对信息物理融合系统(CPS)的初步学习
赛博物理系统的基础
赛博物理系统的基础赛博物理系统（Cyber-Physical Systems，简称CPS）是指由计算机网络和物理实体相结合的系统。
它是一种集成了计算机科学、通信技术和物理工程的跨学科领域，旨在实现物理实体与数字世界的无缝连接。
赛博物理系统的基础是一系列的技术和原理，下面将对其中的几个关键要素进行介绍。
传感器是赛博物理系统的基础之一。
传感器能够感知和测量物理世界中的各种参数和现象，如温度、压力、湿度、光照等。
通过传感器，赛博物理系统可以实时获取物理实体的状态信息，并将其转化为数字信号进行处理和分析。
传感器的种类繁多，包括光学传感器、温度传感器、加速度传感器等，它们的应用领域也非常广泛，如智能家居、工业自动化、智能交通等。
嵌入式系统是赛博物理系统的另一个重要组成部分。
嵌入式系统是集成了计算、控制和通信功能的硬件和软件系统，通常被嵌入到物理实体中以实现对其的控制和管理。
嵌入式系统通常具有实时性要求，能够快速响应和处理来自传感器的数据，并根据预定的算法和逻辑进行决策和操作。
嵌入式系统的设计和开发需要考虑各种因素，如功耗、可靠性、安全性等，以确保系统的稳定运行和有效性。
网络通信技术也是赛博物理系统的关键要素之一。
通过网络通信，赛博物理系统中的各个实体可以互相交换信息和进行协调。
网络通信技术包括有线和无线通信，如以太网、Wi-Fi、蓝牙等。
这些技术能够提供高速、稳定和安全的数据传输，使得赛博物理系统能够实现实时的数据共享和协同工作。
网络通信技术的发展也为赛博物理系统的应用提供了更加广阔的空间，如智能城市、智能医疗等。
数据分析和决策算法也是赛博物理系统不可或缺的一部分。
通过对传感器获取的数据进行分析和处理，赛博物理系统可以提取有用的信息和知识，为决策和控制提供支持。
数据分析技术包括数据挖掘、机器学习、模式识别等，它们能够从大量的数据中发现规律和趋势，为系统的优化和改进提供指导。
决策算法则是赛博物理系统中的智能部分，通过运用优化、规划、控制等方法，使系统能够自主地做出决策和行动。
CPS与物联网
CPS与物联网CPS与物联网一、概述进入21世纪以来，信息技术的快速发展与应用给人们的生活带来了诸多改变。
而CPS（Cyber\Physical Systems，即网络物理系统）作为一种集成计算、通信和控制技术的新型智能系统，与物联网（Internet of Things，即物联网）的发展密切相关。
本文将详细介绍CPS与物联网的概念、特点、应用领域以及未来发展方向。
二、CPS的概念CPS是一种将计算机系统与实际物理系统相结合的智能系统。
它通过各类传感器获取物理系统的状态信息，并通过网络传输和计算机技术对其进行分析和控制，实现对物理系统的远程监测和智能化控制。
CPS主要由物理实体、计算机系统和网络系统三个组成部分构成。
三、物联网的概念物联网是一种通过网络将各种物理设备（如传感器、执行器等）连接起来的智能化系统。
物联网通过感知、识别和网络化的方式，实现对物理世界的感知与控制，为人们的生产生活带来便利。
物联网的核心技术包括传感技术、通信技术和数据处理技术。
四、CPS与物联网的关系CPS与物联网紧密相连，可以说物联网是CPS的一种具体应用。
物联网通过利用CPS的技术手段，实现对物理设备的远程监测、数据采集、分析与控制。
CPS为物联网提供了强大的计算和控制能力，使物联网的应用更加智能化、自动化和高效化。
五、CPS与物联网的特点1\实时性：CPS与物联网要求对物理系统的感知和响应具有实时性，以满足对系统状态的及时监测和控制需求。
2\大规模性：CPS与物联网的应用涉及的设备数量庞大，需要能够同时管理和控制大量的物理设备。
3\高可靠性：CPS与物联网的应用通常涉及到人们的生活和安全，对系统的可靠性要求较高，能够及时发现并处理潜在的问题。
4\节能性：CPS与物联网的应用需要高度节能，对能源的使用效率有较高要求。
六、CPS与物联网的应用领域1\智能交通：利用CPS与物联网技术，实现对交通要素的实时监测和调度，提高交通效率，减少交通拥堵和事故发生率。
简述信息物理系统 (CPS) 及其网络安全风险
简述信息物理系统(CPS) 及其网络安全风险本文首先详细介绍了信息物理系统（CPS）的概念及其特点，其次简要概述了CPS的网络安全保护措施以及针对CPS的攻击及隐私泄露问题，并给出了典型的具体案例。
摘要：本文首先详细介绍了信息物理系统（CPS）的概念及其特点，其次简要概述了CPS的网络安全保护措施以及针对CPS的攻击及隐私泄露问题，并给出了典型的具体案例。
当前关注的重点应当放在那些有针对性的专门攻击CPS系统并可能造成物理损害的网络攻击。
一、信息物理系统概述Cyber-PhysicalSystems(CPSs)即信息物理系统，它是一个综合计算、网络和物理环境的多维复杂系统，信息物理系统这个概念与物联网概念相似，但与物联网相比，信息物理系统更注重强调控制。
CPSs这个词是2006年由美国国家科学基金会（NSF）的海伦·吉尔首次进行详细的描述，其认为信息物理系统是通过计算核心（嵌入式系统）实现感知、控制、集成的物理、生物和工程系统。
信息物理系统的功能由计算和物理过程交互实现。
此后得到美国政府和科学界的高度重视，随后各个国家都提出了相似的技术框架和相应的标准，其中最具代表性的包括“德国工业4.0”和“中国制造2025”。
CPSs存在于众多嵌入式计算机和通信技术的物理系统的自动化行业，包括航空航天、汽车、化工生产、民用基础设施、能源、医疗、制造业、新材料和运输等领域。
CPSs主要包括3个部分，这三个部分为感知层、数据传输层（网络层）和应用控制层。
感知层主要是由传感器、控制器和采集器等设备组成。
感知层中的传感器是作为信息物理系统的末端设备，其主要作用是采集环境中的信息数据，并且定时的发送给服务器，服务器在接收到数据之后作出相应的处理，再返回给物理末端设备作出相应的变化。
数据传输层主要是连接信息世界与物理世界的桥梁，主要实现的是数据传输，为系统提供实时的网络服务，保证网络分组实时可靠。
应用控制层则是根据认知结果，将物理设备传回来的数据进行分析，并以可视化的客户端界面呈现给客户。
信息物理融合系统研究综述
信息物理融合系统研究综述信息物理融合系统（Cyber-Physical Systems, CPS）是现今科技领域的一个热门话题。
CPS代表了计算和物理世界的深度融合，通过这种融合，我们可以在系统级别上理解和优化我们的环境和行为。
本文将探讨CPS的基本概念、研究现状、应用领域，以及未来的研究方向。
CPS的基础是信息科学和物理科学的交叉。
信息科学于数据的获取、处理和分析，而物理科学则研究物质的性质、结构和运动。
CPS将这两者结合，使得我们可以通过计算和智能化的方法对物理世界进行精确的建模、预测和控制。
近年来，CPS的研究已经涵盖了许多领域，包括自动化控制、机器人技术、制造系统、交通系统、医疗健康等。
这些研究工作不仅在学术上推动了CPS理论的发展，也为实际应用提供了强大的支持。
在自动化控制领域，CPS被广泛应用于实现高精度的实时控制，例如在工业制造和无人驾驶系统中。
在机器人技术领域，CPS使得机器人能够进行自主决策和动态适应环境。
在制造系统方面，CPS可以提高生产效率、降低能源消耗，并实现个性化生产。
CPS的应用领域十分广泛，并且已经深入到我们生活的方方面面。
例如，智能家居中的各种设备可以通过CPS进行集中控制，实现节能和便捷的生活方式。
在智能交通领域，CPS可以实时预测和调整交通流量，以减少拥堵和提高效率。
在未来，我们预期CPS将会有更广泛的应用，包括但不限于智能城市的建设、智能农业的发展，以及远程医疗的实现。
这些应用将会极大地改善我们的生活质量和社会效率。
尽管CPS已经取得了许多成果，但仍然存在许多挑战和问题需要解决。
例如，如何保证CPS的安全性和隐私性？如何处理CPS中的大规模数据和复杂模型？如何设计和实施可扩展、可互操作的CPS？这些都是未来研究的重要方向。
随着物联网（IoT）和人工智能（AI）技术的发展，CPS将会与这些技术产生更多的交叉。
例如，我们可以利用AI进行CPS的自主控制和决策，或者利用IoT实现CPS的全面感知和动态交互。
CPS
商品推广解决方案(Commodity Promotion Solution),简称CPS，是基于门户级网络媒体，通过全站充分，连续的展示某商品，促使用户认知，喜好并购买的一种创新推广方式。
2.整体包装解决方案（Complete Packaging Solution），也可以翻译为TPS-- Total Packaging Solution IPS-- Integrated Packaging Solution，整体包装解决方案也叫包装一体化方案，是指集为客户提供从包装设计、包装制造、包装第三方采购、产品包装、运输、仓储、发运直到产品安全到达目的地的一整套系统服务。
CPS-信息物理融合系统信息-物理融合系统CPS是一个综合计算、网络和物理环境的多维复杂系统，通过3C（Computation、Communication、 Control）技术的有机融合与深度协作，实现大型工程系统的实时感知、动态控制和信息服务。
CPS实现计算、通信与物理系统的一体化设计，可使系统更加可靠、高效、实时协同，具有重要而广泛的应用前景。
近年来，CPS不仅已成为国内外学术界和科技界研究开发的重要方向，预计也将成为企业界优先发展的产业领域。
开展CPS研究与应用对于加快中国培育推进工业化与信息化融合具有重要意义。
CPS系统把计算与通信深深地嵌入实物过程、使之与实物过程密切互动，从而给实物系统添加新的能力。
这种CPS系统小如心脏起搏器，大如国家电网。
由于计算机增强的（computer-augmented）的装置无处不在，CPS系统具有巨大的经济影响力。
如家居、交通控制、安全、高级汽车、过程控制。
环境控制、关键基础设施控制（电力、灌溉网络、通信系统）、分布式机器人、防御系统、制造业、智能构造、交通系统能够从智能汽车提高安全性和传送效率中有效地获益。
家居技术将提高老人护理并有效控制与日俱增的护理花费。
减少国家能源依赖。
这很难估计CPS为未来生活带来的积极地潜在的价值。
信息物理融合系统概述
信息物理融合系统概述作者：姜宏来源：《电脑知识与技术》2011年第35期摘要：信息物理融合系统（CPS）作为计算进程与物理过程的结合体，是集传感、通信、计算与控制于一身的下一代智能系统。
本文介绍了CPS的定义、特点及国内外研究现状，分析了我国发展CPS现今与未来将面临的机遇与挑战。
并以CPS在智能交通、智能家居为典型代表的两方面应用为例，阐明CPS对我国社会经济生活的重大影响。
关键词：信息物理融合系统，智能交通，智能家居21世纪是信息技术产业迅猛发展的年代，如雨后春笋般不断涌现的的技术突破与创新，正使人类生活的环境与方式发生着翻天覆地的变化，尤其是以嵌入式计算设备为主体的信息系统在社会生活各方面的应用为主。
传统的嵌入式设备往往是一步成型，对外界而言是封闭的，远远不能满足当下对物理设备可控制、可交互、可通信、可扩展等众多应用需求。
因此，在环境感知基础上，实现人、机、物的互联互通与深度融合的信息物理融合系统（cyber-physical system， CPS）不仅已成为国内外学术界研究开发的重要方向，也将成为企业界优先投资发展的重点领域。
同时，对于加速推进我国工业化和信息化的融合也具有重要意义。
1. CPS简介1.1. CPS定义CPS中文译为信息物理融合系统，是一个综合计算、网络和物理环境的多维复杂系统。
其概念最早是由美国国家自然基金委员会与2006年提出的。
它将计算进程与物理进程良好的结合到一起，有望成为继计算机、互联网之后世界信息技术的第三次产业浪潮。
它的核心概念是3C（Computation、Communication、Control），即通过人机交互接口来实现与物理进程的交互，使用网络（往往是传感器网络）以实时的、可靠的、远程的、安全的方式监控一个物理实体的具体动作行为。
1.2. CPS特点人们又将CPS称为“人-机-物”融合系统，其本质是实现人类在时间、空间方面的延伸控制。
（1）与嵌入式系统相比。
对CPS的初步学习
汇报人：陈典
汇 报 目 录
1 CPS简介
2
对CPS的简单的认识 3 学习心得与工作计划
一、CPS简介
1.CPS的基本概念
CPS是一种大规模、分布式、异构、复杂的，以及深度嵌入式 的实时系统，是当今最前沿的交叉研究领域之一，涉及计算科学、
网络技术、控制理论等多个学科，被普遍认为是计算机信息处理技
控制物理世界。计算系统完成CPS要求的各种计算任务，提供各种服务，确
定对物理世界的控制策略，协调各个执行器对物理世界的对象执行正确操作， 实行对物理世界的协同控制。CPS的通信网络可以逻辑地视为由传感器网络、 执行器网络、计算机网络构成的组合通信网络。
2. CPS的特点 • 1）紧密融合 • 2）资源受限 • 3）网络复杂
术史上的下一次革命， Internet 改变了人与人之间的交互方式， CPS将会改变人与现实物理世界之间的交互方式．
•
CPS由传感器节点、执行器节点、传感器与执行器组合节点、计算系统 和控制系统组成。传感器节点、执行器节点、传感器与执行器组合节点分布 在物理世界，实现对物理世界直接感知，并通过操作物理世界的对象正确地
• 1，多看 • 2，多翻译 • 3，从中高速项目中去“实践”CPS
谢谢！ 祝大家学习进步，生活愉快！
• 4）异构异质
• 5）认知困难 • 6）时空约束
• 7）不确定性
• 8）安全可靠
3. 嵌入式系统、物联网、传感网和CPS 的区别和联系
• 嵌入式( Embedded System) 系统是软件和硬件的综合体，在某些情况下，还可以包括机械装置。 传统的物理设备通过嵌入式系统来扩展或增加新的功能，其形成的系统基本上是封闭的系统，在一
CPS(物理信息系统)介绍
CPS系统介绍Cyber-Physical System定义CPS就是一个在环境感知的基础上，深度融合了计算、通信和控制能力的可控可信可扩展的网络化物理设备系统，它通过计算进程和物理进程相互影响的反馈循环实现深度融合和实时交互来增加或扩展新的功能，以安全、可靠、高效和实时的方式监测或者控制一个物理实体。
CPS的最终目标是实现信息世界和物理世界的完全融合，构建一个可控、可信、可扩展并且安全高效的CPS网络，并最终从根本上改变人类构建工程物理系统的方式介绍视频信息世界是指工业软件和管理软件、工业设计、互联网和移动互联网等；物理世界是指能源环境、人、工作环境、局域通信以及设备与产品等。
信息世界与物理世界交汇融合形成且能够自我学习，自我判断，自我决策及学习成长的系统，这是我们追求的终极CPS介绍视频CPS 发展传感网IoT泛在计算环境智能嵌入式系统物理信息系统2002200520002006嵌入式(Embedded System)系统是软件和硬件的综合体，在某些情况下，还可以包括机械装置。
传统的物理设备通过嵌入式系统来扩展或增加新的功能，其形成的系统基本上是封闭的系统，在一些工控网络中，有可能采用工业控制总线进行通讯，但其通信功能较弱，网络内部难以通过开放总线或者互联网进行互联。
物联网(The Internet of Things)指通过射频识别、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
其核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络，在物联网中，用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通讯。
传感网(Sensor Network)节点是传感器，通过自组织的方式构成无线网络，感知的对象是诸如温度、湿度、噪声、光强度、压力、土壤成分、移动物体的大小、速度和方向等物理属性，实现特定区域的监测。
CPS(信息物理融合系统).doc
维基百科（/wiki/Cyber-physical_system）的定义是：A cyber-physical system (CPS) is a system featuring a tight combination of, and coordination between, the system’s computationa l and physical elements. Today, a pre-cursor generation of cyber-physical systems can be found in areas as diverse as aerospace, automotive, chemical processes, civil infrastructure, energy, healthcare, manufacturing, transportation, entertainment, and consumer appliances. This generation is often referred to as embedded systems. In embedded systems the emphasis tends to be more on the computational elements, and less on an intense link between the computational and physical elements.Unlike more traditional embedded systems, a full-fledged CPS is typically designed as a network of interacting elements with physical input and output instead of as standalone devices.[1] The notion is closely tied to concepts of robotics and sensor networks. The expectation is that in the coming years ongoing advances in science and engineering will improve the link between computational and physical elements, dramatically increasing the adaptability, autonomy, efficiency, functionality, reliability, safety, and usability of cyber-physical systems. The advances will broaden the potential of cyber-physical systems in several dimensions, including: intervention (e.g., collision avoidance); precision (e.g., robotic surgery and nano-level manufacturing); operation in dangerous or inaccessible environments (e.g., search and rescue, firefighting, and deep-sea exploration); coordination (e.g., air traffic control, war fighting); efficiency (e.g.,zero-net energy buildings); and augmentation of human capabilities (e.g., healthcare monitoring and delivery)。
汽车CPS原理介绍
汽车CPS原理介绍一．CPS介绍信息物理系统（CPS , Cyber Physical Systems）是一个综合计算、网络和物理环境的多维复杂系统，通过3C（Computation、Communication、Control）技术的有机融合与深度协作，实现大型工程系统的实时感知、动态控制和信息服务。
CPS实现计算、通信与物理系统的一体化设计，可使系统更加可靠、高效、实时协同，具有重要而广泛的应用前景。
CPS应用于环境的纯物理系统变成了更复杂的嵌入电子元件和控制系统，以提高性能和安全的CPS (Cyber Physical System)。
汽车CPS是指用带微处理器的实时输入传感器和分布在汽车的不同部件上的提供输出的制动器等控制单元，收集本车的实时信息或其他车辆的信息，通过一个统一的网络如控制局域网(Controller Area Network, CAN )来完成信息的交互，计算，并根据信息的反馈来完成对汽车的控制，使得汽车更易于驾驶，响应更快，更安全，更智能。
汽车CPS要用到物联网技术、嵌入式的技术、混成系统等技术。
汽车CPS不仅要关注本车的情况，如发动机温度、排气管状态等情况，然后由本车网络来完成信息的交流，然后反馈给汽车，还要关注与其他汽车的距离，所在位置的路况信息等情况，甚至每个汽车的CPS可以联合起来构建一个更大的CPS网络，不过这还要小心个人隐私和信息的泄露。
对于输入输出：汽车CPS的I/O取决于场景。
汽车CPS的所获得或反馈的信息取决于具体场景，如汽车要想在节能或安全的前提下改变速度，需要获取当前的场景，汽车是上坡、下坡还是在平地，汽车是在加速、减速还是恒速，然后根据场景信息改变反馈。
人与系统交互：汽车CPS实现“物理反馈”。
在人与系统交互方面，与传统的系统反馈信息不同的是，汽车CPS直接实现物理反馈，如当汽车要撞到其他东西的时候，汽车CPS的防碰撞系统和速度操控器会直接起作用来减速或弹起安全气囊来保护驾驶员，即汽车CPS直接以物理反馈来与人交互。
信息物理融合系统
课程设计说明书设计题目：信息物理融合系统学院、系：专业班级：计算机科学与技术学生姓名：指导教师：成绩：2013年12月1日摘要：信息物理融合系统(Cyber-physicalsystems,CPS)是一个综合计算、网络和物理环境的多维复杂系统，通过3C技术的有机融合与高度协作，实现大型工程系统的实时感知、动态控制和信息服务。
本文首先介绍了CPS的概念和特征,综述了CPS的当前发展状况与应用前景；对CPS技术发展所面临的主要挑战及可能的研究方向进行了总结与展望。
关键词信息物理融合系统；实时；CPS体系结构；高性能；嵌入式系统,网络控制一、CPS概述1.1 CPS简述2007年7月，美国总统科学技术顾问委员会（PCAST）在题为《挑战下的领先——竞争世界中的信息技术研发》的报告中列出了8大关键的信息技术，其中CPS位列首位。
近年来，CPS不仅已成为国内外学术界和科技界研究开发的重要方向，预计也将成为企业界优先发展的产业领域。
开展CPS研究与应用对于加快我国培育推进工业化与信息化融合具有重要意义。
CPS的意义在于将物理设备联网，特别是连接到互联网上，使得物理设备具有计算、通信、精确控制、远程协调和自治等五大功能。
CPS本质上是一个具有控制属性的网络，但它又有别于现有的控制系统。
CPS则把通信放在与计算和控制同等地位上，这是因为CPS强调的分布式应用系统中物理设备之间的协调是离不开通信的。
CPS对网络内部设备的远程协调能力、自治能力、控制对象的种类和数量，特别是网络规模上远远超过现有的工控网络。
美国国家科学基金会（NSF）认为，CPS将让整个世界互联起来。
如同互联网改变了人与人的互动一样，CPS将会改变我们与物理世界的互动。
CPS，从广义上来理解，就是一个在环境感知的基础上，深度融合了计算、通信和控制能力的可控可信可扩展的网络化物理设备系统，它通过计算进程和物理进程相互影响的反馈循环实现深度融合和实时交互来增加或扩展新的功能，以安全、可靠、高效和实时的方式监测或者控制物理实体。
对信息物理融合系统(CPS)的初步学习共37页
谢谢！
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61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿
文 家 。汉 族 ，东 晋 浔阳 柴桑 人 （今 江西 九江 ） 。曾 做过 几 年小 官， 后辞 官 回家 ，从 此 隐居 ，田 园生 活 是陶 渊明 诗 的主 要题 材， 相 关作 品有 《饮 酒 》 、 《 归 园 田 居 》 、 《 桃花 源 记 》 、 《 五 柳先 生 传 》 、 《 归 去来 兮 辞 》 等 。
对信息物理融合系统(CPS)的初步学 习
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无
游
氛
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高
风
景
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7、翩翩新 来燕，双双入我庐 ，先巢故尚在，相 将还旧居。
8
、
吁嗟ຫໍສະໝຸດ 身后名，
于
我
若
浮
烟
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9、 陶渊 明（ 约 365年 —427年 ），字 元亮， （又 一说名 潜，字 渊明 ）号五 柳先生 ，私 谥“靖 节”， 东晋 末期南 朝宋初 期诗 人、文 学家、 辞赋 家、散
信息世界和物理世界的深度融合浅谈CPS及其应用的论文
信息世界和物理世界的深度融合浅谈CPS及其应用的论文信息世界和物理世界的深度融合浅谈CPS及其应用的论文摘要：信息物理融合系统（CPS）是一种融合了计算、通信与控制的新型复杂嵌入式系统，系统中计算过程和物理过程在开放的环境下持续交互、深度融合与相互作用，一体化的实现开放嵌入式计算、网络化实时通信与远程精确控制等先进功能。
本文先介绍了CPS的概念及特性，然后分析CPS的典型应用场景：林业监控、精准农业、智能医疗等领域，在文章的最后部分对CPS的未来进行展望并指出发展方向。
关键词：信息物理融合系统；林业监控；精准农业；智能医疗1.什么是CPS信息物理融合系统，简称CPS，是一个包含了精确计算、网络以及动态的物理环境的复杂系统，通过计算、通信和控制等相关技术的相互协作，实现信息世界和物理世界的深度融合，实现大型系统的实时感知、动态控制和信息服务。
CPS强调的信息世界和物理世界的深度融合，尽量减少了人的参与，它可以自动的收集需要的信息，并传递给控制中心进行分析处理，再根据所作的决策，指挥传感器终端，做出响应，从而对物理环境进行改变。
这就是CPS区别于现有的系统的一个主要特点：反馈控制，接受物理世界的信息，经过处理后，再影响或改变物理世界。
2.CPS的应用2.1林业检测2.2精准农业精准农业PA是二十世纪八十年代初发展起来的一门新兴的跨学科综合技术，是当今农业发展的新潮流，是由信息技术支持的定位、定时、定量地实施现代化农业操作技术与管理的系统，其基本涵义是根据农作物生长的土壤性状，调节对农作物的投入，即一方面跟踪掌握土壤的变化，另一方面根据农作物的生产目标，以最少的或最节省的投入达到同等收入或更高的收入，并改善环境，高效地利用各类农业资源，取得经济效益和环境效益。
精准农业包括全球定位系统、农田信息采集系统、农田遥感监测系统、农田地理信息系统、农业专家系统、智能化农机具系统、环境监测系统、系统集成、网络化管理系统和培训系统。
信息物理系统的特征
信息物理系统的特征信息物理系统（Cyber-Physical Systems，CPS）是由计算和通信组件与物理组件相互交互构成的系统。
这些系统将计算、通信和控制功能深度融入到物理系统中，使得物理系统能够感知、理解和响应环境的变化。
1.综合性：信息物理系统融合了计算、通信和控制技术，具有综合的功能和性能。
它能够收集、处理和传输大量的数据，同时通过控制算法将这些数据转化为对物理系统的控制信号。
2.实时性：信息物理系统通常需要在实时环境下运行，对数据的采集和响应速度要求高。
它能够及时感知环境的变化，并根据变化调整物理系统的控制策略。
3.多样性：信息物理系统可应用于各种不同的领域，如智能交通、智能电网、智能制造等。
它能够适应不同领域的需求，灵活应用各种技术手段和算法。
4.可靠性：信息物理系统对于实时性、安全性和可靠性的要求较高。
它需要保证数据的传输可靠，控制算法的安全性，系统的稳定性和鲁棒性。
5.互联性：信息物理系统通常是由多个分布式系统组成，这些系统往往是网络化的，能够通过网络相互连接，并且能够和互联网进行通信。
这使得信息物理系统能够获取远程数据，并将控制信号传输到远程设备。
6.复杂性：信息物理系统通常具有高度复杂的结构和关联，由多个软硬件组件组成。
它们需要智能的协调和管理，以实现系统整体的高性能和高效能。
7.自适应性：信息物理系统能够在运行过程中根据环境的变化和任务的要求进行自适应。
它可以通过学习和优化算法来适应不同的工作场景和任务需求。
8.安全性：信息物理系统需要保证数据的安全性和系统的安全性。
对于数据的传输和存储，它需要采用安全的加密和认证机制。
对于系统的控制和操作，它需要有安全的访问控制和权限管理。
总而言之，信息物理系统是一种融合了计算、通信和控制技术的系统，具有综合性、实时性、多样性、可靠性、互联性、复杂性、自适应性和安全性等特征。
通过这些特征，信息物理系统能够实现对物理世界的感知、处理和控制，为许多领域的自动化和智能化提供了技术支持。
信息物理系统
•
21世纪是信息产业突飞
猛进的时代，层出不穷的技术
突破与创新正不断地改变着人
类的生态环境。互联网技术改
变了人类通信和管理信息的方
式；信息技术使人类管理物理
环境的方式改变；物联网技术
让人类主动地全方面感知，实
现智慧的感知生活；信息物理
系统技术在环境感知的基础上
实现人、机、物的互联与深度
文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。
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CPS发展
• 2005年5月，美国国会要求 美国科学院评估美国的技术
竞争力，并提出维持和提高 这种竞争力的建议。5个月 后，基于此项研究的报告
《站在风暴之上》问世。在 此基础上于2006年2月发布 的《美国竞争力计划》则将
• 但是，这些控制系统基本是封闭的系 统，即便其中一些工控应用网络也具 有联网和通信的功能，但其工控网络 内部总线大都使用的都是工业控制总 线，网络内部各个独立的子系统或者 说设备难以通过开放总线或者互联网 进行互联，而且，通信的功能比较弱。 而CPS则把通信放在与计算和控制同 等地位上，这是因为CPS强调的分布 式应用系统中物理设备之间的协调是 离不开通信的。
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CPS的意义
• CPS的意义在于将物理设备联 网，是连接到互联网上，让物 理设备具有计算、通信、精确 控制、远程协调和自治等五大 功能。CPS本质上是一个具有 控制属性的网络，但它又有别 于现有的控制系统。CPS则把 通信放在与计算和控制同等地 位上，因为CPS强调的分布式 应用系统中物理设备之间的协 调是离不开通信的。
CPS信息物理系统介绍
课程设计课程名称新技术专题题目名称CPS信息物理系统学生学院专业班级学号学生姓名指导教师2014年12 月12 日目录一、CPS系统定义与意义 ------------------------------------------- 31、CPS系统定义---------------------------------------------- 32、CPS的意义------------------------------------------------- 3二、嵌入式系统、物联网、传感网和CPS的区别和联系--- 4三、CPS技术特点 ---------------------------------------------------- 4四、CPS研究热点 ---------------------------------------------------- 4五、CPS基本功能单元与系统架构 ------------------------------- 51、CPS基本功能单元---------------------------------------- 52、系统架构---------------------------------------------------- 6六、CPS在智能电网上的应用 ------------------------------------- 71、智能电网定义 -------------------------------------------- 72、CPS在智能电网中的优势------------------------------- 7七、CPS的发展与展望 ---------------------------------------------- 71、CPS发展---------------------------------------------------- 72、CPS研究展望---------------------------------------------- 8八、CPS的机遇与挑战 ---------------------------------------------- 9九、CPS相关实例实例 ---------------------------------------------- 9一、CPS系统定义与意义1、CPS系统定义信息物理系统（CPS,Cyber-Physical Systems ）是一个结合电脑运算领域以及传感器和致动器装置的整合控制系统。
【新思考】摸清信息物理系统（CPS）安全的脉搏提升安全性的新方式
【新思考】摸清信息物理系统（CPS）安全的脉搏提升安全性的新方式信息物理是一个描述我们正在进入的一种新环境的恰当用语，在这个环境下机器根据实时反馈的信息自动地、快速地运行。
对于产品经理来说，他们将一套工程解决方案的设计实施与客户及市场的需求结合在一起，他们明白信息物理产生的影响是至关重要的。
当考虑工厂中是否需要无线接入，以及便利性是否要为安全性让路的时候，领导者们需要学会判断应该对设备通讯模块采取何等程度的安全措施。
1摸清信息物理系统安全的脉搏为什么了解信息物理的特性很重要？想一下那些依赖信息物理互动性的关键服务。
最典型的例子莫过于心脏起搏器，很难找到与我们生活更加息息相关的例子了。
据美国心脏协会统计，全球超过300万人依赖心脏起搏器活着，而每年新增的植入者约为60万。
信息物理设备管理人体内的电脉搏，并连接到外部的远程系统用于诊断和调整。
当考虑到信息物理系统所在的位置不同时，安全就具有了不同的含义。
另外的一些信息物理系统在发展的同时管理并影响着人们的日常生活，例如自动驾驶车辆，预计在未来5年内每年会增长134%。
新型的信息物理系统为很多未来科技的实现提供了支撑，但同时也需要更好的保护。
对于信息物理系统的依赖也带来了各种各样的风险。
这就是产品经理、设计师、研发人员、以及任何管理这类产品发布的人需要知道如何在信息物理时代按照轻重缓急采取安全措施的原因之一。
他们对于信息物理的行为模式和使用方面所进行的考虑越早，排除漏洞和产品使用不当的可能性就越早。
2提升安全性的新方式信息物理系统与日常生活息息相关，并且需要新的安全方式。
产品经理通常会迫于市场压力而先把产品推向市场，很多产品经理可以列举出为了获得有限的保护而权衡便利性和价格的例子。
考虑到对信息物理系统的依赖不断增强，这种权衡可能会带来严重的后果。
在能源领域，海上钻井平台曾经一度“与世隔绝”，不能与其他系统连接。
我们都知道今天情况已经不同了，因为使用了远程访问和多个供应商接入点。
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CPS由传感器节点、执行器节点、传感器与执行器组合节点、计算系 统和控制系统组成。传感器节点、执行器节点、传感器与执行器组合节点分 布在物理世界，实现对物理世界直接感知，并通过操作物理世界的对象正确
网络层
• 网络层包括卫星通信，基站通信和其他的通信方式。 所有物理层的设备通过网络层共享信息。比如，为了预测 方便的行驶计划，一辆智能汽车不仅通过自己的传感器来 获得周围环境信息，也能接收到其他车辆传感器通过网络 层传送的地理环境信息。屏蔽了不稳定的物理层，网络层 为应用层无缝地连接到共享资源网络,为用户提供即插即 用，完全透明的服务的方式。
合并任务层:通过多个任务的数据连接减少通 信开销。
• 把几个短的数据包集合成一个长包的包联合技术可以 在任务合并层减少通信开销。由于数据连接，OBE工作周 期和通信负载可以被减少，这样就延长VANET网络的寿 命。为了减少延迟，可以在任务合并层中通过复制MA来 同时执行多个任务，这样能减少所有任务的执行时间。因 为复制MAs会带来额外的开销，合并任务区域的MA的数 量数量应该取决于于应用程序的需求来认真考虑(例如,十 字路口的交通安全、危险道路的交通安全)。
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2. 实时功能：我们必须确保实时性能满足特殊应用 程序的要求。然而，MAs执行操作是与移动，通信，控制 ，安全，以及额外的负载运行相关的。因此需要一个解决 方案，比如更好的沟通机制和多中心的协调机制。
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3. 安全和隐私的挑战：由于遥感数据不再是由本地 设备保存，安全与隐私问题变得更加重要。MAs和一些机 器(如OBE（道路设施）），很容易受到威胁。安全问题 一直是一个热点和研究的难点。
三、学习心得及其计划
• 1，多看 • 2，多翻译 • 3 ，多讨论
谢谢！ 祝大家学习进步，生活愉快！
对信息物理融合系统的初步学习
汇报人：蔡易席பைடு நூலகம்
汇 报 目 录
1 CPS简介
2
对CPS的简单的认识 3 学习心得与工作计划
一、CPS简介
1.CPS的基本概念
CPS是一种大规模、分布式、异构、复杂的，以及深度嵌入 式的实时系统，是当今最前沿的交叉研究领域之一，涉及计算科学
、网络技术、控制理论等多个学科，被普遍认为是计算机信息处理
《Mobile Agents for CPS in Intelligent Transportation Systems》
本文主要介绍的是：基于信息物理融合的移动代理 的智能交通系统。
由于CPS本身具有的大规模的特点，使用移动代理技术（MA） 可以促进CPS的性能。在本篇论文中，我们首选介绍了CPS，MA， ITS（智能交通系统）的概念和理论。然后，我们提出了ITCPS（智 能交通信息物理系统）。在这个基础上，我们可以利用移动代理的三 个特性层（节点层，任务层，任务结合层）来减少信息的冗余和通信 开销。最后，我们概略地说了一下智能交通信息物理系统的所面临的 一些挑战。
什么是MA(移动代理技术）？
• 移动代理(MA)是计算机软件和数据的组合，它能够自主 地从一台机器迁移到另一个并且继续在机器上执行它的目 标，它具有自治性，社会性，学习性和最重要的流动性
• 基于信息物理融合的移
动代理技术是否具有可 行性？
在CPS中使用移动代理的可行性表现在以下5个方 面：
1. CPS存在大量的数据传输，而MA（移动代理技术）可以 移动到机器上来进行计算，减少网络负担。 2.CPS由多元化的异构网络组成的，而MA（移动代理技术 ）善于执行并行处理多个机器上异构网络。 3.CPS能自主适应外部自然环境的变化,而MA可以根据机器 环境的状态作出反应。
究工作分为7类：CPS的系统模型、CPS上数据传输与管
理技术、CPS的能源管理、CPS的系统安全、CPS软件设
计技术、CPS控制和CPS应用系统。
CPS模型的研究 由于CPS通常是应用驱动的，因此目前人们对CPS 模型的研究基本上都是针对某些具体的应用或者CPS的某 个侧面，主要包括CPS的事件模型、实时性与可靠性模型 ，物理系统模型。
• 4. CPS需要满足可靠性要求，而MA（移动代理技术）可 以承受网络故障并且可以在没有建立一个网络连接的情况 下进行操作。
• 5. CPS包括各种各样的应用程序，MA（移动代理技术） 的使用可能会减少应用程序的部署并且提高移植性，因而 维护就灵活了。
智能交通信息物理系统（ITCPS)
• 简单地说就是把CPS运用到交通系统中，使交通系统变的 智能，从而更好地为人类服务。 • ITCPS是典型的CPS系统，它具有CPS的典型特征，如高 灵活性、安全性、稳定性、可靠性、高效性和无缝耦合性 。
应用层
• 应用层是面向用户的应用服务。智能并不意味着排除 人，只是以便更好地为人民服务。应用层是直接与人交互 的部分；它需要考虑用户的一些体验感，如舒适性、可用 性和正确性等。
案例研究:使用移动代理技术的ITCPS
• 在ITCPS中，车辆配有车载设备(OBE)，这些设备包 括计算、定位、传感和无线通信设备。因此，这些车辆能 够与其他装备车载设备（OBE）的车辆以及用同样设备的 道路设施连接交流。因此，这些组件形组成了车载自组网 (VANET)，车辆将通过这个网络连接能够彼此“交谈”。 属于无线传感器网络的VANET的带宽通常是远低于有线 网络。然而，ITCPS会有频繁的任务进程，并且它产生的 大量数据可能会超过无线网络容量的。
地控制物理世界。计算系统完成CPS要求的各种计算任务，提供各种服务，
确定对物理世界的控制策略，协调各个执行器对物理世界的对象执行正确操 作，实行对物理世界的协同控制。CPS的通信网络可以逻辑地视为由传感器 网络、执行器网络、计算机网络构成的组合通信网络。
3. 嵌入式系统、物联网、传感网和CPS 的区别和联系
• 在图2中，RSE（道路设施）可以根据特殊应用需求（ OBE，车载设备）分配MA的处理代码(如测量路面条件等 )。在OBE中的MA根据应用程序中的要求处理当地原始数 ，传输、提取和发送相关的信息。这样可以减少数据的传 输量。
任务层:通过数据聚合消除空间冗余
• 当它在任务区域中访问每个目标OBE时，MA（移动 代理技术）聚合个体传感数据。比如说导航，RSE分配给 MA一个单对单进程来访问OBE并且聚合个体位置的数据 来实现精确定位。
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4. 标准的发展：ITCPS应用程序依赖于许多技术， 跨越多个行业。因此，它需要标准化的范围大于任何传统 标准的标准化范围。
结论
• 近年来，CPS已经成为一个跨学科的前沿领域。在这 篇文章中,我们首先研究了CPS，MA，ITS的概念和特点 。接下来，我们提出ITCPS的结构。然后,通过ITCPS的 移动代理的情况，我们说明了如何利用移动代理在三个层 次(节点层，任务层，任务合并层)来减少冗余的信息和通 信开销。最后，我们提出了相关研究面临的一些挑战。
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MA(移动代理技术)是一个过程，一个可以从一个环 境到另一个环境继续传输数据，保持数据完整，并在新环 境中保存执行能力的一个过程。MA执行并行处理多个异 构网络机器。并根据机器环境的状态做出反应。因此， MA可以降低应用程序的部署，提高可移植性，并且保持 了稳定性。总之，MA拥有移动性，自主性，,协作和智能 性。因此，在VANET中利用移动代理技术能有效减少冗 余信息和通信开销，从而降低网络负载。
超过了物联网、传感网所要求的。
4. CPS 的挑战 1）“感” 2）“联” 3）“知”
感知受限，传感失协 服务质量，网络可控 数据存储，查询，分析，挖掘
4）“控”
实时，准确，无误
二、对CPS的简单认识
• 目前国际上的CPS研究工作刚刚开始，研究工作仅 触及CPS的少数几个方面，研究成果还比较少。现有的研
ITCPS的体系结构可以分为三种层
物理层
• 在ITCPS中，汽车、道路设备不再仅仅是一个简单的 机械设备，而是将嵌入大量的传感器，计算器和控制器。 很多智能交通设备分布在周围的环境中，比如智能汽车、 智能交通灯，智能道路、智能桥等等，它们直接与物理环 境进行交互。这些交通工具设备具有传感、计算和控制功 能并且构成了ITCPS的物理层。
• 嵌入式( Embedded System) 系统是软件和硬件的综合体，在某些情况下，还可以包括机械装置 。传统的物理设备通过嵌入式系统来扩展或增加新的功能，其形成的系统基本上是封闭的系统，在
一些工控网络中，有可能采用工业控制总线进行通讯，但其通信功能较弱，网络内部难以通过开放
总线或者互联网进行互联。 • 物联网( The Internet of Things) 就是“物物相连的互联网”，物联网的概念在1999 年已经提 出，其定义是: 通过射频识别( RFID) 、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备 ，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位 、跟踪、监控和管理的一种网络。物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和 扩展的网络，在物联网中，用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通讯。 • 传感网( Sensor Network) 节点是传感器，通过自组织的方式构成无线网络，感知的对象是诸如 温度、湿度、噪声、光强度、压力、土壤成分、移动物体的大小、速度和方向等物理属性，实现特 定区域的监测。 • CPS 简单的说，就是开放的嵌入式系统加上网络和控制功能，其核心是3C 融合、自主适应物理环 境的变化，其中网络的功能主要是为了实现控制的目的，和一般意义上的网络有区别。物联网、传 感网所擅长的是基于无线连接，主要实现的是感知，这对于CPS 来说太过简单，CPS 需要实现的 是感控，也就是说，CPS 不仅仅实现感知功能，还需要实现控制，其对设备计算能力的要求远远
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如图2所示，RSE(道路设施）让MA执行一个特殊任 务：做一个服务器。MA应该根据服务需求(如：数据交付 延迟)，网络特性调整自己的行为，在增加网络寿命的同 时，仍满足这些服务的需求。MA致力于减少信息冗余和 通信开销，在三个层延长VANET网络的寿命。