面向智慧物流的高效能物联网感知理论与关键技术

项目来源:

  国自然基金重点项目

项目简介:

  作为沟通物理世界与数字世界的桥梁,无源感知网络技术具有监测成本超低、持续时间不限、感知能力多样以及信息传递迅速等特点,在现代物流的信息化研究中具有不可替代的重要位置。本项目围绕高效能物联网的基础理论与关键技术开展工作,研究大规模无源网络的传输与组网,海量高动态物流节点的定位和追踪,复杂场景下的智能感知与自主决策三大科学问题,解决无源传感网络在大规模工业应用中的网络结构单一、位置服务低效,传输感知分离、场景能力缺乏的四大难题。探索大规模无源感知网的多跳网络理论框架与关键技术,研究高精度高可靠高可用性的定位与追踪方法,构建新一代的传感知一体化的智能感知系统,搭建一个超过日处理能力超过10万个无源节点的无人超市智慧物流示范平台,突破无源感知网络工业化应用壁垒,为使现代物流与智能制造无缝连接提供基础平台,从而为中国智能制造升级提供全面可靠的网络基础设施支持

项目目标:

  解决高效能无源感知网络在大规模工业应用中的网络结构单一、位置服务低效,传输感知分离、场景能力缺乏等一系列亟待解决的矛盾。构建一个面向智慧物流的高效能无源感知网络系统平台,为物流全周期监控管理等提供科学依据。力争在示范应用中实现日处理能力超过 10 万个无源节点的无人超市智慧物流示范平台,实现无源多跳10跳以上,传输速率 1 Mbps 以上,为我国物联网的创新发展和智慧物流大规模应用提供理论与技术支撑。

研究内容:

一、多协议无源传输与多跳组网

  针对现有面向物流的物联网系统网络结构单一、网络配置不灵活、无法适应高度动态化网络变化等现状,本项目拟通过研究低延迟无源多点多跳传输为突破口,通过将物理层与路由层进行结合,创新无源多跳传输机制,实现网络路由及传输路径的多样化,大大增强网络的鲁棒性;同时,通过研究高效的跨协议无源通信,实现多协议共存共融,增强通讯系统的兼容性;进一步地,构建基于多输入输出空间流的无源传输机制,提高无源网络传输效率;同时,建立非对称无源链接模型,实现无源网络信道自适应传输机制。


二、高容量高精度高可用性位置感知

  针对规模化的智慧物流的高容量、高精度及全天服务等特点,项目拟首先研究大规模无源节点下的定位容量估计。容量估计是位置服务及网络传输的基础性指标,快速准确的容量估计将显著降低位置服务时延以及提高网络传输效率。紧接着,针对大规模物流的特点,构建毫米级及以下精度实时定位与追踪系统。同时,针对部分特殊恶劣场景下的信号强度弱,信标定位信号不足的问题,分别研究高鲁棒性的动态定位机制及高可用性的单AP定位方案,从而为整个智慧物流的全周期提供完整可靠的位置服务。


三、复杂场景下传感知智能融合

  结合大规模物联网在物流中的应用,项目拟首先研究无设备物体的智能无线感知,通过在环境中部署若干无源节点,可以实现对人(未携带任何物联网设备)的位置、轨迹及身份的识别;其次研究物流应用中的异常节点智能检测与识别,实现对异常振动的快速分类监测,保障全物流链节点安全;再次,构建基于深度学习的智能行为识别,将多径效应的分解与深度学习网络构建有机会,实现人体行为的快速准确识别;最后研究可以克服多场景复杂性的对抗学习智能识别,实现对多场景、多目标、多移动下的高鲁棒识别。



四、面向智慧物流的高效能物联网平台

  建立一套高效的面向无人超市的智慧物流验证平台,对提出的理论及技术方法的正确性、有效性、及具体性能指标进行验证和评估。目标建成日处理超过10万无源节点的高效能无源网络系统,可支持无源多跳传输10跳以上,可感知复杂应用场景10个类别以上。