面向信息物理系统的自主机器鱼开放式平台设计与实现

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信息物理系统(Cyber-Physical Systems,CPS)是在环境感知的基础上,融合计算、通信和控制能力的网络化嵌入式系统的集成。本文主要从CPS应用角度出发,提出将自主机器鱼作为CPS智能节点的构想,将网络技术应用到基于Linux嵌入式系统的自主鱼,设计开发了基于网络的自主鱼开放式控制平台,通过网络将自主鱼的运动、感知和PC机的计算、决策结合起来,文中对自主鱼基于视频的网络自动监控服务系统做了详细的设计与实现。   第一,介绍了CPS系统概念和发展,对比分析了CPS系统与物联网、嵌入式系统的区别与联系,总结了CPS系统的特点,特别是提出了CPS系统是集成了网络和控制功能的开放式嵌入式系统,为自主鱼面向CPS应用提供了理论基础。   第二,介绍了自主鱼的嵌入式软硬件基础。在嵌入式Linux操作系统的基础上实现了自主鱼的视觉感知、运动控制以及联网通信功能,将自主鱼接入无线局域网(WLAN)和Internet,通过网络将自主鱼的执行和感知能力与PC机的计算和决策能力结合起来,弥补了各自的不足。   第三,在自主鱼的联网通信基础之上,构建了一种面向CPS应用开放式的网络平台,分为感控层、网络层和应用层三个层面,并基于这个平台提出了自主鱼的被动控制、自主控制和混合控制三种控制模式。   最后,文中对自主鱼基于网络的视频监控系统做了详细的设计与实现,构建了基于Internet的计算、通信和控制开放式交互系统,设计开发了PC端视频监控服务平台和自主鱼本体基于网络的控制平台。
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