一种基于交换服务及边缘计算的物联网信息融合方法技术

本发明专利技术公开了一种基于交换服务及边缘计算的物联网信息融合方法，包括：一、构建分层一体化的端到端服务架构，与常规云服务相比，此架构无需中心计算节点，体系的每一个节点对等，并且归一化为标准结构，通过互相服务获得云服务的效果，更适用于机动环境物联网系统；二、建立交换服务模型，实现跨平台协作处理，基于该方法可将服务层功能研发成共性产品，嵌入到各个节点，解决各节点融入物联网体系问题，实现从体系获能和向体系释能；三、确立半虚拟化架构的分布式计算方法，突破网络化报告职责问题，将全局问题分解到各个节点进行分布式计算、联合求解，该方法大大降低了分布式计算的复杂性。复杂性。复杂性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于交换服务及边缘计算的物联网信息融合方法


[0001]本专利技术涉及一种物联网信息融合方法，特别是一种基于交换服务及边缘计算的物联网信息融合方法。

技术介绍

[0002]有很多运行于机动环境的物联网系统，利用无线射频网络将地域分散的各种传感器平台链接起来，对大区域目标进行联合探测，然后，需要所有探测信息进行融合处理形成“一张图”，供全体网络成员共用。由于感知信息数据量大、更新率高、实时性强，如果采用虚拟化架构的云计算方法，即所有节点的感知信息传输到一个中心节点进行集中式融合处理，然后再将融合结果分发到网络各节点共享使用，必然导致
①
对网络资源需求大，而射频网络带宽受限、资源宝贵，难以支撑；
②
在返传输时延长，感知信息转瞬即逝，难以满足时延敏感用户的使用需求。

技术实现思路

[0003]专利技术目的：本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种基于交换服务及边缘计算的物联网信息融合方法。
[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术公开了一种基于交换服务及边缘计算的物联网信息融合方法，包括以下步骤：步骤1，对于目标物联网系统，构建分层一体化的端到端服务架构；所述的构建分层一体化的端到端服务架构的方法包括：对目标物联网系统的毎一个节点，增量式嵌入集成一个服务单元即边缘计算单元，将目标物联网系统中的每一个同构或异构节点归一化为三层结构。
[0005]所述的三层结构，包括：资源层、服务层和应用层，其中：资源层由感知和通信传输等资源组成；应用层由本地一个或多个用户端系统组成；服务层由边缘计算单元组成，所述目标物联网系统中的每一个节点既是服务的提供者，又是服务的使用者，所述节点之间通过互相服务，实现集中式云服务的效果。
[0006]步骤2，建立交换服务模型；所述的建立交换服务模型的方法包括：对集成在每一个节点中的边缘计算单元，将其输入归一化为本地持有信息和远端信息，执行基于预设算法的通用标准和处理规则获得处理结果，按报告职责（R2）向所述物联网系统中的其他节点进行分发。
[0007]步骤3，确立半虚拟化架构的分布式计算方法；所述的半虚拟化架构的分布式计算方法，包括：基于报告职责的协作方法构建分布式计算模型，具体方法包括：步骤3
‑
1，在边缘计算单元对本地持有信息和接收的远端信息进行融合；
步骤3
‑
2，终端计算，提供服务：当参与边缘计算的信息全部来自本地感知（远端信息为0），即步骤2中所述的本地持有信息，则计算结果向本地用户和网络报告。
[0008]步骤3
‑
3，云端计算，接受服务：当参与边缘计算的信息全部来自远端信息（本地持有信息为0），则计算结果向本地用户报告，但不向网络报告（R2=0）。
[0009]步骤3
‑
4，半虛拟化计算，交换服务：当参与边缘计算的信息既有本地持有信息，也有远端信息，则计算結果向本地用户报告，进行选择后向网络报告。
[0010]所述的半虚拟化计算，交换服务中的进行选择后向网络报告的方法为：根据本地持有信息和远端信息的质量择优报告。
[0011]步骤4，完成所述物联网系统的信息融合和共享，在无中心节点条件下，实现了传统的云架构需要中心集中式处理，再分发才能达到的效果。
[0012]实现本专利技术的技术解决方案为，针对运行于机动环境的物联网系统，通过建立分层一体化的端到端服务架构、交换服务模型、半虚拟化架构的分布式计算方法，在无中心节点条件下，以边缘计算方式实现各节点感知信息融合处理，形成可供全网成员共用的态势感知“一张图”。
[0013]1、建立分层一体化的端到端服务架构与常规的互联网系统云服务相比，端到端服务架构没有中心计算节点，体系的每一个节点对等，既是服务的提供者，又是服务的使用者，同时还是服务信息的处理者，通过互相服务，可获得云服务的效果。分层一体化端到端服务架构的核心是在节点（平台)的资源端和用户端之间增加一个服务单元，因此，各节点可以归一化成“资源层、服务层、应用层”三层结构。资源层由本地感知、通信传输、导航信息等资源组成；应用层由本地一个或多个用户端系统组成；服务层由边缘计算单元组成；服务层对每个节点（平台）的应用端和资源端提供双向透明服务，对体系提供跨平台协作处理服务，整体上形成三层一体化体系架构。
[0014]2、交换服务模型分层一体化端到端服务架构中，各节点感知信息周期更新，互相通过交换服务信息，而不是常规的交换感知信息，解决分布式融合结果的一致性问题。具体地说，每一节点的边缘计算单元，其输入归一化为本地持有信息和远端信息，执行基于算法的通用标准和处理规则，独立对输入信息进行迭代融合处理（处理周期为秒级），必然获得相同的结果，提供给本地用户端系统使用，同时按报告职责（R2）向网络成员分发，网络成员接收后作为远端信息输入，参与本节点下一周期与本地持有信息进行融合处理。
[0015]3、半虚拟化架构的分布式计算方法相对于云服务的资源虚拟化而言，端到端服务则为资源半虚拟化。半虚拟化架构的分布式计算采用自治和协作的方法来解决全局问题，这里跨平台协作方法是关键。本专利技术提出基于报告职责（R2）的协作方法构建分布式计算模型，即，在边缘计算单元对本地持有信息和接收的远端信息进行融合，如果参与融合的信息全部来自本地探测（远端信息为0），则融合结果向本地用户和网络用户报告（R2=1），此为终端计算、提供服务；如果参与融
合的信息全部来自远端（本地持有信息为0），则融合结果向本地用户报告，但不向网络报告（R2=0），此为云端计算、接受服务；如果参与融合的信息既有来自本地探测也有来自远端报告，则融合结果向本地用户报告，同时择优向网络用户报告[R2∈(0,1)]，此为半虚拟化计算、交换服务。
[0016]有益效果：本专利技术提出基于交换服务的边缘计算方法，介于云计算与终端计算的中间状态，既继承了云计算的优点，又具有终端计算就近处理的优势，将计算能力从网络中心扩展到网络边缘，能有效解决高速机动环境下数据传输能力不足和时延敏感应用问题。
[0017]（1）体系架构无需中心节点，所构建的物联网系统即使部分节点损失，也不会影响全系统运行，鲁棒性更强。
[0018]（2）系统各节点通过R2协作，立足终端计算，即可以实现联合求解，解决全局问题，大大降低了分布式计算的复杂性。
[0019](3)对用户的信息服务实时性成倍提高，对网络的带宽需求成倍降低，能以更小的代价、更高的性能，获得以往需要中心进行集中处理才能得到的融合效果。
[0020]（4）采用该技术构建的物联网系统，将不再受宽带网络环境要求的限制，更加适合向无线窄带网络、分散机动式用户环境发展，适用面更广，如海上物联网、空中物联网、地面机动物联网等。
附图说明
[0021]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做更进一步的具体说明，本专利技术的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。
[0022]图1为端到端服务本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于交换服务及边缘计算的物联网信息融合方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，对于目标物联网系统，构建分层一体化的端到端服务架构；步骤2，建立交换服务模型；步骤3，确立半虚拟化架构的分布式计算方法；步骤4，完成所述物联网系统的信息融合和共享。2.根据权利要求1所述的一种基于交换服务及边缘计算的物联网信息融合方法，其特征在于，步骤1中所述的构建分层一体化的端到端服务架构的方法包括：对目标物联网系统的毎一个节点，增量式嵌入集成一个服务单元，即边缘计算单元，将目标物联网系统中的每一个节点归一化为三层结构。3.根据权利要求2所述的一种基于交换服务及边缘计算的物联网信息融合方法，其特征在于，步骤1中所述的三层结构，包括：资源层、服务层和应用层，其中：资源层包括：感知和通信传输资源；应用层由本地一个或多个用户端系统组成；服务层由边缘计算单元组成，所述目标物联网系统中的每一个节点既是服务的提供者，又是服务的使用者，所述节点之间通过互相服务，实现集中式云服务的效果。4.根据权利要求3所述的一种基于交换服务及边缘计算的物联网信息融合方法，其特征在于，步骤2中所述的建立交换服务模型的方法包括：对集成在每一个节点中的边缘计算单元，将其输入归一化为本地持有信息和远端信息，执行基于预设算法的通用标准和处理规则获得处理结果，按报告职责向所述物联网系统中的其他节点进行分发。5.根据权利要求4所述的一种基于交换服务及边缘计算的物联网信息融合方法，其特征在于，步骤3所述的半虚拟化架构的分布式计算方法，包括：基于报告职责的协作方法构建分布式计算模型。6.根据权利要求5所述的一种基于...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛亿，李云茹，刘小峰，
申请(专利权)人：南京山鹞航空科技有限公司，
类型：发明
国别省市：