信息物理融合系统新技术的应用
计算机学院
综合性实验报告
课程名称：计算机软件平台技术
开课学期：2015-2016学年第2学期
实验题目：信息物理融合系统建模与验证方法研究课题
软件平台技术综合设计性实验
自选一
一、实验目的与要求
1、了解信息物理融合系统新技术的应用.
2、熟悉CPS的建模与验证方法
3、掌握CPS的模型检验与定理证明
4、熟悉CPS的分析和设计
5、了解CPS在引入时间特性后工业软件工程的严格方法验证分析方法
6、掌握物联信息感知运动时动态性验证和能量控制
二、实验内容与安排方式
1、实验内容与要求：
（1）CPS的体系结构与特性分析
1）阐述CPS的基本特性（包括信息与物体高度集成性、深度嵌入与连通性、事件驱动性、领域相关性、可靠性、实时性、适应性、并发性、异质（构）性、
自治性、分布性、安全性、动态重组和重配置、能量控制等功能特性及其非功
能特性）集成性。物流信息的基本特点就是信息量大，每个环节都需要信息输入，并产生新的信息进入下一环节。所涉及的信息需要集成，并使其产生互动，实现资源共享、减少重复操作、减少差错，从而使得信息更加准确和全面。
与嵌入式系统相比，嵌入式系统侧重在处理器上运行，是一种在有限资源环境下的优化技术。CPS是计算与物理成分的集成，相当于嵌入式系统+网络+控制，是嵌入式系统的发展
方向和研究热点。CPS将计算和通信能力嵌入到传统的物理系统之中，导致了计算对象的
变化。它将计算对象从数字的变为模拟的，从离散的变为连续的，从静态的变为动态的。
它作为计算进程和物理进程的统一体，是集成计算、通信与控制于一体的下一代智能系统。
事件驱动性：物理环境和对象状态的变化构成CPS事件，触发事件——感知——决策——
控制——事件的闭环过程，最终改变物理对象状态
领域相关性：CPS的研究必须着眼于工程应用领域，诸如汽车，石油化工，航空航天，制
造业，民用基础设施等，要着眼于这些系统的容错，安全，集中控制和社会等方面会如何
对他们的设计产生影响
异构性:Cps包含了许多功能与结构各异的子系统，各个子系统之间要通过有线或无线的通
信方式相互协调工作
安全性：CPS的系统规模与复杂性对信息系统安全提出了更高的要求，更重要的是需要理
解与防范恶意攻击通过计算机进程对物理进程的严重威胁，以及CPS用户的被动隐私暴漏
等问题
物理信息融合
《信息—物理融合系统》系列论文阅读报告 ACM Matrix_68 一.论文的基本信息 篇名：信息—物理融合系统 著者：何积丰李宣东 刊名：中国计算机学会通讯 卷期：第九卷第七期 出版年月：2013年7月 二.论文要解决的问题及其重要性 1.问题： 信息—物理融合系统(cyber physical system,CPS) 与传统的嵌入式系统不同，着重考量计算部件与物理环境的有机融合，将现有的独立设备进行智能化连接，实现自适应的组网与交互，从而使系统之间实现相互感知、有效协同，根据任务需求对计算逻辑进行自动调整与配置。计算设备可以更精确地获取外界信息并实时做出针对性、智能化的反应，提高计算性能与质量，提供及时、精确、安全可靠的服务与控制，实现物理世界与信息世界的整合与统一。 2.重要性： CPS 自提出以来，短短数年间就获得国内外大量专家、学者的关注，被视为继计算机、互联网之后的又一重要里程碑，是国际信息技术竞争力新的制高点之一，被认为是未来20 年、乃至21 世纪最重要且最有可能改变人类社会的研究领域之一，具有重大战略意义。 三.论文介绍的主要内容以及解决方案 1.CPS行为建模及其仿真验证 建模方法：通过扩展传统的计算模型，使其具有同时描述计算过程和物理过程的能力，从而支持对CPS 行为的描述。基于服务的CPS 行为融合建模是将面向服务的建模方法引入CPS 建模之中，将物理过程、交互过程以及计算过程以服务的形式进行封装和集成，实现计算过程和物理过程的异构集成。将CPS 自底向上分为物理层、控制层和服务层。控制层是系统设计的关键，它从物理层得到服务请求，向服务层查询或者更新服务，之后再反馈给物理层，实现计算和物理的融合。黄健基于面向服务的体系结构的思想对CPS 中物理实体提供的服务进行建模，将物理实体作为服务的提供者，通过对物理实体的情景信息建模来解决物理实体提供服务的动态性和不确定性问题。
企业信息化系统集成建设方案只是分享
企业信息化管理系统建设方案 最大限度的提高管理效率，实现办公自动化，最小的投资换回最高的回报。
目录 第1章云终端系统 (3) 1.1 企业信息技术的发展 (3) 1.2 PC机模式的弊端 (3) 1.3 云终端企业办公网络解决方案 (3) 1.4 云终端方案和标准PC方案预算对比 (5) 1.5 方案图解 (7) 1.6 云终端产品简介 (7) 1.7 服务器配置要求 (9) 第2章GPS汽车定位系统 (10) 2.1 GPS车辆监控管理系统工作原理 (10) 2.2 系统功能 (10) 2.2.1实时定位 (10) 2.2.2超速报警统计 (11) 2.2.3疲劳驾驶报警 (11) 2.2.4轨迹回放 (12) 2.2.5轨迹分析 (12) 2.2.6定点搜车 (13) 2.2.7停车数据统计 (13) 2.2.8应急报警 (14) 2.2.9进出站场统计 (14) 2.2.10里程统计 (15) 2.2.11速度曲线图 (15) 2.2.12线路偏离报警 (16) 2.2.13图片传输 (16) 2.2.14视频录像 (18) 第3章一卡通系统 (19) 3.1 一卡通系统概述 (19) 3.2 网络结构说明 (20) 3.3 软件体系架构 (20) 3.4 质量保证体系 (22)
3.5 售后服务承诺 (23) 第一章云终端系统 1.1 企业信息技术的发展 随着现代信息技术的飞速发展，越来越多的用户更加注重自身信息架构的简便易用性、安全性、可管理性和总体拥有成本，企业也不例外。近年来，信息化建设发展迅速，企业网络不断完善。 但是，现阶段一些企业电脑网络的建设，大都采用单独享用各自PC机的模式，而PC 机模式具有采购部署成本高、大量PC机资源闲置浪费、后期管理维护困难、安全性差等诸多问题。因此，如何能够构建一个低成本、易于管理、安全性高的企业网络一直是企业信息化的焦点。 1.2 PC机模式的弊端 （1）PC造价高昂 企业网络具有人员用机数量较大的特点，一般10-150台不等，采购众多PC机成本高昂，而安装软件需要同等数量的LICENSE，进一步增加成本，并且在每次的电脑升级换代和维护过程中，都需要企业投入较大的资金，应用的成本较高。 （2）管理维护困难 企业网络的主要使用对象为办公人员，而这些办公的计算机专业技术水平通常不高，这便增加了管理人员对PC终端管理的复杂性；另外，随着企业息化建设的逐步深入，PC 终端需要配合企业的应用系统建设，进行系统的升级和更新，而每次系统升级或更新，都需要庞大的处理工作，不可避免地增加了系统的维护工作量和开销。 （3）安全性差 PC终端本地拥有存储，办公人员可以随意安装各类软件，容易受到病毒攻击，系统安全性较差。 （4）噪音辐射功耗大 传统PC功耗在200W/小时左右，耗电量大，机箱风扇运行噪音干扰也较为严重，另外机体辐射较强，对人体健康不利。 （5）整洁度不高 整洁的办公环境能给工作人员带来轻松愉快的心情，从而使得办公效果更佳。当前办公空间十分有限，分配用于办公网络的空间不会很大，而PC机占用空间较大，在一个有限的空间内部署多台PC会影响办公环境的整洁和美观。
信息化系统应用范围及效果
银晨太阳能科技有限公司信息化系统应用范围及效果 一、公司概况 银晨太阳能科技有限公司是一家专业从事各类医药产品、保健品、医疗器械、中药材及饮片批发、零售经营的企业。目前有一个批发部和五间大型医药零售超市、一间医疗器械专卖店、一间中药配方、一间加盟店。 二、信息化系统启用之前存在问题： 【1】、各个连锁店独立服务器和数据库，配备仓库管理人员和仓库，增加企业经营成本； 【2】、无法实时传递数据，导致企业内部存在各种‘信息孤岛’，企业各部门根本无法协同作业。例如，货物到了仓库无法实时让业务及采购人员等知道，这样导致增加大量的沟通成本。 【3】、盘点环节几乎没有而且也数据不准确，导致库存占用大量资金；也无法及时处理临近失效期的药品。 【4】、半手工操作和传统管理模式导致效率低下－－操作效率低、管理效率低、监控效率低。 【5】、由于数据不实时，导致总部与配送中心、各连锁店上下沟通困难，连接反映速度慢，不易实时发现问题。 【6】、前台收款流程不严密，导致收款严重不符；（平均每班相差1000元）。【7】、由于数据不准确，导致门店需要配置一个‘周转仓’，使企业的有效经营面积被占有。 三、解决方案：
【1】、取消各个分店数据库，统一在总部，各分店仓库和仓库人员逐步撤销；【2】、全部分店和仓库制定完善盘点流程，配备盘点机。经过几次盘点，现在员工已经掌握正确的盘点方法，目前已经可以做到每月快速盘点一次，及时检查库存准确性。 【3】、全面启用电脑信息化管理，反复探讨，重组业务流程，制定符合医药经营特点的业务流程； 【4】、各分店前台和总部实时联网，销售数据实时传输至总部，大大方便了总部决策层对问题的发现和实时解决，提高了效率； 【5】、前台制定了完善的收款流程，实现了现金与电脑流水帐平衡； 【6】、通过不断修改，设定各个货位的库存上限和下限，使库存占压资金大大减小。 【7】、总部可以实现电脑自动补货；大大减少在补货环节投入的人力。 【8】、仓库实现药品批号管理，降低药品失效率； 四、实施效果 【1】、每次的盘点的损溢率不断降低。现在已经达到每个分店的平均损溢两至三百元。 【2】、各个货位的库存上限和下限的设定，降低了企业的库存积压资金，各个分店报货统一实现电脑自动化，配送中心每天平均配送两次，各个分店之间的调拨基本不存在。为企业一年节省的成本＝库存积压资金 500万×1％＝5万。【3】、各分店取消了仓库人员及门店后台录入人员，为企业一年节省的成本＝ 5个门店× 2人× 2000 × 12月＝ 24万。 【4】、各门店取消了周转仓，使分店经营空间最大化利用。为企业一年带来的收
教学信息化应用系统和管理信息化试点方案
教学管理信息系统建设与应用试点项目实施方案 安陆市中等职业技术学校 2014年９月我校被湖北省教育厅确定为教学管理信息系统建设与应用项目试点建设单位，为全面落实鄂教职成〔2014〕９号文件精神，提升我校教育管理信息化应用水平，提高我校教学和管理的质量,切实发挥信息技术在教育改革中的作用,为经济社会发展培养实用型技能人才,特制定“教学管理信息系统建设与应用”试点工作实施方案。 一、概述 １、项目名称：教学管理信息系统建设与应用试点项目 ２、学校概况 （1）基本情况。安陆市中等职业技术学校坚持以职业教育为主体，走出一条改革发展之路，被认定国家级重点职业学校、国家示范中职学校，是共青团中央等七部委联合表彰单位、湖北省职业教育先进单位、全国61个新型农民工培训点成员单位，拥有包括计算机及应用、农业机械精加工、机械制造技术、会计电算化四个省级重点（骨干）专业在内的十二个专业。学校占地面积205.3亩，建筑面积87342平方米，在校生规模2360人，专任教师217人，“双师型”教师108
人，拥有各类实验实训室35个（含生产性实训车间3个），设备总值1580 万元。，建有国家级计算机应用及软件技术实训基地和省级电子技术应用实训基地各一个，校园网经中国电信接入INTERNET，出口带宽为100M，实现了校园网内互联互通，连续两年被评为“全国计算机核心技能大赛十强院落校”。时任省委书记罗清泉、孝感市委书记陶宏多次莅临学校检查指导工作，并寄予了殷切希望。“上安职，学技能，升大学，走天下”成为社会的共识。 （2）负责人情况。①主要负责人：罗明发，男，1964年出生，中学高级教师，学校党总支书记、校长，长期从事职业教育管理研究工作，参编出版中职教材3本，发表多篇学术文章，是孝感市职业教育领域专家。项目负责人：施晓纹，男，1965年出生，中学高级教师，学校副校长兼工会主席，湖北省机电教研中心组教研员，发表多篇教学论文，参编出版专业教材一本，参加国家级课题二项并顺利结题，被评为“安陆市十大名师”、“安陆市专业技术拔尖人才”、安陆职教领域的“土专家。②信息化实体性职能部门及负责人：学校信息化实体性职能部门为信息网络技术中心，中心主任董申平，男，1968年出生，中学一级教师，信息技术专业教研室主任，编写出版教材2本，参与国家级课题一项并顺利结题，参加了国家级骨干教师培训，是孝感、安陆两级技能大赛首席评委，孝感市、安陆市优秀教师。３、试点工作目标、内容和期限 加快学校信息化基础设施建设，充分利用信息技术将学校的教
信息化系统集成监理方案(技术标)
某某 信息系统工程监理方案网络系统集成监理方案 某某 2005年10月14日
一、监理工程概况 1、工程名称：某某信息系统工程——网络系统集成 2、工程地点： 3、建设单位： 4、设计单位： 5、承建单位： 6、监理单位：某某 二、监理依据 1GB/T 9837.1-4—1998 信息技术开发系统互连基本参考模型 2GB/T17967—2000 信息处理系统开放系统互连基本参考模型 3GB/T17969—2000信息处理系统开放系统互连 OSI登记机构的操作规程 4GB/T 16646—1996信息技术开放系统互连局域网媒体访问控制（MAC）服务定义 5GB/T 15629.1—2000信息技术开放系统互连局域网特定要求 6GJ014—1995 通信机房环境条件 7GA/T75—1994 安全防工程程序与要求 8GB17859－1999计算机系统安全保护等级划分准则 9GB/T 50311-2000建筑与建筑群综合布线系统工程设计规 10GB/T 50312-2000建筑与建筑群综合布线系统工程验收规 11YD/T1240—2002 接入网设备测试方法—基于以太网技术的宽带接入网 12GB/T17544—1998 信息技术软件包质量要求和测试 13YD/T869—1996 用于局域网分组交换公用数据网互联的网桥/路
由器接入分组交换公用数据网技术要求和测试方法 14GB/T19001—1994 质量体系、设计、开发、生产、安装和服务的质量保证模式 三、监理方案 1、工程项目监理容 ●工程事实管理的组织结构 ●工程文档的管理与控制 ●工程方案的设计 ●工程实施的准备也组织 ●工程实施过程的控制 ●工程实施的检查 ●设备到货和装调 ●不合格工程的控制 ●工程的审核与评审 ●工程的验收与交接 ●工程的质量监控 ●人员的培训 2、项目监理程序 计算机网络工程建设监理一般按如下程序进行： 需求分析方案论证—招投标—现场监理—测试—验收 1）需求分析方案论证阶段的监理： a)检查承建方（或项目设计方、投标方，下同）对业主现状的描 述文档，描述是否真实、到位。 b)检查承建方对业主现有网络系统的分析文档，对业主现有系统
信息物理融合系统的特性_架构及研究挑战_许少伦
收稿日期：2013-05-02；修回日期：2013-06-24。 基金项目：国家863计划项目（2012AA050803）；新能源电力系统国家重点实验室开放课题（LAPS13009）。 作者简介：许少伦（1978－），男，山东临沂人，工程师，博士研究生，主要研究方向：信息物理融合系统、SCADA 、智能电网；严正（1964－）， 男，江西赣州人，教授，博士生导师，主要研究方向：电力系统优化运行、电力系统稳定分析、智能电网；张良（1990－），男，山东济宁人，硕士研究生，主要研究方向：电力系统分析和计算；唐聪（1988－），男，江苏南通人，硕士研究生，主要研究方向：电力系统分析和计算。 文章编号：1001-9081（2013）S2-0001-05 信息物理融合系统的特性、架构及研究挑战 许少伦 1，2* ，严 正1，2 ，张良1，2 ，唐 聪 1，2 （1．电力传输与功率变换控制教育部重点实验室（上海交通大学），上海200240； 2．上海交通大学电子信息与电气工程学院，上海200240） (*通信作者电子邮箱slxu@sjtu．edu．cn) 摘要：近年来，信息物理融合系统（CPS ）已成为国内外学术界和科技界研究的重要方向，被认为是继计算机、互 联网之后世界信息技术的第三次浪潮。CPS 是一个多维、 异构、深度融合的开放式系统，涉及计算机、通信、控制等多个学科的知识， 由于各个学科领域在研究理论和方法上存在明显不同，所以给CPS 的应用研究带来了极大的挑战。基于此背景，从整体的角度对CPS 进行综合阐述，首先介绍CPS 的定义、主要特性以及国内外的应用研究现状，之后阐述CPS 的典型组成架构、抽象框架以及CPS 节点的主要构成，最后以电力、能源行业的CPS 应用研究为主线，从系统理论基础、建模、仿真、设计开发以及其核心组成部分（计算、通信、控制）等多个方面论述了目前CPS 研究过程中所面临的主要挑战和初步解决方案。 关键词：信息物理融合系统；系统架构；信息抽象；CPS 节点；网络融合中图分类号：TP393 文献标志码：A Cyber physical system:features，architecture，and research challenges XU Shaolun 1，2* ，YAN Zheng 1，2，ZHANG Liang 1，2，TANG Cong 1，2 (1．Key Laboratory of Control of Power Transmission and Conversion，Ministry of Education (Shanghai Jiao Tong University )，Shanghai 200240，China ; 2．School of Electronic Information and Electrical Engineering，Shanghai Jiao Tong University，Shanghai 200240，China ) Abstract:In recent years，Cyber-Physical System (CPS)has become an important research direction of the academic and scientific fields．It is considered to be the third wave of the information technology．CPS is a multi-dimensional，heterogeneous，deeply integrated open system，including lots of knowledge from domains of computer，communication and control．The significant differences in the theory and methods of these subjects bring great challenges to the research of CPS．Based on this，the definition，main features and the domestic and international research status were introduced．Next，the system architecture，abstraction strategy and CPS node module were illustrated．Finally，taking the research on the power and energy industries as the main line，the research challenges in system theory，modeling，simulation，design，development of CPS and its core components (computing，communication and control)were presented in detail． Key words:Cyber-Physical System (CPS );system architecture;information abstraction;CPS node;network convergence 0引言 随着计算机技术、网络通信技术的发展，以及现代工业需 求的提高， 对物理设备提出了信息化和网络化的需求，由于传统的嵌入式系统是封闭的，并没有外留运算接口，不能满足现在物理设备可控、 可信和可扩展等功能需求，这使得对计算单元与物理对象通过通信网络高度耦合的大型复杂系统的研究出现并得到发展。这类集计算、通信和控制能力于一体的信息物理融合系统（Cyber-Physical System ，CPS ）已成为当今工业信息化发展的新趋势。 CPS 不同于现有的传感器嵌入式系统，也不同于传统的计算机控制系统，它是一种全新的设计理念，其建设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。 本文首先介绍CPS 的定义、特性以及国内外的应用研究现状， 之后阐述了CPS 的典型组成架构和CPS 节点，最后从多个方面论述了电力、能源等大型基础设施行业的CPS 应用研究过程中所面临的主要挑战。 1 信息物理融合系统概述 1．1 信息物理融合系统的定义 信息物理融合系统的概念最早是由美国国家基金委员会 于2006年提出，国内外的学者和研究机构分别从不同的角度对CPS 进行了描述，其中将比较综合、全面的说法简述如下： 美国国家基金委员会提出 ：“CPS 是一种计算资源和物理资源紧密结合和协作的系统。未来的CPS 在适应性、自主性、效率、功能、可靠性、安全性和可用性方面均将远远超过现 Journal of Computer Applications 计算机应用，2013，33(S2):1－5，45ISSN 1001-9081CODEN JYIIDU 2013-12-31 http://www．joca．cn
信息物理融合系统研究综述
第37卷第10期自动化学报Vol.37,No.10 2011年10月ACTA AUTOMATICA SINICA October,2011 信息物理融合系统研究综述 王中杰1谢璐璐1 摘要信息物理融合系统(Cyber-physical systems,CPS)是多维异构的计算单元和物理对象在网络环境中高度集成交互的新型智能复杂系统,具有实时、鲁棒、自治、高效和高性能等特点.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;其次,对CPS的系统构成进行了简要分析,讨论了CPS与相关技术的区别与联系;最后,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,高性能,嵌入式系统,网络控制 DOI10.3724/SP.J.1004.2011.01157 Cyber-physical Systems:A Survey WANG Zhong-Jie1XIE Lu-Lu1 Abstract Being a real-time and robust autonomous system with high performances,cyber-physical systems(CPS)are a kind of novel intelligent complex systems with di?erent scales of computation and physical components tightly integrated and interacted under the future networks.The notion and the characteristics of CPS as well as the development of this technology are?rst presented.Then,the technology framework of CPS and its relationship with other related systems and technologies are discussed.Finally,challenges to be dealt with for CPS are pointed out,and the future research directions are discussed. Key words Cyber-physical systems(CPS),real-time,high performance,embedded system,networked control 嵌入式技术、计算机技术和网络技术的发展,为人类的生活带来了极大便利.但随着硬件产品性能和数据处理能力的不断提升,网络通信技术的飞速发展,计算机系统的信息化与智能化,人们对于各种工程系统和计算设备的需求已不仅仅局限于系统功能的扩充,而是更关注系统资源的合理有效分配和系统性能效能的优化,以及服务个性化与用户满意度的提升.在这种需求的引导下,信息物理融合系统(Cyber-physical systems,CPS)作为一种新型智能系统应运而生,并引起了各国政府、学术界和商业界的高度重视. CPS可以理解为基于嵌入式设备的高效能网络化智能信息系统,它通过一系列计算单元和物理对象在网络环境下的高度集成与交互来提高系统在信息处理、实时通信、远程精准控制以及组件自主协调等方面的能力,是时空多维异构的混杂自治 收稿日期2010-04-14录用日期2011-05-17 Manuscript received April14,2010;accepted May17,2011 国家高技术研究发展计划(863计划)(2011AA040502),国家自然科学基金(71071116),上海市基础研究重点项目(10JC1415300)资助Supported by National High Technology Research and Devel-opment Program of China(863Program)(2011AA040502),Na-tional Natural Science Foundation of China(71071116),and Shanghai Key Project of Basic Research(10JC1415300) 1.同济大学电子与信息工程学院上海201804 1.College of Electronics and Information Engineering,Tongji University,Shanghai201804系统[1?2].CPS在功能上主要考虑性能优化,是集计算、通信与控制3C(Computation,communica-tion,control)技术[3]于一体的智能技术,具有实时、安全、可靠、高性能等特点.相较于现有的实时嵌入式系统和网络控制系统,CPS关注资源的合理整合利用与调度优化,能实现对大规模复杂系统和广域环境的实时感知与动态监控,并提供相应的网络信息服务,且更为灵活、智能、高效. CPS与人类的生活和社会的发展息息相关,是涵盖了小到纳米级生物机器人,大到全球能源协调与管理系统等涉及人类基础设施建设的复杂大系统. CPS的典型应用包括智能交通领域的自主导航汽车、无人飞行机;生物医疗领域的远程精准手术系统、自主计算与感控的植入式生命设备;以及智能电网、家庭机器人、智能建筑等,是构建人类未来智慧城市的基础. 本文对信息物理融合系统这一新兴技术进行了概述.首先,介绍了CPS的概念和特点,综述了CPS的发展现状和应用前景;其次,对CPS的系统构成和理论基础进行了说明,分析了现有的CPS架构,讨论了CPS与计算机系统、嵌入式系统、网络控制系统和物联网等技术的区别与联系;最后,分析了CPS研究所面临的挑战,并对CPS的技术发展和应用实现进行了展望.
新型智慧城市信息融合典型模型、常用算法
附录 A （资料性附录） 信息融合典型模型 A.1 DFIG2004 模型 DFIG提出了作为第三代信息融合系统雏形的DFIG2004和作为第三代信息融合系统典型代表的“用户-融合”模型。 附图1：第三代信息融合的DFIG2004模型 DFIG2004模型具有以下特征： a)将场景感知资源和任务管理纳入信息融合范围（称“６级融合”），从而将场景感知管理 与感知信息处理纳入一个整体结构中，更易于场景感知的统一控制和优化以及与场景应用的紧密耦合； b)将人的认知判定纳入信息融合范围，由人负责解决机器自动融合显示出的判定、选择与 优化问题（称５级融合），由人负责感知任务的规划并推断资源管理中的问题（称６级融合），即从“人在其外”迈向“人在其中”的信息融合。 DFIG2004模型对于人在信息融合中的作用并未描述清楚，仅为初步考虑。如将第５级融合仅表现为知识描述，即机器融合呈现给人的问题与人的思维判定采用统一的知识表述形式，以利于人与机器的一致理解。 A.2 用户-融合”模型
附图2 第三代信息融合的“用户-融合”模型 用户－融合模型中的５级融合在融合系统中的功能主要指人在人机界面上对系统的认 知交互功能。交互的依据是融合系统显示界面提供的融合信息、人（情报员、操作员和控制员）的经验与知识及其他来源信息，这些信息通过人的头脑思维与用户任务联系起来，对系统提供的信息进行修正、判断和选择，使融合信息质量和应用效能得以提升。由附图２可见：a)用户精炼向0级融合提供数据价值信息，支持０级融合优先收集和处理价值较高的数 据，提高０级融合对后续级别的支持效能。 b)用户精炼向1级融合提供优先级信息，指人对1级融合对象提供处理优先级，提升系统 对任务的支持度。 c)用户精炼向2级融合提供周边关系信息，是态势估计不可或缺的信息。态势估计实质上 是关系估计。无论是实体内部、实体间还是实体与外部环境关系，甚至实体属性的识别，都需要外部信息。如时空上聚集在一起的实体一般具有相同属性，例如增加道路信息后，在公路内的目标是汽车，而在公路外的目标可能是坦克，尽管它们距离很近。 d)用户精炼向3级融合提供意图信息，将己方场景意图或判断对手意图提供给融合系统， 可修正系统自动产生意图估计的不足或错误。 e)用户精炼向4级融合提供精炼效用信息，该信息指用户基于任务需求与融合系统（经与 用户交互）产生的诸级融合结果的差距，确定每一级别的融合规划需求，作为相应融合级别需达到的性能指标。有文献将该点作为资源管理对信息融合的多级控制功能来表述，反映了用户在融合过程精炼中的作用。 用户－融合模型未包含融合管理功能（感知资源和感知任务管理），以及用户精炼／过程精炼与融合管理功能的关系，DFIG2004模型对其进行了弥补。
信息物理融合在交通中的应用
信息物理融合在交通中的应用 徐国智 Cyber-Physical Systems Applied in Transportation Guozhi Xu 摘要：信息物理融合系统(CPS)是一类集成了计算系统、通信网络、传感器网络、控制系统和物理系统的新型互联系统。将CPS有效应用于交通运输能够提高道路安全与效率。交通信息物理系统作为信息物理系统在交通领域的具体应用，是下一代智能交通系统(ITS)发展的关键技术，具备CPS信息世界与物理世界深度融合的特点，为ITS的发展提供了新的思路和方向，受到越来越多研究机构和学者的关注。本文首先简要介绍CPS系统的定义、构成，对CPS在交通领域的应用进行了介绍，并探讨了实现交通CPS所面临的关键技术挑战。 关键词：信息物理融合系统；智能交通系统；应用；关键技术 ABSTRACT:Cyber-physical system(CPS) is a new kind of interconnected system which integrates the computer system, communication network, sensor network, control system and physical system. Applying the CPS to transportation could effectively improving road safety and efficiency. Transportation Cyber-Physical System is one of the important sub-syste ms of Cyber-Physical System, which is used in the field of Intelligent Transportation System (ITS). It has the characteri stic of CPS that computation world and physical world are deeply integrated, which provides new ideas and directions f or the development of ITS, and has aroused more and more concern by institutions and scholars. This paper introduces the definition and architecture of the CPS, then the CPS applications in the field of traffic are presented. At last the ke -y technology to realize traffic CPS and the challenges will be faced are discussed. KEY WORDS：cyber-physical system; intelligent transportation system; application; key technology 0 引言 随着物联网、传感器网络、嵌入式系统和计算智能等技术的发展，信息世界和物理世界的交互、协同和融合在不断加强。人们对于各种复杂系统和计算设备的需求已不仅仅局限于系统功能的扩充，而是更关注系统中各种计算元素和物理元素之间的紧密结合，以及在动态不确定事件作用下的相互协调。系统资源的合理有效调配和运行时的实时、可靠、高效，内部实体间平等有效的通讯以及各实体自主感知、自主调节和高度自治，正在成为新的需求。在这种需求的引导下，信息物理融合系统(Cyber－physical systems，CPS)作为一种新型智能系统应运而生[1,2]。CPS的理念最早由美国国家科学基金会(NSF)在2005年提出。根据NSF的定义[3]，CPS是将计算与物理资源紧密结合所构成的系统。更具体地讲，CPS是集成了计算系统、大规模通信网络、大规模传感器网络、控制系统和物理系统的新型互联系统。CPS应具有对大规模互联物理系统进行实时监视、仿真、分析和控制的能力，最终目标是使未来的物理系统具有灵活性、自治性、高效率、高可靠性和高安全性[3,4]。CPS的概念一经提出便得到了广泛关注，各国学者和科研人员从CPS的理论方法、相关组件、运行环境、系统设计和实现等不同层面对CPS进行了探讨，并在并在计算机、通信、控制、生物、交通、物流、制造、能源、医疗、军事、基础设施建设等多个领域展开了相关的研究工作[5-7]。 目前，城市交通的发展，尤其在我国成爆炸式增长，由此引发了道路车辆拥挤、交通事故频发、交通环境不断恶化等问题，这些问题对交通系统的可靠性、安全性、经济性、舒适性及运行
信息化应用系统开发安全规范
信息化应用系统开发安全规范 1 概述 软件不安全的因素主要来源于两个方面，一是软件自身存在错误和缺陷引起的安全漏洞，二是来自外部的攻击。良好的软件开发过程管理可以很好地减少软件自身缺陷，并有效抵抗外部的攻击。 本规范主要规定了集团信息化应用系统在系统开发的各个阶段所应遵守的各种安全规范，将在不同阶段中所需要注意的安全问题和相关的安全规范进行进一步的描述和规定，以提高集团信息化应用系统的安全性和抵抗外部攻击的能力。 2 可行性计划 可行性计划是对项目所要解决的问题进行总体定义和描述，包括了解用户的要求及现实环境，从技术、经济和需求3个方面研究并论证项目的可行性，编写可行性研究报告，探讨解决问题的方案，并对可供使用的资源（如硬件、软件、人力等）成本，可取得的效益和开发进度作出估计，制订完成开发任务的实施计划。 2.1 阶段性成果 可行性研究报告。 2.2 可行性研究报告重点 如下4个方面： 1、设计方案 可行性研究报告的需对预先设计的方案进行论证，设计研究方案，明确研究对象。 2、内容真实 可行性研究报告涉及的内容以及反映情况的数据，必须绝对真实可靠，不许有任何偏差及失误。可行性研究报告中所运用资料、数据，都要经过反复核实，以确保内容的真实性。 3、预测准确 可行性研究是投资决策前的活动，对可能遇到的问题和结果的估计，具有预测性。因此，必须进行深入地调查研究，充分地占有资料，运用切合实际的预测方法，科学地预测未来前景。 4、论证严密 论证性是可行性研究报告的一个显著特点。要使其有论证性，必须做到运用系统的分析方法，围绕影响项目的各种因素进行全面、系统的分析，既要作宏观的分析，又要作微观的分析。 3 需求分析 软件需求分析就是对开发什么样的软件的一个系统的分析与设想，它是一个对用户的需求进行去粗取精、去伪存真、正确理解，然后把它用软件工程开发语言表达出来的过程。需求分析阶段主要工作是完成需求对业务的表达，这体现在对需求规格说明书中，包括业务流程，子系统划分，状态图，数据流图等，最终通过用户用例完成业务分析测试。 需求分析阶段最大的隐患即需求未能准确地描述表达对用户需求的真正正确理解，因此，需求分析阶段的安全工作，应主要在对用户需求真正准确的理解上。
系统集成项目管理-信息化知识题目及答案
信息化知识练习题 1. 一个电子数据交换（EDI）系统包含四大功能模块：联系模块. 报文生成及处理模块. （）和通信模块。 A. 报文接收模块 B. 格式转换模块 C. 加密模块 D. 交易模块 2. 电子商务是贸易链上的各个参与方，在计算机信息网络环境下，通过（）和信息安全保证，对贸易流程全方位的处理过程。 A. 密码体系 B. 标准化体系 C. CA论证 D. 信息处理 3. 企业开展电子商务后，对企业信息系统将会提出更高的要求，企业制造资源的管理. 敏捷制造以及与外界相关的( )都将提到发展的议程上来。 A. 供应链管理 B. 客户管理 C. 供应商管理 D. 销售管理 4. 数据仓库中数据的四个基本特征是( )。 A.面向主题的. 集成的. 相对稳定的和反映历史变化的 B.面向应用的. 分散的. 相对稳定的和反映历史变化的 C.面向主题的. 集成的. 不稳定的和反映特定时刻的 D.面向主题的分散的. 相对稳定的和反映特定时刻的 5. 若要重构一个功能上和性能上更为完善的改进的软件，可以使用（） A．逆向工程工具B．程序切片工具C．程序理解工具D．再工程工具 6. 下列要素中，不属于DFD的是（ 1 ）。当使用DFD对一个工资系统进行建模时，（ 2 ）可以被认定为外部实体。 （1）A．加工B．数据流C．数据存储D．联系 （2）A．接收工资单的银行B．工资系统源代码程序 C．工资单D．工资数据库的维护 7. 软件的维护并不只是修正错误。为了满足用户提出的增加新功能. 修改现有功能以及一般性的改进要求和建议，需要进行（ 1 ），它是软件维护工作的主要部分；软件测试不可能揭露旧系统中所有潜在的错误，所以这些程序在使用过程中还可能发生错误，诊断和更正这些错误的过程称为（ 2 ）；为了改进软件未来的可维护性或可靠性，或者为了给未来的改进提供更好的基础而对软件进行修改，这类活动称为（ 3 ）。 （1）A．完善性维护B．适应性维护C．预防性维护D．改正性维护 （2）A．完善性维护B．适应性维护C．预防性维护D．改正性维护 （3）A．完善性维护B．适应性维护C．预防性维护D．改正性维护 8. 建立企业信息系统应该遵循一定的原则，以下原则不适当的是( )。
工业控制系统信息物理融合中的威胁、安全防护措施
附录A工业控制系统信息物理融合中的威胁 A.1感知层安全威胁 感知层主要由各种物理传感器、执行器等组成，是整个物理信息系统中信息的来源。为了适应多变的环境，网络节点多布置在无人监管的环境中，因此易被攻击者攻击。常见的针对感知层的攻击方式有： a)数据破坏：攻击者未经授权，对感知层获取的信息进行篡改、增删或破坏等； b)信息窃听：攻击者通过搭线或利用传输过程中的非法监听，造成数据隐私泄露等问 题； c)节点捕获：攻击者对部分网络节点进行控制，可能导致密钥泄露，危及整个系统的 通信安全。 A.2网络层安全威胁 网络层一般要接入网络，而接入网络本身就会给整个物理信息系统带来威胁。一方面，作为链接感知层和控制层的数据传输的通道，其中传输的信息易成为攻击者的目标；另一方面，由于接入网络，网络层易受到攻击。网络层的主要安全威胁如下： a)拒绝服务攻击：攻击者通过先向服务器发送大量请求，使得服务器缓冲区爆满而被 迫停止接受新的请求，使系统崩溃从而影响合法用户的使用； b)选择性转发：恶意节点在接收到数据后，不全部转发所有信息，而是将部分或全部 关键信息在转发过程中丢掉，破坏了数据的完整性； c)方向误导攻击：恶意节点在接收到数据包后，对其源地址和目的地址进行修改，使 得数据包沿错误路径发送出去，造成数据丢失或网络混乱。 A.3控制层安全威胁 控制层中数据库中存放着大量用户的隐私数据，因此在这一层中一旦发生攻击就会出现大量隐私泄漏的问题。针对应用层的主要威胁有： a)用户隐私泄漏：用户的所有的数据都存储在控制层中的数据库中，其中包含用户的 个人资料等隐私的数据都存放在数据库中，一旦数据库被攻陷，就会导致用户的隐 私产生泄漏，造成很严重的影响； b)恶意代码：恶意代码是指在运行过程中会对系统造成不良影响的代码库，攻击者一 般会将这些代码嵌入到注释中，脚本一旦在系统中运行，就会对系统造成严重的后 果； c)非授权访问：对于一个系统来说，会有各种权限的管理者，比如超级管理员，对该 系统有着最高的操作权限，一般管理员对该系统有部分的操作权限。非授权访问指 的就是攻击者在未经授权的情况下不合理的访问本系统，攻击者欺骗系统，进入到 本系统中对本系统执行一些恶意的操作就会对本系统产生严重的影响。
信息物理系统和工业4.0
德国工业4.0 平台科学顾问委员会主席、德国技术科学院院士艾纳·安德尔（本文根据演讲录音整理）信息物理系统催生工业 4.0 互联网技术发展分成几个阶段，每个阶段大概五年时间。首先是1995 ～ 2000 年。1993 年万维网诞生之后，我们通过万维网能够将文本信息进行相互连接。2000 年后，我们开始将图片、音频和影像信息直接记录入文件中，并引入互联网世界。2005 年，我们进入社交媒体时代，人与人通过互联网密切联系。2010 年，社交媒体之间开始相互连接，企业开始利用互联网开展业务工作。2015 年，我们开始进入信息物理系统（cps，对“信息物理系统”的译法存在一定争议）时代，人与人相联，企业相联，最终物理系统之间也要相联。工业4.0 是这个时期非常重要的议题，它受到物联网、服务联网、数据联网的极大的影响，是第四次工业革命的重要议题。第一次工业革命是在18 世纪末，当时引入了制造工厂，它的基础是水和蒸汽动力的使用。第二次工业革命是由大规模生产带动的，电力促成了第二次工业革命。第三次工业革命发生在20 世纪70 年代初，信息技术开始促进生产的自动化。第四次工业革命的基础将是信息物理系统。为什么称之为革命？这是因为通过引入新的技术，不管是蒸气动力、电力，还是信息技术等，都彻底地改变了我们的工作和生活，我们需要新的标准、新的资质，新的教育结构和新的企业。所以工业4.0 将是第四次工业革命，它的目标是创建新的价值链，将覆盖整个产品生命周期，技术方法则是信息物理系统。信息物理系统既在虚拟世界存在，也在现实世界存在，它包含现有的现代控制技术和嵌入式系统，是工业4.0 的主要推动力。现在的嵌入式系统必须有互联网地址，所有物理世界中的设备都能进行逻辑连接，能够相互交流通信，即系统之间能够进行通信。德国工业 4.0 的五大支柱和十七点纲要工业 4.0 的路线图是我们的发展战略，在未来的10 ～ 20 年的时间里，它将基于五大支柱。第一大支柱是“水平融合”，通过价值创造网络来实现水平融合，实现机器与机器的沟通，乃至企业之间的通讯。第二大支柱是指整个生命周期的无缝集成。企业的产品信息，在全产品生命周期流动，企业甚至能从客户处获取产品使用的信息，从而持续改进产品。第三个支柱是“垂直融合”和互联生产系统，这种方式使得企业能够使用设计信息推动制造流程，这个过程应该是无缝的信息流动。第四个支柱是新的社会基础设施，行业需要新的资格认证和新的组织方式。第五个支柱是指混合技术的持续发展。例如，工厂的有线和无线通讯，还要考虑帐户安全、隐私保护和知识保护等。参考架构也非常重要，未来的目标是建立一个分散化、以服务为导向的结构。工业4.0 平台的17 个纲要是2014 年年初由（我们）科学顾问委员会推出的，我们把17 个纲要划分为三类。第一类是以人类为中心的问题，第二类是技术问题，第三类是组织性的问题。第一类是以人类为中心的问题，包括四点纲要。第一点纲要，以人类为导向的“工作组织”方案设计，工业4.0 的发展存在越来越多的可能性，组织者面对的可能性也越来越多，针对不同年龄层工作者的机遇不断出现，希望在老龄化社会，使工业4.0 发展能更有优势。第二点纲要，工业4.0 应该被理解为社会技术系统，可以为人们提供机遇，可以扩展业务范围、资格和员工的行动范围，同时可以大大丰富知识的获取渠道。第三点纲要，就是工作设备，特别是那些有助于学习和沟通的设备，它能提升教育、学习的效率。第四点纲要，是指学习工具，它能自动为用户提供他们所需要的功能。第二类是技术问题，包含9 大纲要。第五点纲要是以技术为导向。第六点纲要，工业4.0 系统对于用户而言，要易于理解、容易操作和方便学习。工业4.0 系统提供了获取解决方案的渠道，它使我们可以综合不同的因素来构建、实施和运营工业4.0 系统。我们的新产品需要发展，才能符合新的行业规定和发展趋势。第七点纲要，企业流程和产品网络化、个性化后的复杂性。这种复杂性可以通过一些手段来管理，如三维建模、仿真分析和自我组织等，现在出现了更多的相关解决方案。现实和虚拟世界是相互交叉的，例如对现实的数字化，以及让虚拟空间服务于物理世界。第八点纲要，对资源的有效性和资源效率进行规划、实施、检测和持续自我优化。第九点纲要，是指智能产品，它