物聯(lián)網(wǎng)信息感知與交互技術(shù)分析

0 引 言

隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息的普及，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不斷發(fā)展。當(dāng) 前，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在國(guó)內(nèi)的發(fā)展逐漸成熟，但還需要進(jìn)一步完 善。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的主要目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)人與物、物與物之間的 數(shù)據(jù)傳輸。而物聯(lián)網(wǎng)在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸之前，需要進(jìn)行預(yù)先感知， 然后將感知的數(shù)據(jù)通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行過(guò)濾處理，以保證數(shù)據(jù)的 準(zhǔn)確性和可靠性，之后再進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。對(duì)物聯(lián)網(wǎng)信息感知 技術(shù)和交互技術(shù)的研究對(duì)于進(jìn)一步改善物聯(lián)網(wǎng)的安全性和工 作性能具有重要意義。

1 信息感知技術(shù)

 信息感知技術(shù)主要是信息數(shù)據(jù)的反應(yīng)。物聯(lián)網(wǎng)中的信息 感知主要通過(guò)無(wú)線傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)的感知，但是該感知方式 容易導(dǎo)致數(shù)據(jù)冗余以及數(shù)據(jù)出現(xiàn)不確定性，其中數(shù)據(jù)信息的 不確定性主要表現(xiàn)在不統(tǒng)一、不準(zhǔn)確、不一致、不完全、不連 續(xù)和不全面六個(gè)方面 [1]。這些問(wèn)題會(huì)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)信息采集的可靠 性以及傳輸?shù)陌踩援a(chǎn)生較大影響，嚴(yán)重影響物聯(lián)網(wǎng)的性能。 因此，需要針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)信息感知技術(shù)存在的缺陷不斷改進(jìn)和 創(chuàng)新。首先，可以利用數(shù)據(jù)清洗技術(shù)將所采集的信息中的不確 定數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選，提高數(shù)據(jù)質(zhì)量 ；其次，利用數(shù)據(jù)融合技術(shù) 實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的提純，進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)的可靠性。 

1.1 數(shù)據(jù)收集技術(shù) 

在物聯(lián)網(wǎng)中，數(shù)據(jù)的收集主要是數(shù)據(jù)從感知節(jié)點(diǎn)向匯聚 節(jié)點(diǎn)進(jìn)行匯聚的整個(gè)過(guò)程。在物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時(shí)，最主 要的是保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院桶踩?。在不同的?yīng)用環(huán)境 中，數(shù)據(jù)的收集過(guò)程和收集的目標(biāo)也存在一定的差異，一般 包括可靠性目標(biāo)、安全性目標(biāo)等。 

數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃允菫榱吮ＷC數(shù)據(jù)能夠從感知節(jié)點(diǎn)安全 可靠地傳輸?shù)絽R聚節(jié)點(diǎn)。目前，物聯(lián)網(wǎng)中主要通過(guò)多路徑傳輸 和數(shù)據(jù)重傳技術(shù)確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院桶踩?。通過(guò)多路 徑傳輸能夠?qū)崿F(xiàn)同一個(gè)數(shù)據(jù)包的分包同時(shí)傳輸，很好地提高 數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩院涂煽啃浴?

1.2 數(shù)據(jù)清洗技術(shù) 

當(dāng)前，由于物聯(lián)網(wǎng)本身的穩(wěn)定性較差，加上網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的 不確定性因素較多，因此在收集網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的過(guò)程中可能會(huì)收 集到一些錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)，導(dǎo)致數(shù)據(jù)異?，F(xiàn)象頻繁出現(xiàn)，甚至還 可能收集到噪聲數(shù)據(jù)。因此需要通過(guò)數(shù)據(jù)清洗技術(shù)過(guò)濾錯(cuò)誤 數(shù)據(jù)和異常數(shù)據(jù)，以提高數(shù)據(jù)的完整性和可靠性。數(shù)據(jù)采集時(shí)， 存在部分感知數(shù)據(jù)缺失的情況，則需要通過(guò)估算缺失的數(shù)據(jù) 來(lái)進(jìn)行補(bǔ)充，從而保證數(shù)據(jù)的完整性。在物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，一般 采用以感知節(jié)點(diǎn)和局部網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)分類和概率統(tǒng)計(jì)的方法 實(shí)現(xiàn)對(duì)錯(cuò)誤和異常數(shù)據(jù)的篩除。在感知數(shù)據(jù)中，缺失數(shù)據(jù)與 數(shù)據(jù)清洗之間具有非常緊密的關(guān)系。將缺失數(shù)據(jù)當(dāng)作異常數(shù) 據(jù)看待時(shí)，可以利用數(shù)據(jù)清洗技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)這些缺失數(shù)據(jù)的識(shí) 別，并將其從所有數(shù)據(jù)中剔除，并利用線性插值模型和多元回 歸模型估算出缺失數(shù)據(jù)，以提高數(shù)據(jù)的完整性。 

1.3 數(shù)據(jù)壓縮技術(shù) 

隨著社會(huì)的快速進(jìn)步和發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)被廣泛應(yīng)用，物聯(lián) 網(wǎng)的感知數(shù)據(jù)規(guī)模不斷擴(kuò)大，而且數(shù)據(jù)類型繁雜，信息的傳 輸量也隨之增加。但由于物聯(lián)網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)資源有限，過(guò)多的數(shù) 據(jù)會(huì)產(chǎn)生數(shù)據(jù)冗余和數(shù)據(jù)溢出問(wèn)題，這必然會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)?可靠性和安全性產(chǎn)生影響，針對(duì)這一問(wèn)題，需要通過(guò)一定的 技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)傳輸量的壓縮和控制。此前，一般通過(guò)管道 數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)和排序數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)對(duì)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行壓縮， 但是這兩種技術(shù)數(shù)據(jù)壓縮的能力相對(duì)較差。因此，需要結(jié)合 物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)際特點(diǎn)，研究基于分布式計(jì)算的數(shù)據(jù)壓縮傳輸技 術(shù)。該技術(shù)通過(guò)各感知節(jié)點(diǎn)的分布式數(shù)據(jù)壓縮來(lái)提高數(shù)據(jù)壓 縮效率和壓縮比例，具有明顯的效果，對(duì)于進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)傳輸效率，保證數(shù)據(jù)傳輸可靠性和安全性發(fā)揮了重要作用。

1.4 數(shù)據(jù)融合技術(shù) 

數(shù)據(jù)融合技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)之一，該技術(shù)是主要 將來(lái)自多方面的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理以獲取可靠的數(shù)據(jù)信息的 過(guò)程。當(dāng)前，在物聯(lián)網(wǎng)中，感知數(shù)據(jù)的結(jié)果非常復(fù)雜，通常 在經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)清洗處理之后，仍難有效確保數(shù)據(jù)的純度， 因此，需要結(jié)合數(shù)據(jù)融合技術(shù)來(lái)進(jìn)一步提純數(shù)據(jù)，從而降低 物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸負(fù)載。數(shù)據(jù)融合技術(shù)通過(guò)漂移均值濾波方 法將在傳輸過(guò)程中產(chǎn)生的噪聲數(shù)據(jù)和冗余數(shù)據(jù)過(guò)濾掉，有效 保證了所傳輸數(shù)據(jù)的可靠性和安全性。經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)融合技術(shù)處 理后，不但能夠有效降低數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程的沖突，同時(shí)還能減 少數(shù)據(jù)的傳輸壓力，提高數(shù)據(jù)傳輸效率。

2 信息交互技術(shù) 

物聯(lián)網(wǎng)信息交互相比于傳統(tǒng)信息交互技術(shù)來(lái)說(shuō)存在一些 差異。物聯(lián)網(wǎng)是網(wǎng)絡(luò)的一種，但是又與常規(guī)的互聯(lián)網(wǎng)存在一定 的區(qū)別，物聯(lián)網(wǎng)主要是進(jìn)行人與物、物與物之間的信息交互， 結(jié)合各類傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并通過(guò)智能處理設(shè)備對(duì)采集 的數(shù)據(jù)進(jìn)行識(shí)別和整合，最終形成了一個(gè)高效的網(wǎng)絡(luò)信息交互 平臺(tái)。在物聯(lián)網(wǎng)中，用戶與網(wǎng)絡(luò)的交互是交互的核心內(nèi)容，新 的傳輸控制與交互對(duì)象的選擇在用戶與物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行信息交互 的過(guò)程中發(fā)揮了重要的作用。因此，正確掌握這兩種技術(shù)能 夠很好地保障信息準(zhǔn)確傳遞與任務(wù)順利完成的交互作用。網(wǎng)絡(luò) 與數(shù)據(jù)的交互主要通過(guò)數(shù)據(jù)融合對(duì)感知數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和管理。 但其傳輸?shù)膬?nèi)容與用戶的信息交互需要結(jié)合用戶的實(shí)際需求以 及物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的特征以實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)信息的查詢、分配和 收集。 

2.1 網(wǎng)絡(luò)與內(nèi)容的交互 

網(wǎng)絡(luò)與內(nèi)容的交互，即向用戶展現(xiàn)其具體需求，同時(shí)在 交互的過(guò)程中，還可以存儲(chǔ)和組織感知到的數(shù)據(jù)信息，并對(duì) 數(shù)據(jù)進(jìn)行融合處理。在網(wǎng)絡(luò)與內(nèi)容的交互中，主要完成對(duì)數(shù) 據(jù)的存儲(chǔ)和組織。但隨著網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量規(guī)模的不斷擴(kuò)大，數(shù) 據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)和組織技術(shù)難以有效滿足大規(guī)模數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和管 理要求。因此，為了提高數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和組織的性能，物聯(lián)網(wǎng)信息 感知與交互需要向分布式存儲(chǔ)技術(shù)發(fā)展。 

2.2 用戶與內(nèi)容的交互 

在物聯(lián)網(wǎng)中，用戶與內(nèi)容的交互也非常重要，用戶可以利 用物聯(lián)網(wǎng)對(duì)其中的大量數(shù)據(jù)信息進(jìn)行查詢和匹配，從而獲取 所需的內(nèi)容。比如用戶能夠通過(guò)輸入的關(guān)鍵詞從物聯(lián)網(wǎng)中進(jìn)行 模糊查詢 [2]，物聯(lián)網(wǎng)能夠根據(jù)這一關(guān)鍵詞從存儲(chǔ)的信息中搜索 查詢用戶所需的信息，并將搜索結(jié)果返回給用戶。另外，還可 以通過(guò)語(yǔ)音方式或其它方式與物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行互動(dòng)，從而獲取所 需信息內(nèi)容。 

2.3 用戶與網(wǎng)絡(luò)的交互 

在物聯(lián)網(wǎng)中，用戶與網(wǎng)絡(luò)的交互面臨較大的困難，相對(duì) 于物與網(wǎng)絡(luò)的交互來(lái)說(shuō)，用戶與網(wǎng)絡(luò)的交互技術(shù)更加成熟。用 戶可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)提供一些數(shù)據(jù)和口令以實(shí)現(xiàn)與網(wǎng)絡(luò)的交互。用 戶與網(wǎng)絡(luò)的交互是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的基礎(chǔ)部分，通過(guò)人的控制能夠 進(jìn)一步提高智能化交互方式的應(yīng)用范圍。在實(shí)際交互過(guò)程中， 用戶將口令發(fā)送給物聯(lián)網(wǎng)，然后物聯(lián)網(wǎng)中對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)執(zhí)行這些 口令，之后將執(zhí)行結(jié)果反饋給用戶。 

3 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)本文的分析可以看出，物聯(lián)網(wǎng)感知與交互技術(shù)當(dāng)前 已經(jīng)得到了良好的發(fā)展和應(yīng)用，并且在不斷更新的過(guò)程中不斷 發(fā)展，但仍然面臨較多的問(wèn)題，這些需要在后期進(jìn)行更加深 入的研究和實(shí)踐，對(duì)其不斷進(jìn)行改進(jìn)和完善。物聯(lián)網(wǎng)在應(yīng)用 過(guò)程中需要進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)數(shù)據(jù)安全的重視，從而保證數(shù)據(jù)更 加順暢的傳輸，保證用戶信息安全，提高物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在社會(huì)生 產(chǎn)和生活中發(fā)揮的作用。