增强学习机制下的工业物联网可信信息覆盖协同控制策略研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61901210
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0104.通信网络
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Coverage is one of the most important criteria which can measure the quality of service and performance of the Industrial Internet of Things (IIoT), therefore, the coverage control is the crucial issue in the research topics of IIoT. There are several typical shortcomings in the existing related coverage control theories and methods. For example, the widely used disk coverage model is too idealistic to be applied in practical scenarios. Most of the current coverage strategies ignore the heterogeneity and spatial correlation of the monitored environmental parameters and haven’t considered the unknown sensing region and network environment. In order to overcome the existing drawbacks in the related works, considering the requirements of the industrial monitoring application, this project focuses on the coverage control problem in the industrial internet of things based on the novel confident information coverage model and reinforcement learning. The major investigations of this project can be summarized as follows: (1)We study how to energy efficiently deploy a number of nodes in the industrial region of interest by devising penalty and reward mechanisms based on the irregular rule cell learning automata model to satisfy the confident information coverage; (2) We propose some confident information coverage node scheduling protocols based on the dynamic irregular cell learning automata model to prolong the network lifetime; (3) We will evaluate and cross-verify the performance of the proposed models and algorithms by experimental simulations and a practical network prototype. The proposed theories and methods in this project can dramatically save network deployment cost, prolong network lifetime, improve network coverage and quality of service. The research of this project will remarkably extend the current coverage control theory and methodology framework in industrial internet of things, which can effectively guide the IIoT-based practical industrial environment monitoring applications.
覆盖是度量工业物联网服务质量和网络性能的关键指标之一,覆盖控制问题是工业物联网研究中的关键问题。现有覆盖控制理论和方法中存在节点覆盖模型过于理想化、忽略环境变量差异性及空间相关特性、未充分考虑环境信息未知性等不足。为了克服上述不足,本项目紧密契合工业区域环境安全监测应用重大需求,基于可信信息覆盖模型和增强学习机制,深入研究工业物联网区域覆盖控制问题。研究内容包括:(1)基于不规则元胞学习自动机模型,构建奖惩机制,研究可信信息覆盖节点部署策略,提升网络覆盖率;(2)基于动态不规则元胞学习自动机模型,研究可信信息覆盖节点调度方法,延长网络寿命;(3)研究并设计覆盖控制理论方法交叉验证真实平台。本项目的研究成果可降低网络部署成本,延长网络寿命,提升网络覆盖性能和网络服务质量。本项目的研究对拓展现有工业物联网覆盖控制研究理论框架和方法体系具有重要理论价值和实践意义。

结项摘要

在工业物联网研究中,网络覆盖是度量工业物联网服务质量和网络性能的重要依据之一,网络覆盖控制问题是工业物联网研究中的关键问题。现有的覆盖控制理论及方法中存在诸如节点覆盖模型偏理想,未考虑空间相关性问题,未对环境信息未知性进行有效处理等问题,缺乏对环境信息的全面掌握。为克服上述缺陷,针对工业区域环境安全监测方面的关键需求,本项目利用可信信息覆盖模型和增强学习机制,深入研究了工业物联网区域网络覆盖控制。研究内容包括:(1)研究了可信信息覆盖节点部署策略,通过不规则元胞学习自动机模型,构建了奖惩机制;(2)基于动态不规则元胞学习自动机模型,提出了可信信息覆盖节点调度的方法,延长了网络寿命;(3)研究并设计了覆盖控制理论方法交叉验证真实平台。本项目的研究成果降低了网络部署成本,延长了网络寿命,提升了网络覆盖性能和网络服务质量。本项目的研究拓展了现有工业物联网覆盖控制研究的理论框架和方法体系,为工业物联网的发展提供了重要理论价值和实践指导意义。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(3)
基于强化学习的物联网可信信息分布式覆盖优化算法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
    华中科技大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孙益辉;易灵芝;夏云芝;田原
  • 通讯作者:
    田原
Resilient Deployment of Smart Nodes for Improving Confident Information Coverage in 5G IoT
智能节点的弹性部署,提高 5G 物联网的可信信息覆盖范围
  • DOI:
    10.1145/3526196
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    ACM Transactions on Sensor Networks
  • 影响因子:
    4.1
  • 作者:
    Xianjun Deng;Yuan Tian;Lingzhi Yi;Laurence T. Yang;Yunzhi Xia;Xiao Tang;Chenlu Zhu
  • 通讯作者:
    Chenlu Zhu
Reinforcement-Learning-Enabled Partial Confident Information Coverage for IoT-Based Bridge Structural Health Monitoring
基于物联网的桥梁结构健康监测的强化学习部分置信信息覆盖
  • DOI:
    10.1109/jiot.2020.3028325
  • 发表时间:
    2021-03
  • 期刊:
    IEEE Internet of Things Journal
  • 影响因子:
    10.6
  • 作者:
    Lingzhi Yi;Xianjun Deng;Laurence T. Yang;Hengshan Wu;Minghua Wang;Yi Situ
  • 通讯作者:
    Yi Situ
Optimal Receiver Placement for K-barrier Coverage in Passive Bistatic Radar Sensor Networks
无源双基地雷达传感器网络中 K 屏障覆盖的最佳接收器放置
  • DOI:
    10.1145/3377402
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    ACM Transactions ON Internet Technology
  • 影响因子:
    5.3
  • 作者:
    Jiaoyan Chen;Laurence T. Yang;Xianjun Dengf;Xianggong Hong;Lingzhi Yi
  • 通讯作者:
    Lingzhi Yi
Learning-Automata-Based Confident Information Coverage Barriers for Smart Ocean Internet of Things
基于学习自动机的智能海洋物联网置信信息覆盖壁垒
  • DOI:
    10.1109/jiot.2020.2989696
  • 发表时间:
    2020-04
  • 期刊:
    IEEE Internet of Things Journal
  • 影响因子:
    10.6
  • 作者:
    Xianjun Deng;Yalan Jiang;Laurence T. Yang;Lingzhi Yi;Jiaoyan Chen;Yong Liu;Xiangyang Li
  • 通讯作者:
    Xiangyang Li

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其他文献

3线圈非接触电能传输系统建模与优化分析
  • DOI:
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  • 作者:
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    雷东
基于最近电平逼近调制的模块化多电平变换器中高压变频调速系统运行控制
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    2020
  • 期刊:
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    --
  • 作者:
    易灵芝;黄晓辉;黄守道;荣飞;刘罗
  • 通讯作者:
    刘罗
基于重采样和天牛须协同演化粒子群的WSN覆盖控制算法
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    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    易灵芝
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    --
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    敖珺
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    易灵芝;李胜兵;朱彪名;杨洁
  • 通讯作者:
    杨洁

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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