信息物理系统CSPPT课件

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1、汇报内容CPS系统定义嵌入式系统、物联网、传感网和CPS的区别和联系CPS的发展技术特点研究热点基本功能单元系统架构CPS在行业中的应用研究展望定义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嵌入式系统、物联网

2、、传感网和CPS的区别和联系嵌入式(EmbeddedSystem)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(TheInternetofThings)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

3、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。嵌入式系统、物联网、传感网和CPS的区别和联系传感网(SensorNetwork)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

4、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超过了物联网、传感网所要求的。发展CPS是在嵌入式系统、传感器技术和网络技术的基础上发展起来的，尤其是前两者的发展直接导致了CPS概念的提出。CPS在继承IoT无处不在通信模式的基础上，更强调物体间的感知互动，强调物理世界与信息系统间的循环反馈，它将地理分布的异构嵌入式设备通过高速稳定的网络连接起来，实现信息交换、资源共享和协同控制，具有广阔的市场前景和巨大的经济效益，是未来网络演进的必然趋势技术

5、特点信息世界与物理世界的交互协同、深度集成系统体系结构具有开放性、动态性和多维度的异构性特点同时存在时间、空间方面的约束，在时空层次上具备高度的复杂性自主适应物理环境的动态变化，具备自适应、重配置的能力信息世界与物理世界问存在反馈闭环控制，实现智能控制和提供高质量的服务必须满足实时性、可靠性和安全性方面的要求研究热点（一）拥有众多复杂功能的CPS系统是多学科交叉的前沿研究领域，其中的研究热点包括网络融合、节点接入与管理、系统安全等一、网络融合现有的网络，如公共电话网、蜂窝移动通信网、Adhoc网络、wi-Fi、WiMAX、无线传感网等，因为每种网络的规

6、模都很大，且结构与通信方式皆不同，所以几乎不存在使用一种网络将其他网络替代的可能，以达到互联互通的目的。因此，如何使各种网络通过一种统一的方式连接起来，实现互联互通，是CPS系统的一个难点，也是当前的研究热点。研究热点（二）二、节点接入与管理CPS网络本身就是一个开放式的网络，允许各种网络、各种节点自由接人、退出网络，对于其他网络，CPS网络的规模更大，所以如何定位节点、如何快速得到节点的拓扑、如何快速路由是CPS网络通信的难题。而且，当前对节点的接人与管理也只是局限于同构网络中，对于异构网络的节点管理的研究还很少，所以这也是一个亟待解决的问题。研究热

7、点（三）一、安全性问题与互联网类似，CPS网络也面临传统的网络威胁，因此安全与隐私问题也是目前的研究热点。像现有的拒绝服务攻击、僵尸网络、身份欺骗、信息窃取等网络攻击手段，都是CPS可能遇到的问题，且由于CPS网络涉及各种物理节点(如传感器等)，攻击者也可以针对物理节点进行攻击，使系统接收到虚假信息，这些安全问题都是CPS网络需要解决的问题。基本功能单元CPS的基本组件包括传感器、执行器和决策控制单元。基本组件结合反馈循环控制机制构成了CPS的基本功能逻辑单元，执行CPS最基本的监测与控制功能THANKYOUSUCCESS2022/10/2211可编辑

8、系统架构CPS系统是由众多异构元素构成的复杂系统，对于不同行业的特定应用通常需要构建特定的系统