新时期物联网信息融合技术及存在的问题分析

吴晓强+张春友+史吏

摘 要 在大数据的支持下，新时期的物联网信息融合技术已经得到了非常大的发展，而且随着信息时代的高速发展，物联网技术已成为热门研究领域。ZigBee技术拥有世界公认的耗能低，优越的可扩展性，成本相对较低等优势，已成为物联网研究的一条主线。构建一个在ZigBee网络的物流网实验平台，使得人们能在日常生活中方便使用到物联网。

关键词 物联网；信息融合；网络节点；数据帧

中图分类号 TP3 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2017）194-0066-02

早在1991年，美国麻省理工学院的Sundmaeker等人就已经提出了“物联网”这个概念，6年后，在信息社会世界峰会上国际电信联盟才在一个报告中正式确定并扩展解释了“物联网”，预示着新时代的到来。物联网运行原理是现实世界中各种各样的物品在传感器运行前提下与互联网连接起来，它可以通过识别，定位，实时监控追踪等方式智能化地实现人与物品，甚至是物品之间的信息交换。

1 创建信息互联网平台

在创建无联网平台过程中，需要3种网络节点进行通信协作，进而推动物联网的框架建设，促进原始数据的信息化融合处理，简单来说就是借助3种网络节点，使数据之间更加流畅的进行交流。

第一种是设计网络节点需从结构和软件上下手，首先便是基础的结构设计。各网络节点的完成构成整个结构设计，其中包括了传感器处理器、微处理器、无线网络通信处理器和能量供应处理器等。一般采用TI公司的硬件当作节点微控制器，而无线网络通信处理器则选择相应的芯片和外部原件进行装配。

第二种是网络节点中最重要的软件设计，如图1所示，软件底层采用的操作系统是uc/OS-Ⅱ。首先在节点软件上的操作系统是选择ZigBee协议栈，并通过这个协议栈事项整体网络结构的树簇化。其次在整个软件设计工程中设置许多用户文件夹，各种文件夹存放不同种类的源代码和源文件。最后采用TI公司提供的相关驱动库。

第三种是通信协议帧设计，在物联网信息平台创建过程中，为了使信息能受到其他设备的识别，和统一整个监控系统网络的数据帧的格式，需要对注册用户的数据帧模式进行具体数据位定义。需要注意的是，以ASCII码的形式传送的整数是一个字节形式的，因此把它转换成字符串的形式在进行注册用户自定义数据帧进行下一步的数据通信。在这个过程中需为各网络节点提供3个特殊的数据帧以用于汇报状态，使上位机方便进行决策和改进。

2 物联网信息融合技术

信息融合指的是根据相应的标准利用计算机技术对不同信息进行分类综合处理的过程。物联网信息融合技术课又分为以下几个水平：低级，中级，高级和多级水平。将前三种信息融合水平综合起来便是多级水平融合。在物联网中，低级水平融合的作用主要是消除杂音，缘由是在进行数据输入时会造成噪音影响，而低级水平融合便能消除噪音。中级水平融合和高级水平融合主要偏向于获取实用性较强的有价值信息。

1）低级信息融合：又称为数据级融合，是指融合处理采集后的初始数据。其要求是融合阶段必须是在信息同质化的前提下进行，常使用金字塔算法和特征匹配等传统方法进行融合。

2）中级信息融合：常称为特征级融合。在提取原始数据特征值的基础上运用的比较特征值的融合方法。它可以在各种信息间进行融合，但无法分析判断融合结果，也无法做出决策。常用的方法是卡尔曼滤波算法和聚类算法等。

3）高级水平融合：预先处理、提取和识别不同质数据及其特征值，并通过分配可信度作出决策。此种融合可以对融合结果进行初步判断和分析，并能形成相应的决策建议。高级水平融合适用领域广泛，性能也较前面两种好。常用的方法是推理和证据理论。

3 存在的问题

信息融合对物联网来说是至关重要，必不可少的。由于物联网所采集的信息内容繁杂，且传感器采集信息的时间有相应的间隔差距，其能感知的物体也有所不同等众多原因，导致物联网信息融合技术须具备同时处理众多多源异构的信息的功能。而在当前社会背景下，现实中还有许多物联网信息融合技术需要整顿完善，才能使得信息融合这一过程更加快速有效地完成。

1）信息融合中的多元异构处理问题。海量信息的融合问题在物联网运行中是十分棘手的。一是表达上的形式问题和语言的描述问题，这是由于物联网信息必须在表达形式和语言描述都统一标准的条件下才能更好地融合。二是维数问题，信息融合面临的维数问题来自于网络节点中的测量维数。三是各网络节点之间的调节和分配问题，以及对原始数据的存取等问题。

2）各类数据融合问题。物联网对信息的采集来自现实世界，而我们生存的现实世界中物体种类繁复多样，数量大，这直接导致传感系统对物联网的不可缺少性。传感器采集到的信息繁杂多样，而有效获取有价值的信息并以此为物联网注册用户提供各种所需服务，就必须对采集到的大量信息进行处理。而当前国际上专门针对传感器网络中信息融合技术的研究尚起步，无法适应海量数据处理的需要。因此，目前需对设计大数据信息融合的网络、算法、数据传递等问题进行必要研究。

3）信息融合中的安全隱患问题。在一些高度敏感领域如金融、政府、军事等领域，信息安全问题极为重要。随着信息化时代的快速发展，物联网适用范围也不断扩大，其涉及到的信息也不断变广，注重信息安全已是必不可少的阶段。要保障网络节点中无一个节点被病毒感染，提前避免信息被偷窃或篡改等问题的发生。因此，在研究网络节点的时候，还得要求融合节点具有分辨有效信息的功能和措施，能辨真伪，分对错，切实保护物联网用户的身份隐私和信息安全。

4 结论

综上所述，物联网在整体的生产生活应用过程中发挥了极大的作用，在世界方面来看物联网的发展时期较早，而且发展水平较高；在我国物联网出现的时间其实不算短，但其牵涉到的领域众多，涉及的信息繁杂，在进行感知信息的过程中急需完善。本文简要分析了低级水平融合、中级水平融合以及高级水平融合技术，并针对信息融合中易出现的问题进行了简单讨论。通过对这些问题的认识和思考，希望有助于物联网信息融合技术的发展。

参考文献

[1]成城.基于Web的社交物联网体系架构、模型及其安全与隐私关键技术研究[D].北京：北京邮电大学，2014.endprint