级别并将状态报告给数据中心。配备智能传感器设备的路灯可以感知自身状态，如光照水平和工作时间。诸如此类的应用在智能城市中广泛存在。这些传感器装置具有以下常见特征：(a)这些传感器装置通常尺寸小并且容易嵌入待监测的目标中。同时，这意味着能量有限，通信距离很小。(b)在大多数情况下，没有网络，因此更新代码将无法使用有线网络传输。(c)这些设备不仅数量众多，分布广泛，而且无人值守，可随时移动。也就是说，这些设备的位置和时间经常改变。由于成本，传输距离和环境的限制，将更新代码传播到这些智能传感器设备是一个具有挑战性的问题
技术实现思路
本专利技术提供了通过车载网络实现感知设备代码更新的传播方法，其目的在于，为一些分布范围广泛，但分布密度稀疏的传感器提供高效且低成本的获取更新代码的方法。能够解决现有的部分物联网应用中，智能传感器设备由于稀疏分布导致的获取更新代码困难，从而使其软件维护困难的问题。为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：本专利技术基于一种使用代码载体(配备无线通信设备的车辆)进行代码传播的机制。在这个机制中，存在用户，云端服务平台，代码载体和智能传感器。其中，用户是要对智能传感器进行更新的部门。这种机制的大体流程是，当用户需要对智能传感器进行软件更新时，需要向云服务平台发送请求，然后，云端服务平台选择合适的候选车辆对传感器进行更新。其中，代码载体不是专门到特定的位置对传感器进行更新，而是在去往某目的地的途中在经过传感器位置的时候，顺便通过无线通讯的方式将更新代码传输给路边智能传感器设备。在这种机制中，更新代码经过代码载体传输到路边智能传感器设备的过程称为一个任务。代码载体完成一个任务需要根据自身的情况收取一定的费用，但是由于是顺路进行代码的传播，所以成本很低。本专利技术提供了一种方法能够根据任务位置，候选代码载体的历史轨迹记录和候选代码载体的价格等因素选择执行任务的代码载体，实现高性价比的代码传播。在本专利技术的方法中，根据候选代码载体的历史轨迹记录提取出了两个特征：频度和相似度轨迹相似度，在此基础上，本专利技术方法又提出了能够综合地根据代码载体的报价，频度和相似度等因素来给出权重的权重函数。本专利技术的好处是：本专利技术采用的代码传播机制利用了城市中的车辆，能够实现向分布稀疏且广泛的智能传感器设备的代码传播。本专利技术的代码载体选择方法基于候选代码载体的历史轨迹和报价等因素，能够选择出更为合适的代码载体进行基于车载网络的代码传播，在提高代码传播任务完成率的同时，又能够有效地降低完成每个任务的价格。附图说明图1为本专利技术实施例模型的运行原理示意图。图2为本专利技术实施例中采用本专利技术方法和一般方法的任务完成率的对比图。图3为本专利技术实施例中采用本专利技术方法和一般方法的完成每个任务平均价格对比图。图4为本专利技术实施例中使用本专利技术方法不同θ值下的平均任务完成率的对比图。图5为本专利技术实施例中使用本专利技术方法不同θ值下的完成每个任务平均价格均值对比图。具体实施方式下面结合附图及实例，对本专利技术做进一步说明。本专利技术实施例的基于如下的模型：如图1所示，在本模型中，包含四个重要的部分：云端服务平台；路边的智能传感器设备；参与运送代码的车辆，我们称为代码载体；管理智能城市中各种的路边智能传感器设备的不同部门，称为用户。因为这些部门是云端服务平台的目标用户。当用户需要对管理的路边智能传感器设备进行软件更新时，可以向云端服务平台发起更新请求，云端服务平台接受用户的更新请求和相应的更新代码；并将服务请求通知候选的代码载体，接下来，候选代码载体会根据自己的情况向云端服务平台报告自己对执行每个更新任务的价格。然后，平台会挑选代码载体，去执行对智能传感器设备的更新。在选定代码载体之后，云端服务平台会将相应的更新代码通过蜂窝网络传输给代码载体。并由代码载体将更新代码传输给路边智能传感器设备。假设共有n个候选代码载体，用户需要对m个路边智能传感器设备进行软件更新，我们将对每个路边智能传感器设备的更新称为一个任务，表示为sj。将对m个路边智能传感器设备进行软件更新加入任务集合S。一种通过车载网络实现感知设备代码更新的传播方法，主要的优化措施是在候选代码载体集合中选择合适的代码载体去执行代码传播的任务。该方法需要根据候选代码载体的历史行驶轨迹记录和报价来做出选择。下面结合具体实例介绍本专利技术的实施的具体步骤。步骤一，根据候选代码载体的历史行驶轨迹记录计算代码载体经过每个任务位置的频度。代码载体vi经过任务sj的频度是指vi在历史轨迹记录中的一段时间内经过sj位置的次数。可以通过vi的历史轨迹求得。将历史数据的时间分为等长的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种通过车载网络实现感知设备代码更新的传播方法，其特征在于：包含以下步骤：步骤一、根据候选代码载体的历史行驶轨迹记录计算代码载体经过每个任务位置的频度；步骤二、根据候选代码载体的历史行驶轨迹记录计算代码载体的综合轨迹相似度；步骤三、遍历候选代码载体集合，计算选择车辆选择的权重值，将权重值最大的代码载体加入已选的代码载体集合；步骤四、更新候选代码载体集合，频度集合，相似度集合，任务集合；步骤五、如果任务集合不为空，则重新回到步骤三，直到任务集合为空，即可得到选择的执行更新任务的代码载体。

【技术特征摘要】
1.一种通过车载网络实现感知设备代码更新的传播方法，其特征在于：包含以下步骤：步骤一、根据候选代码载体的历史行驶轨迹记录计算代码载体经过每个任务位置的频度；步骤二、根据候选代码载体的历史行驶轨迹记录计算代码载体的综合轨迹相似度；步骤三、遍历候选代码载体集合，计算选择车辆选择的权重值，将权重值最大的代码载体加入已选的代码载体集合；步骤四、更新候选代码载体集合，频度集合，相似度集合，任务集合；步骤五、如果任务集合不为空，则重新回到步骤三，直到任务集合为空，即可得到选择的执行更新任务的代码载体。2.根据权利要求1所述的通过车载网络实现感知设备代码更新的传播方法，其特征在于，步骤一中计算频度的具体步骤为：代码载体vi经过任务sj的频度是指vi在历史轨迹记录中的一段时间内经过sj位置的次数。可以通过vi的历史轨迹求得。将历史数据的时间分为等长的T个时间段。用表示vi是否在第t个时间段经过任务sj的位置，则可以通过下式求出：其中，3.根据权利要求1所述的通过车载网络实现感知设备代码更新的传播方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：滕浩钧，刘安丰，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43