一種面向cps的事件模型時空信息表示與處理方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種面向CPS的事件模型時空信息表示與處理方法，其包括如下操作：定義CPS事件模型的時空信息表示方法，CPS事件模型包括基本事件模型和擴展信息集；定義基本事件模型，用于表示一個事件來自數(shù)據(jù)源的最基本的事件信息；定義擴展信息集，定義CPS事件可能攜帶的各種類型的屬性信息；將基本事件模型到擴展信息集進(jìn)行映射和擴展；獲取事件的時空信息；對基于時空信息的事件條件進(jìn)行判定，判定捕獲者接收到的CPS事件是否滿足某種約束條件決定是否產(chǎn)生CPS響應(yīng)動作。上述方案可有效解決CPS應(yīng)用中事件的時空數(shù)據(jù)語義多樣化，上層應(yīng)用軟件難以直接應(yīng)用的問題。
【專利說明】一種面向CPS的事件模型時空信息表示與處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及信息物理融合領(lǐng)域，具體涉及一種面向CPS的事件模型時空信息表示與處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]CPS是集成計算能力和物理過程的異構(gòu)系統(tǒng)，通過在廣泛分布的物理設(shè)備中嵌入計算與通信組件，計算過程與物理過程通過反饋循環(huán)方式，在自適應(yīng)的感知、交互與作動過程中相互影響來協(xié)同工作，實現(xiàn)嵌入式計算機與網(wǎng)絡(luò)對物理過程可靠、實時和高效的監(jiān)測、協(xié)調(diào)和控制。事件在CPS系統(tǒng)中是普遍存在的，CPS中事件的監(jiān)控與行為決策操作都應(yīng)該準(zhǔn)確及時，保證其時間和空間信息的可表達(dá)性，并提供相應(yīng)的事件處理方法。
[0003]在傳統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計中，事件模型通常針對單實體節(jié)點維護一個一致的時間和空間視圖，而在CPS中，事件的時間和空間信息與分布組件集合一樣，在不同的參考框架下作用，并且由于其內(nèi)在的異質(zhì)和分布式屬性，一個一致的時空參考框架在CPS中并不存在。同時，由于事件的抽象層次不同，定義一個簡單的事件模型很難充分反映CPS中多樣化的抽象事件。
[0004]目前對CPS系統(tǒng)的事件模型有如下兩類的工作。第一類是定義一種統(tǒng)一的事件模型，將時間、空間、屬性信息進(jìn)行統(tǒng)一的描述。如美國的Nebraska-1incoln大學(xué)提出了一種面向CPS的時空事件模型，。然而，該文獻(xiàn)僅僅給出了各層次事件模型的形式化定義，并沒有基于事件模型給出事件的組合和處理方法。隨后提出的基于概念網(wǎng)格的CPS事件模型將事件的類別減少為事件實例和觀測器事件實例兩種，分別給出了兩種事件模型的形式化定義，該文獻(xiàn)的主要貢獻(xiàn)在于定義了一個統(tǒng)一描述CPS事件的事件結(jié)構(gòu)，并基于概念網(wǎng)格的方法提出了事件屬性的提取、事件的組合方法。美國芝加哥伊利諾伊大學(xué)和國內(nèi)的北京郵電大學(xué)共同提出了一種面向CPS的自適應(yīng)的離散時間模型，為了適應(yīng)CPS中外界環(huán)境的動態(tài)性，定義了一類特殊的事件，稱為“異常事件”，用來統(tǒng)一描述CPS系統(tǒng)的輸出結(jié)果與最初期望的事件不符的情況，并提出了一些初步的此類自適應(yīng)離散事件模型的演算方法，對系統(tǒng)行為進(jìn)行推理驗證。第二類工作是面向CPS的事件驅(qū)動架構(gòu)的設(shè)計，如美國得克薩斯阿靈頓大學(xué)提出了一個為殘疾人設(shè)計的CPS系統(tǒng)的事件驅(qū)動系統(tǒng)框架，該框架在基于數(shù)據(jù)庫的決策層和物理傳感、作動層之間設(shè)計了一個中間件，針對CPS系統(tǒng)事件數(shù)量龐大，來源復(fù)雜的問題來處理大量事件的信息降維和數(shù)據(jù)的私密和安全問題。
[0005]可以看到事件的時間與空間特性在CPS中非常重要。針對CPS系統(tǒng)事件類型多、分布廣、異質(zhì)性、時間約束強等特點，需要定義一種面向CPS的具有時間、空間信息描述能力的事件模型及其處理方法，以支持基于事件的系統(tǒng)設(shè)計。目前所提出的各種事件模型都有一個相同的特點，即以一個統(tǒng)一的事件模型來捕獲CPS應(yīng)用中所發(fā)生的各種事件，在統(tǒng)一的事件模型之上實現(xiàn)事件的管理和處理，以期提供跨越應(yīng)用跨越數(shù)據(jù)源的上層服務(wù)。然而由于事件源的類型眾多，事件源向上層傳輸?shù)脑紨?shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)所表示的語義信息完全不同，使用一種統(tǒng)一的事件模型是無法適應(yīng)應(yīng)用層的各種需求去表示信息含義。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供了一種面向CPS的事件模型時空信息表示與處理方法，其可解決CPS應(yīng)用中時空數(shù)據(jù)語義多樣化，上層應(yīng)用軟件難以直接應(yīng)用的問題。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案進(jìn)行實施:
[0008]一種面向CPS的事件模型時空信息表示與處理方法，其包括如下操作:
[0009]S1:定義CPS事件模型的時空信息表示方法，CPS事件模型包括基本事件模型和擴展信息集；
[0010]S2:定義基本事件模型，用于表示一個事件來自數(shù)據(jù)源的最基本的事件信息；
[0011]S3:定義擴展信息集 ，定義CPS事件可能攜帶的各種類型的屬性信息；
[0012]S4:將基本事件模型到擴展信息集進(jìn)行映射和擴展；
[0013]S5:獲取事件的時空信息；
[0014]S6:對基于時空信息的事件條件進(jìn)行判定，判定捕獲者接收到的CPS事件是否滿足某種約束條件決定是否產(chǎn)生CPS事件實例。
[0015]具體的方案為:
[0016]步驟S2中基本事件模型采用如下方式進(jìn)行表示:
[0017]CPSBEM<Source, AttriValue, Time, Capture〉
[0018]其中，CPSBEM為CPS時空事件實例的類型標(biāo)記；SourCe為事件的來源，源數(shù)據(jù)的來源位置；AttriValUe為源數(shù)據(jù)值；Time為該事件發(fā)生后，被捕獲者觀測到的時間；Capture為事件捕獲者的標(biāo)識。
[0019]步驟S3中擴展信息集采用如下方式進(jìn)行定義:
[0020]事件源標(biāo)識符:SourceType[i], i e (I…N)表示事件源的類型名稱和ID號；
[0021]事件的時間信息語義標(biāo)識符:TimeSemantic[i], i e (1...Ν)表示事件發(fā)生的時間、事件的發(fā)生時間估計值或事件實例的產(chǎn)生時間；
[0022]事件的空間信息語義標(biāo)識符:LocationSemantic[i], i e (I…N)表示事件發(fā)生的空間位置、事件的發(fā)生空間位置的估計值或是事件的某種姿態(tài)。
[0023]步驟S4中，采用如下關(guān)系式將基本事件模型到擴展信息層進(jìn)行映射和擴展:
[0024]CPSEventInstance[i]〈AcousticSensor[i]，IDNum, Decibel, TimeSemantic[i]，LocationSemantic[i],SU[i]>。
[0025]步驟S5中獲取事件的時空信息包括如下操作:
[0026]將事件實例發(fā)生的時間信息提取出來，表示為:
[0027]TimeE (CPSEI [i]) = Timesemantic [i] = [' t17 t2]'
[0028]其中，tp t2為符合TimeSemantic [i]格式的時間值；
[0029]將事件實例發(fā)生的空間位置信息提取出來，表示為:
[0030]LocationE (CPSEI [i]) = LocationSemantic [i] = f (x, y, z)
[0031]其中f(x, y, z)為采用符合LocationSemantic [i]語義的位置信息值。
[0032]對CPS事件實例的時間、空間屬性進(jìn)行全局一致性轉(zhuǎn)換；轉(zhuǎn)換采用的函數(shù)為:
[0033]G (Ecps) = CPSEvent Instance [i]〈SourceType [i]，GlobalTimeTrans (TimeE O )，G1balLocationTrans(LocationE()),…Capture[i]>[0034]其中，
【權(quán)利要求】
1.一種面向CPS的事件模型時空信息表不與處理方法,其包括如下操作: S1:定義CPS事件模型的時空信息表示方法，CPS事件模型包括基本事件模型和擴展信息集； S2:定義基本事件模型，用于表示一個事件來自數(shù)據(jù)源的最基本的事件信息描述格式； 53:定義擴展信息集，定義CPS事件可能攜帶的各種類型的屬性信息，時間和空間屬性信息以多語義方式表示； 54:將基本事件模型到擴展信息集進(jìn)行映射和擴展； 55:獲取事件的時空信息； 56:對基于時空信息的事件條件進(jìn)行判定，判定捕獲者接收到的CPS事件是否滿足某種約束條件，決定是否產(chǎn)生CPS事件的響應(yīng)動作。
2.如權(quán)利要求1所述的面向CPS的事件模型時空信息表示與處理方法，其特征在于，步驟S2中基本事件模型采用如下方式進(jìn)行表示:
CPSBEM〈Source, AttriValue, Time, Capture) 其中，CPSBEM為CPS時空事件實例的類型標(biāo)記；SourCe為事件的來源，源數(shù)據(jù)的來源位置；AttriValUe為源數(shù)據(jù)值；Time為該事件發(fā)生后，被捕獲者觀測到的時間；CaptUre為事件捕獲者的標(biāo)識。
3.如權(quán)利要求1所述的面向CPS的事件模型時空信息表示與處理方法，其特征在于，步驟S3中擴展信息集采用如下方式進(jìn)行定義: 事件源標(biāo)識符:SourceType[i], i e (I…N),表示事件源的類型名稱和ID號； 事件的時間信息語義標(biāo)識符:TimeSemantic [i], i e (I…N),表示事件發(fā)生的時間、事件的發(fā)生時間估計值或事件實例的產(chǎn)生時間所采用的時間語義在擴展信息集中的標(biāo)識和ID號； 事件的空間信息語義標(biāo)識符:LocationSemantic[i], i e (I…N),表示事件發(fā)生的空間位置、事件的發(fā)生空間位置的估計值或是事件的某種姿態(tài)等空間信息所采用的空間語義在擴展信息集中的標(biāo)識和ID號。
4.如權(quán)利要求1所述的面向CPS的事件模型時空信息表示與處理方法，其特征在于，步驟S4中，采用如下關(guān)系式將基本事件模型到擴展信息集進(jìn)行映射和擴展:
CPSEventInstance[i]<AcousticSensor[i], IDNum, Decibel, TimeSemantic[i],LocationSemantic[i], SU[i]>。
5.如權(quán)利要求1所述的面向CPS的事件模型時空信息表示與處理方法，其特征在于，步驟S5中獲取事件的時空信息包括如下操作: 將事件實例發(fā)生的時間信息提取出來，表示為:
TimeE (CP SEI) = TimeSemantic [i3] = [' t17 t2]' 其中，tp t2為符合TimeSemantic [i]語義的時間值； 將事件實例發(fā)生的空間位置信息提取出來，表示為:
LocationE (CPSEI [i]) = LocationSemantic[i] = f (x, y, z) 其中f (x, y, z)為采用符合LocationSemantic [i]語義的位置信息值； 對CPS事件實例的時間、空間屬性進(jìn)行全局一致性轉(zhuǎn)換；轉(zhuǎn)換采用的函數(shù)為:G(Ecps) = CPSEventInstance [i]〈SourceType [i]，GlobalTimeTrans (TimeE ())，GlobaILocationTrans(LocationE())，…Capture[i]> 其中:

6.如權(quán)利要求1所述的面向CPS的事件模型時空信息表示與處理方法，其特征在于，步驟S6中基于時空信息的事件條件進(jìn)行判定包括: 對基于時間的事件條件的判定，判定條件為:
T_Condition = (fT [t17 t2...tn] OPtCt) 其中4表示多個實體的時間聚合函數(shù)；0&表示時間操作符，用來描述多個時空事件之間的時間關(guān)系；CT表示一個時間常量，表示一個時間點，或者一個時間段，函數(shù)中實體為時空事件和/或時空事件實例； 對基于空間的事件條件的判定，判定條件為:
S_Condition = (fs [S1, s2...sn] OPsCs) 其中4表示多個實體的空間聚合函數(shù)；0&表示空間操作符，用來描述多個時空事件之間的空間關(guān)系，函數(shù)實體為時空事件和/或時空事件實例； 對組合事件條件判定，判定條件為:
【文檔編號】G06F17/30GK104008149SQ201410212448
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年5月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月16日
【發(fā)明者】王宇英, 周興社, 李曉宇, 單黎君, 張凡 申請人:西北工業(yè)大學(xué)