针对传统的用户活动识别建模方法在实时性要求下精度较低的缺点,提出一种改进的实时用户活动识别建模方法。利用已标注的传感器事件流数据建立传感器触发概率矩阵,并计算出传感器距离,作为建模的先验知识,在后续建模过程中赋予每个传感器事件不同的权重。根据传感器距离的内在含义判断活动转移发生的位置,通过概率矩阵推测上次活动作为新的特征维度来建模当前活动。在Aruba、Tulum2010和HH106 3个公开数据集上的实验结果表明,与SWMI、SWMIex等方法相比,该建模方法在精度和F1 2个指标上最大提升可超过10%。

针对传统GPSR协议在城市交通条件下多数存在链路质量低、投递率受速度影响大、低节点密度适应性差等问题,提出一种LRGR路由协议。利用道路和路口位置等信息建立路网模型,引入服务质量评估优化路径,并给出携带转发机制。选取实际道路电子地图作为实验仿真场景,并通过SUMO和NS3仿真工具对GPSR协议和LRGR协议进行不同节点密度或速度下的比较仿真,结果表明,在实际交通场景中,车辆密度与速度对路由协议投递率、端到端时延和端到端跳数影响较大,尤其在低密度和高速度情况下,协议各性能明显下降。在不同车辆密度和速度条件下,LRGR协议比GPSR协议投递率提高20%~35%,端到端时延降低5 ms~10 ms,端到端跳数减少2跳~4跳,能够适应城市车载自组织网络。

针对物联网感知节点能量受限造成的数据传输瓶颈问题,提出一种基于改进猫群算法的路由优化策略。通过对猫群优化算法进行改进,根据迭代次数、路径节点能量与适应度值动态调整猫的分配率、记忆池和惯性权重,使其具有动态自适应性。在生成路径时综合考虑路径剩余能量方差、节点能量、节点负载、节点间距离等因素,并引入备份路由思想,保证数据传输的实时性。仿真结果表明,该优化策略能够有效减少最优路径建立时间并均衡网络能耗,延长物联网感知层网络的生命周期。

针对现有基于信道状态信息的室内无源指纹定位方法在复杂场景中多数存在相位误差偏移、指纹噪声大、样本分类精度低的问题,提出一种基于相位差值矫正的室内指纹定位算法。在离线阶段通过计算相位差值矫正通信链路中的相位误差和偏移,建立鲁棒的指纹数据库,使用BP神经网络对指纹特征数据进行训练,得到指纹特征信息与物理位置的映射关系模型。在线阶段相位采样值经过差值矫正后作为模型的输入,计算得到最终的精确定位结果。实验结果表明,与现有基于指纹的定位方法相比,该方法具有去噪效果显著、定位精度高的优点。

蜂窝设备到设备(D2D)网络通过D2D用户与蜂窝用户的上行链路复用,可大幅提高网络的频谱效率,但当D2D用户数大于蜂窝用户数时,即在D2D密集部署场景下,传统的资源复用算法不能满足D2D用户的频谱资源需求。针对该问题,提出基于图着色理论的D2D网络干扰协调频谱资源分配算法,可实现信道资源在多个D2D用户对间的多重复用,从而提升网络负载能力,改善网络吞吐量。在此基础上,给出一种改进的资源分配算法,以提高D2D用户的公平性。仿真结果表明,该算法在降低D2D用户获取信道资源“饥饿”概率的同时,能够提升网络信道资源的空间复用率及系统吞吐量。

针对城市车载自组织网络中由于车辆运行速度快、网络拓扑结构变化频繁导致的路由链路不稳定问题,提出一种基于道路分段的车载路由协议RSRP。考虑交通灯对车辆速度和空间分布的影响,对不同区域的道路进行分段,选择路段上骨干节点,建立稳定的道路骨干网。在交叉路口选择桥节点,连接相邻路段上的骨干节点,获取路段上传输包所产生的延迟,并更新路段上的网络拓扑信息,通过桥节点获取的车辆状态信息,对路段分配相应权重,并选择最低权重所对应的路段作为路由路径,进而提高数据包传输的投递率,减小端到端时延。在NS2实验仿真平台下模拟真实的城市道路与车辆交通场景,结果表明,与GPSR、GyTAR等路由协议相比,RSRP协议能更好地适用于城市道路场景。

为保障系统内车辆与车辆以及车辆与基础设施的无线通信安全,根据车联网特点,在不借助可信第三方的情况下,引入物理不可克隆函数,提出一种轻量级双向认证协议。利用GNY逻辑进行形式化分析,并通过安全性分析和效率分析,证明该协议在有效保护隐私的情况下完成双向认证,且能够抵抗克隆、窃听、重放、中间人等攻击,满足车联网的安全需求。效率及安全性分析结果表明,与同类协议相比,该协议具有较高的安全性和认证效率。

随着工业无线传感器设备数量的增加,传统IEEE 802.15.4 CSMA/CA协议已不能满足工业无线传感器网络密集场景。为此,提出一种演进型时隙分配机制,为密集场景下的工业无线传感器网络提供合理的时隙分配策略。基于当前最大时隙数构建可分配的时隙集合,根据退避状态指数和随机退避数计算位置指数,从而得到时隙分配方程,并依据该方程分配时隙数。通过不断演进CSMA/CA协议,建立状态转移模型。仿真实验结果表明,该机制可提高密集场景中时隙分配的公平性和传输命中率,降低数据发送延迟。

针对十字路口处的车辆碰撞现象,提出一种基于碰撞点时间估计的车辆碰撞预警算法,以降低交通事故发生概率,提高十字路口处车流的流畅程度。在考虑交通信号灯控制的情况下,分析十字路口处车辆碰撞的不同场景,并给出碰撞点位置和车辆到达碰撞点时间的估计方法。MATLAB实验结果验证了该算法的正确性和可行性,同时表明车辆速度和位置的变化都会对车辆碰撞情况造成影响。

为在车联网中实现高可靠性、低时延、高速率视频分发,面向设备与设备通信提出一种基于随机线性网络编码(RLNC)的视频分发方案。源节点将要分发的视频文件通过RLNC进行分片编码,编码后的数据片分发给道路上的移动设备。每个移动设备接收到数据片后,经过再编码向其他设备分发。当设备在接收到一定数量的线性无关的数据后,对数据片进行解码得到原始数据。设计模式切换、无线接入点选择、主动式再编码3种策略减少视频分发的延迟。实验结果表明,与传统基于复制的传输方案和基于即时可解的网络编码传输方案相比,该方案具有更高的分发效率。

针对呼伦湖环境监测系统监测点不足、复杂度高、可扩展性差等问题,提出基于表述性状态传递架构的湖泊环境监测物联网平台。将传感器节点和节点状态数据抽象成资源,其简洁高效、松耦合的特点可满足湖泊环境监测的要求。使用阿里云服务器ECS搭建开发环境,借助Laravel框架和轻量级jQuery前端框架,实现用户管理、地理信息系统、数据实时显示、历史数据查询功能。该平台可满足渔牧业、科研单位、政府部门的要求,实现呼伦湖环境监测数据共享。

相对于传统的交通信息采集手段，无线射频识别(RFID)系统更实时、有效，但也存在所获取数据在空间和时间上离散的情况。为此，通过RFID系统的车联网模型，将采集的交通信息以路段为最小离散单位进行归类，根据高速路车辆油耗影响因素完成各类型车辆行驶状况的建模。按100 km油耗的评价指标，设计基于车联网的高速路油耗算法(FCIV)，并基于该算法，通过数据可视化技术，直观地揭示单路段油耗情况、时间分布特征和空间分布变化规律。

目前针对物联网的研究主要是对系统进行整体分析，设计与验证过程较复杂。为此，利用混成系统对物联网系统进行建模，将一个复杂的物联网系统拆分成若干个小的成员系统，分别验证每个成员系统的特性，并通过组合实现对整个物联网系统的验证。以智能交通系统为例进行分析，结果表明，该方法可降低系统分析和验证的复杂度，提高模块化程度，保证物联网系统的可扩展性。

为满足国内中小企业的实际管理需求，设计一种射频识别(RFID)轻量型中间件，其架构介于以基础架构为中心与以应用程序为中心的中间件之间，简化了电子产品代码(EPC)系统的应用层事件结构。以应用程序接口为基础，借鉴数据库集成过滤思想实现的轻量型中间件，具有结构简单、开发周期短、易于后期维护和扩展的特点。

针对传统物联网物品信息传输过程中存在的不足，提出可信匿名的物联网信息传输协议。将物品信息服务器按响应路径的节点顺序从后至前用相邻节点的会话密钥对物品详细信息层层加密，加密后的数据每经过路径中的一个可信节点被解密一次，直到本地ONS服务器数据被完全解密，且响应路径的中间节点可根据相关信息判断接收的路由信息是否被篡改。分析结果表明，该协议具有安全性、匿名性、可信性和抗攻击性。

鉴于物联网(IOT)的应用在医疗行业日益广泛，提出一种适合IOT网络的系统设计方法TOA和对应中间件TOC。TOA将“人”、“物”及所有相关的智能系统都抽象成一个地位完全平等的IOT互联对象，统一了IOT网络环境中联网对象之间的交互模式。在TOC中间件系统设计实现中，采用XMPP协议进行消息交换，利用基于Pipe & Filter的Agent架构模式支持多样异构的智能设备，方便Agent的升级和扩充。通过在某医院医疗垃圾管理系统的成功应用，验证了TOA的设计思想和TOC中间件系统，取得了较好效果。

针对原有射频识别(RFID)中间件存在恶意跟踪、修改、假冒等安全问题，提出一种RFID中间件可重构安全框架。采用SOA与OSGi的插件架构降低各组件间的耦合性、增加部分组件的重用性、发现与绑定可获取的组件服务，通过生命周期管理对各模块进行安全状态监控，实现实时动态操作管理。测试结果表明，该框架具有可动态扩充、集中管理以及高度模块化的特点，可提高RFID的应用效率，加强其可靠性与安全性。

设计一种超高频的射频识别(RFID)系统结构，基于ISO/IEC18000-6协议对超高频RFID系统进行仿真。在多经衰落的环境中，实现RFID系统的收发，验证RFID系统反向散射的工作原理，得到信噪比和误码率的关系。仿真结果证明了该系统的可行性。

针对全国水质监测水平低以及水质污染日趋严重的现状，研制水质远程监测智能环保系统。系统融合固定远程监测站点、移动式无线监测站点以及生物水质监测站点，形成监测水域全覆盖、三位一体的实时监控网络。现场安装和测试结果表明，系统具有测量数据远程加密传输、超标报警、测量数据实时存储、科学决策等功能，同时该系统具有功耗低、可靠性高以及安装简便等特点，有较好的推广应用价值。