物联网信息融合：特点与挑战

2023-06-23 理论教育版权反馈

【摘要】：存储位置多样性物联网中的信息可存储在不同的节点上，这对信息融合处理方法和技术提供了更多选择，可设计出更优化的融合算法。在大规模物联网中，提高决策/识别准确性和智能性则是向信息融合提出了新的需求和挑战，从根本上说需要解决的关键问题是如何建立一套比较完整的高层次的信息融合模型或方法。

典型的物联网系统，具有交互性和社会性特点，并强调应用的智能性和节点的感-执能力。因此新形势下物联网信息特点如下：

（1）信息的多态性与异构性

信息多态性体现在丰富被检测目标对象从不同方面表现出来的特性，如湖泊中蓝藻含量检测过程中，可以表现出不同方面的特性：颜色、PH值、氨氮等。信息多态性和感知模型异构性导致了信息的异构性，信息的异构性在于：传感器结构不同性能各异，其采集的信息结构也各不相同，不同应用对应的信息结构也不可能遵循统一模式。

（2）信息的海量性

物联网可通过两种方式产生海量信息：1）长期和持续的监控必将产生大量感知信息；2）大规模复杂网络应用产生的海量监控信息。另一方面，物联网往往是由若干个无线识别的物体彼此连接和结合形成的动态网络，因此也将产生海量信息。

（3）信息的时效性强

信息的时效性强具体表现在被感知事物的状态可能是瞬息万变的，检测或监控的信息更新很快。应用中的海量信息虽然可能长期保存，但并不能反映“物”的当前状态，而只有新信息才能很好地做到这一点。因此，应用系统的反应速度或者响应时间是系统可靠性和实用性的关键。

（4）存储位置多样性

物联网中的信息可存储在不同的节点上，这对信息融合处理方法和技术提供了更多选择，可设计出更优化的融合算法。

（5）信息复杂性高及关系性强

物联网具有信息量更大、种类更丰富、获取手段多样，信息间关系更复杂等典型特征，因此信息具有复杂性高和关系性强的特点。信息的复杂性是由于丰富的网络节点类型导致的（节点类型从低廉的微传感器扩展到移动设备，如智能手机和手持终端等），信息复杂性还体现在由大量异构多源传感器信息构成的“综合”信息、偏好，知识或规则。信息关系性强体现在网络节点上信息之间彼此关联交互，缺一不可。信息间关系是信息关联的扩展或更复杂的体现，是物联网交互性特点的必要保证。例如，在社会健康网络中，需要考虑节点间关系（如社会关系）来建立统一的网络模型以进行更精确的人体健康状态预测。

物联网具有节点类型更多、智能性要求更高、系统复杂性更强等特点。因此物联网的信息融合面临着众多挑战，主要表现在：

（1）建立新的信息融合机制

多传感器多源参数随监测应用目标不同而表现出对融合性能影响的动态变化性，同时，对智能性的更高要求导致信息融合系统应该能够更好地体现“融合过程中个体或群体意愿的主观描述及其所希望的实际情况（称为“偏好”）”，而“偏好”本身是不完全、不精确和不确定的信息。这为建立新的信息融合机制提出一个基础问题：如何通过偏好信息有效地模型化多源参数对融合性能动态性影响？

（2）大规模物联网信息融合

在大规模物联网环境下进行有效融合是新形势下信息融合需要解决的核心问题，该问题主要体现在：1）传感器本身就存在噪声，干扰和不规则信号等问题，在物联网环境下，由于网络规模大，从检测节点到决策节点，或从一个子网络到中心的路径变长，噪声或偏差叠加效果会使得该问题在物联网中更为严重。因此，在此种情况下进行抗噪性设计，需要研究在低信噪比和节点资源受限条件下轻量级特征抽取算法，并能根据不同的系统要求和资源限制，实现分级处理，输出多尺度的结果；2）特别地，当移动智能设备或子网络系统作为物联网节点时，研究如何对节点间相互关系、属性关联和动态不确定性等因素进行统一建模分析以实现智能的决策融合，解决各节点之间在时间上和空间上对应同一态势或态势要素的状态、属性保持一致性的问题。

（3）人工智能技术在信息融合中的应用。智能性是信息融合技术未来的发展方向，而人工智能则是智能性的核心保障和支撑。人工智能技术/方法在信息融合诸问题中的多数应用属于认知域，特别是对于高层次信息融合而言，人工智能显得尤为重要，但相关的研究却很少。在大规模物联网中，提高决策/识别准确性和智能性则是向信息融合提出了新的需求和挑战，从根本上说需要解决的关键问题是如何建立一套比较完整的高层次的信息融合模型或方法。

图2-36　配饰色彩的强调

图2-37　用无彩色灰强调有彩色红

3.无彩色和光泽色搭配

丰富多样的色彩可以分为有彩色和无彩色。无彩色又称为中性色，指只有明度没有色相与纯度的色彩。黑白灰就属于无彩色，无彩色在色彩体系中扮演着重要的角色。其中的黑色与白色是色彩的两个极端，黑白搭配既矛盾又统一。中国的太极图案就采取了这两种色彩，它们相互包围，相互补充，单纯、简练，耐人寻味。

无彩色是许多人喜爱的服装色彩，黑白灰中的任何一色都能作为单一的服装用色。它们可以与任何颜色搭配，也是每季流行色中不可缺少的色彩，很少受到流行色的冲击。无彩色以其自身独特色彩性格成为一种跨越性别、年龄而应用广泛的色彩。

（1）黑色

黑色明度最低，具有庄严、稳重的特点。黑色服装给人优越感和神秘感，是高贵风格的表现方式，如黑色晚礼服。因为它孤寂的特性具有悲哀的象征，因此也是丧服的用色。各种质地、肌理的黑色使得黑色的服装不至于过于单调。黑色属于收缩色而常常被用来作为一种显瘦的工具。黑色也常常被用来表现性感（图2-38）。当代时装设计大师克里斯汀·拉克鲁瓦（Christian Lacrois）曾经这样谈到他对黑色的感受：“黑色是一切的开始，是零，是原则，是载体而不是内容。如果没有它的阴影，它的凹凸，没有它的支持，我认为其他的色彩都不存在。”同时，黑色也是所有色彩的总和。它的忧郁性，它的多样性，从来没有完全一样的黑色，比如有：半透明的精致黑，哀悼的阴沉的黑，深沉的、皇室的天鹅绒黑，衰败的平纹绉纱黑，直率的丝绸黑，流畅的缎子黑，欢乐而正规的油画黑。羊毛黑令人联想起煤炭，而黑色的棉织品有一种乡村的民俗感，黑色成为经久不衰的色彩。

（2）白色

白色象征洁白、光明、纯真，既不刺激也不沉默，西方人常选择白色为婚纱的颜色（图2-39）。白色同时具有轻快、朴素、恬静、清洁卫生的感觉，也是夏季人们喜爱的服装用色。白色也显得单调空虚，白色还有不容侵犯的个性（图2-40）。作为一切色彩的基础，白色拥有无限的潜能，清新的白色搭配任何颜色都是那么适合。

物联网信息融合：特点与挑战

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