项目实施方案

一、 项目背景及研究意义

无限传感器网络是一个全新的技术领域，近几年来国内外研究者都投入了大量的经历，积极攻克标准，技术和应用方面的难关。无限传感器网络在国民经济建设和国防建设上具有十分重要的应用价值！无限传感器网络是由大量传感器节点通过无线通信方式形成的一个多跳自组织网络系统，能够通过传感器侦测周围环境，如温度，湿度，光照，气体浓度，震动幅度等。并由无线网络将搜集到的信息传送给观察者。

大量无限传感器网络的节点将信息发送到”观察者”中，就会出现很多问题。比如，如何对收到的信息进行分类，如何更加合理有效地将自组织信息进行传送等等。基于这样的需求，研究数据融合技术的意义和迫切性已不言而喻。

数据融合的目的是满足实际需求，从多源信息中提取合成的全面准确的环境信息。它一方面通过多传感器系统及其信息的协调，多源信息的有机融合以充分发挥信息资源的效益，同时通过抽象，合成，作为减轻指挥员信息压力的策略。

二、 项目的创新之处

在本项目当中，我们对数据的融合采用了分块的设计方案，增加了系统的灵活性和可实现性，并且在串口的地方使用了串口设置，实现了基站节点与网关节点之间的USB虚拟串口通信。

三、项目的研究内容和研究目标 信息融合是利用计算机技术将来自多个传感器或多源的观测信息进行分析、综合处理．从而得出决策和估计任务所需的信息的处理过程。另一种说法是信息融合就是数据融合．但其内涵更广泛、更确切、更合理，也更具有概括性．不仅包括数据，而且包括了信号和知识，由于习惯上的原因，很多文献仍使用数据融合。信息融合的基本原理是：充分利用传感器资源．通过对各种传感器及人工观测信息的合理支配与使用．将各种传感器在空间和时间上的互补与冗余信息依据某种优化准则或算法组合来，产生对观测对象的一致性解释和描述。其目标是基于各传感器检测信息分解人工观测信息．通过对信息的优化组合来导出更多的有效信息。

研究内容数据融合作为对人类信息处理功能的模拟与扩充，是对多个传感器的观测信息进行优化组合从而得到处理后更有效的信息，其最终目的是利用多个传感器之间进行互操作的优势，提高整个系统的有效性。数据融合作为一种数据综合与处理技术，实际上是对多个传统学科和新技术的集成和应用。从数据融合的广义概念出发，数据融合的主要技术包括模式识别、决策论、不确定性理论、信号处理、估计理论、最优化技术、人工智能和神经网络等。对于数据融合方法而言，其所采用的信息表示和处理方法均来自这些领域，典型的方法有：

(1) 加权平均法：最简单、最直观的方法，该方法将一组传感器所提供的冗余信息

进行加权平均，结果作为融合结果输出；

(2) 投票法：将来自局部的独立决策作为一个有效票看待，融合规则根据具体问题

而定，典型的有AND、OR、K/N 等方法；

(3) 贝叶斯估计融合方法：将各个传感器提供的信息以概率进行定量度量，在融合过程中依据概率值的大小进行组合，从而获得测量结果的不确定性与条件概率表示；

(4) 统计决策理论：从不同的传感器观测到的数据必须经过一个鲁棒性综合测试以验证它们的一致性。其目的是使互不相同的数据得到最优化组合，从而使系统性能最优；

(5) 证据融合方法：以证据的信任函数和似然函数构成的信任区间定量地度量证据的不确定性大小，实现多个证据条件下的融合决策。证据融合方法适用于各个决策信息的先验概率未知的情况下进行系统决策；

(6) 模糊逻辑方法：如果在推理过程中直接对不确定性加以描述，采用某种系统化的方法对融合过程中的不确定性进行处理，则可以产生一致性模糊推理。

四、项目研究的实施方案及拟采取研究方法和技术路线

1.完成数据融合的模块化设计： 网关软件分为四大模块，即数据采集模块、通信模块(无线通信模块、3G通信模块)、显示模块、网关控制模块等。

2.完成无线传感器网络中节点的数据采集、发送、接收：完成不同无线传感节点如温度、压力、速度等传感器的数据采集；通过网关实现无线通信模块接收节点的数据传输,通过格式转换,由3G通信模块发送给控制中心,实现对数据的远程监控或者在显示模块上显示；为了方便调试,通过网关实现对串口设置，设置虚拟串口的波特率、停止位、数据位、奇偶校验位，对串口进行读写操作，实现了基站节点与网关节点之间的USB虚拟串口通信。

3.实现无线传感器网络数据的解析：根据通信协议、数据包结构以及传感器相关参数计算公式，实现了无线传感器网络数据的解析。

4.完成数据的分发；通过网关的射频（或串口或3G或以太网）接口向上提交数据。以及接受来至上位机的数据按早预先定义的协议对信息进行向下的分发

5.实现网关与监控软件 (或者显示屏)间的数据通信：设置网关网络地址、通信端口，采用TCP/IP协议，实现数据通信。

6.完成程序的调试与测试：将网关软件搭载在无线传感器网络网关硬件上，与若干无线传感器节点、基站节点、远程监控软件进行系统联调，系统测试结果表明各项数据指标基本符合设计需求，达到了预期的效果。

研究方法：

采用原型研究方法：首先实现在单传感器不定义传输协议下的数据融合，然

后再以此实现在多传感器下按照自定义协议下的数据融合，再实现在不同网络环境下，如以太网，wifi等的实现。最后形成一个健壮的系统。

技术路线：

TinyOS及其所需的nesC编译器均为Linux下的程序，在Windows平台上无法直接进行使用，所以需要一个工具可以在Windows平台上正常的运行Linux下的程序，在这里我们选择使用Cygwin，而不是使用虚拟机（当然这么做也是可以的），Cygwin比普通的虚拟机运行有着本质区别，Cygwin是对操作系统调用接口的重新封装而非模拟，所以效率更高

TinyOS操作系统及其相应的组件均是使用nesC语言完成，nesC语言是专门针对微型无线传感器芯片所设计的组件式编程语言，语法与C语言类似，但编程方式上有很大的不同，nesC编译器不是一个可以生成二进制代码的编译器，它只是将nesC语言解释为C语言文件，用户通过其他的交叉编译器对生成后的C语言文件进行编译生成最终的二进制可执行文件。 nesC编译器也集成在了AtosDevKit当中，无需用户下载或手动配置。

由于TinyOS并非真正意义上的操作系统，而是通过组件的形式进行组织的微型程序集合，在编译阶段通过调用关系进行组件的精简，为了支持更多的硬件构建更多的应用， ATOS平台提供了的丰富的组件供开发者使用，这些组件同样也集成在了AtosDevKit安装包中，将会自动安装到TinyOS的开发环境中去，用户可以像使用系统组件一样使用这些组件。

五、项目的研究基础和可行性分析

数据融合是指将多份数据或信息进行处理，组合出更高效、更符合用户需求的数据的过程。数据融合具有很重要的作用。

首先，他可以节省能量，在能够保证向汇聚节点发送数据之前，处理掉大量冗余的数据信息，从而节省了网内节点的能量资源。

在节省能量的基础之上他可以获取更加准确的数据，无线传感网络的数据传送存在较高的不可靠性。通过对数据进行综合，有效地提高获取信息的精度和可信度。

对于网络中进行较多的数据传送时，可能产生的拥塞，延迟，冲突碰撞现象通过数据融合都可以有一定程度上面的提高。

从上面可知数据融合是具有很大的研究价值和可行性，再将来无线传感网络普及的同时数据融合必定对其发展有着深远积极的影响。

六、项目研究的预期成果

1.相关算法的模型软件；

2.发明专利1项；

3.软件登记1项；

4.1~2篇学术论文。

 

第二篇：项目实施方案-创新训练类

项目实施方案

一、项目背景及研究意义

随着现代生活节奏的加快，人们所面临的压力无处不在。20##年，“中国企业家调查系统”对全国3000多名企业经营者的调查发现，87.4%的人感到压力很大。《中国企业家》杂志对252位企业家调查发现，90.6%的人处于“过劳”状态。零点调查集团的报告显示，41.1%的白领面临较大工作压力，61.4%正在经历不同程度的心理疲劳。北京昌平区对2151名教师调查表明（20##年）：28.6％的教师压力非常大；49.6％的教师压力比较大；4％的教师觉得没有压力。面对压力，他们常常会出现急躁、易怒、焦虑不安的情绪，想要释放在心中的压力却又无从发泄，向身边的好友诉说心中的苦闷又感觉顾虑重重。

根据全国代表性对进行Myers Briggs测试了的3009人的调查结果表明内向的人数(50.8%)其实超过了外向的人数(49.3%)。内向男性(54.1%比内向女性 (47.5%)要多。他们性格内向，不善于交际，不善于与人面对面的交流，心中有事又不知如何表达。而他们之中的大多数人每天都是工作（学习）、餐厅（食堂）、家里（寝室），三点一线的生活，使得他们的生活圈子越来越小，朋友也越来越少，有时想要找人聊聊生活，唠唠家常，又无处可说。

当今世界正处于信息时代，随着网络的普及化，网络作为人们相互间沟通与交流联系的现代化工具日益重要，可以说现在人们的生活已经离不开网络。在现实生活中人们可以通过多种软件与家人亲戚朋友交流通讯，像腾讯QQ、Net meeting、MSN等。但这些软件都不能满足上面所述的人的要求，要么不能无所顾忌的向朋友发泄吐槽，要么没有志趣相投的人聊天，要么对朋友说出心事又顾虑重重。于是这就需要1种简单，快速，能随心所欲的表达自己观点，又不担心害怕泄露隐私而伪装自己，完全能够做回真实的自己的聊天软件。而匿名聊天软件就满足了这些需求，填补了这个空白。

意义：

本匿名聊天软件是用户之间用来交流和分享的一个工具，有创新的快速简单聊天，“口水墙”功能和传统的文字语音聊天。这款聊天软件因其使用简单，不会泄露任何隐私等优点，将成为各类人群广泛应用的软件之一。

有了这款软件你可以拂袖遮颜，评判这繁华人世的苍黄繁复；也可以放空自己，说出这城市华灯初夜上的孤寂。也可通过本次软件的开发 ，提升自身的专业素养与专业技能，为以后的工作学习打好基础。

二、项目的创新之处

1.绝对匿名的社交

      本项目所开发的软件绝对匿名，不会采集任何用户个人的敏感信息，确保聊天社交过程的私密性，对于用户的聊天内容进行了加密，即使在公开网络的环境下也有足够的安全性。使得用户真正放下包袱、卸下压力用最真实的自己去和他人交流，去发泄自己的情绪。

2.不用注册的使用

      本软件安装后即可使用，省去了大部分社交软件必须的账户注册部分，使用户使用更加快速便捷。采用获取用户手机号或系统分配（自动分配，无需申请）账号的方式让用户无门槛使用，同时无密码，用户二次使用全凭手机号或账号。对于使用手机号登录的用户系统会在登陆时发送验证码确保安全性。

3.不用打字地聊天

      改进传统打字聊天的交流方式，创新性地加入了预设图片表情、常用聊天语句、颜文字表情、互赠礼物等方式，而且保留了语音、文字等传统聊天模式。让交流变得更简单方便，聊天时间也能更加碎片化。

4.随心所欲地倾诉

      创新性地加入了“口水墙”功能，这个板块可以让用户随意吐槽，倾诉内心的不满，尽情诉说，一吐生活的不快，同时用户也可以在这个板块把藏在心底的秘密都说出来。提供了一个可以逞口舌之快而不用“负责任的地方”。

三、项目的研究内容和研究目标

    对于此项目研究内容，概括来说主要包括，基于用户的需求的个性化其他用户推荐算法、保护用户的聊天记录的加密算法、防止不良信息传播的防骚扰算法、以及实现时软件的开发技术。  

1.个性化其他用户推荐算法

   ⑴基于地理位置的推荐：在这个算法中，还有主要的一点是通过基站来对该用户的大概地理位置的获取，在获取了该用户的地理位置后，再向该用户推荐一些在本城市的其他用户，方便与用户之间交流本城市内的一些潮流话题，或者倾诉共同的心声。

   ⑵基于聊天内容的推荐：通过对用户聊天内容中的经常出现的一些关键字进行捕捉，然后记录。在下次为用户更新好友时可以根据用户的最近的聊天兴趣推荐同类型的好友，即该推荐算法推荐的其他用户是与该用户近期聊天内容内容比较相关的用户。 在此算法中的难点是用户聊天的关键字的获取以及相似性的计算。

基于内容的推荐算法的相似性计算通常采用余弦相似性（cosine  similarity）算法，即计算用户A的特征向量和其他用户B的特征向量的相似性。

   

其中A表示用户特征向量，B表示其他用户特征向量，是用户特征向量的模，是其他用户特征向量的模。

    ⑶基于用户协同过滤的推荐：在软件最初时，需要用户填写一些自己个人的兴趣爱好，然后可依照此标记选出与该用户同兴趣的其他好友，然后根据被选出的其他用户与用户的兴趣相似度的大小进行排名，在截取排名较前的其他用户中检验是否有用户标记为不喜欢的用户，最后向用户推荐。所以这个算法难点是要遍历数据库中与该用户兴趣相同的其他用户。

   ⑷基于关联规则的推荐：此算法主要针对用户的兴趣爱好进行相关类别的推荐，比如说有人的兴趣爱好是篮球，则可以向他推荐有兴趣爱好是NBA的用户。在此算法中，关联规则的数量和质量尤为重要，所以好的关联规则决定了算法的成功与否。

   ⑸组合推荐算法：有时对于有些用户，个人兴趣没有或者很少的话，在推荐其他用户时数量比较少，需要组合几中算法来推荐。或者有时向某一用户推荐的好友过多，需要用其他的算法来过滤。一般用到最多的是基于内容的推荐和协同过滤推荐混和。

2.用户聊天记录的保护

    这虽然是一款匿名的聊天软件，但是对用户的聊天信息，我们依然采取保护措施，给用户提供最大化的保护，使用户的使用的更加放心。对用户的聊天信息中的一些敏感信息进行隐私保护。针对此要求主要应用AES加密算法。AES加密过程是在一个4×4的字节矩阵上运作，这个矩阵又称为“状态（state）”，其初值就是一个明文区块（矩阵中一个元素大小就是明文区块中的一个Byte）。加密时，各轮AES加密循环（除最后一轮外）均包含4个步骤：

      AddRoundKey — 矩阵中的每一个字节都与该次轮秘钥（round key）做XOR运算；每个子密钥由密钥生成方案产生。

      SubBytes — 通过个非线性的替换函数，用查找表的方式把每个字节替换成对应的字节。

ShiftRows — 将矩阵中的每个横列进行循环式移位。

MixColumns — 为了充分混合矩阵中各个直行的操作。这个步骤使用线性转换来混合每列的四个字节。

最后一个加密循环中省略MixColumns步骤，而以另一个AddRoundKey取代。

3.防骚扰算法

⑴主要针对社会中有些人会传播不良信息对用户的身心健康造成伤害。所以对一些比较敏感的字眼系统会加以抓取，然后对此用户的账号信息注销，对其他用户施以保护。

⑵在这个软件中，使用者可以对自己不喜欢的用户加以标注，标注后，被标注的用户向你发消息时，你就不会接收到了。软件会自动帮助用户解决一些麻烦。

4.软件开发

在软件开发中，首先让用户第一感知到的用户界面是一个很重要的方面，这也影响着用户的使用心情。当然核心技术不能放松，对于推荐、保护和防骚扰算法要能达到最优。软件运行的流畅度达到最好。在与网络对接时，屏幕信息的加载最可能到到最快。

对于项目的研究目标，最后要达到预先规划的功能，首先展现给用户一个舒适、有好的操作界面；在推荐其他用户时，能达到更高效、更实用，使用户聊天更精彩。并且对于软件的流畅度要有所保证。真正的使用户感到物有所值。

四、项目研究的实施方案及拟采取研究方法和技术路线

1.实施方案

2.研究方法

2.1 调查法

调查法是科学研究中最常用的方法之一。它是有目的、有计划、有系统地搜集有关研究对象现实状况或历史状况的材料的方法。调查法中最常用的是问卷调查法，它是以书面提出问题的方式搜集资料的一种研究方法。在这次的软件开发中，主要是要调查了解生活中有没有人愿意使用匿名聊天，为软件将来的市场投入时做好准备。

2.2 模拟测试法

模拟法是先依照原型的主要特征，创设一个相似的模型，然后通过模型来间接研究原型的一种形容方法。软件开发后期就要模拟可能出现的各种问题，拟好解决方案，以及在实体测验中，尽可能模拟多个用户的想法，使软件的质量更高。

2.3 查找文献法

查找文献法是根据一定的研究目的或课题，通过调查文献来获得资料，从而全面地、正确地了解掌握所要研究问题的一种方法。在这个项目中，在最开始的项目立项到最后的软件发布。我们都需要查阅大量的书籍、文献和网络资料，尽量把每个算法的最优性能展现出来。

2.4

3.技术路线

⑴按照系统可行性进行模块化的划分，完成整体设计思路。

⑵完善数据库设计（采用SQL数据库进行开发）

⑶实现并优化推荐算法，将其进行整合。

⑷加密与防骚扰算法实现与优化。

⑸采用JAVA语言开发基于Android操作系统的手机用户端。

⑹

五、项目的研究基础和可行性分析

1. 研究基础

鉴于对相关文档的阅读，目前已有成熟的推荐算法、加密算法和防骚扰算法，可以应用到此次的软件开发中，实现软件的功能。基于地理位置的推荐中，鉴于目前水平，对于用户的地理位置不能达到很精确，但是在本软件中不需要达到很精确，只需要确定用户的城市所在地。还有就是现在针对于Android的开发，易于学习，小组成员又有JAVA基础，便于软件的开发。

2. 可行性分析

六、项目研究的预期成果

⑴基于Android客户端的软件实现完全匿名的社交功能

⑵提交一篇关于本项目开发的匿名社交软件的研究论文

参考文献：

   [1]  林学欣.  基于位置服务的个性化推荐算法研究〔C〕.  广东：华南理工大学，2012.

   [2]  AES加密〔DB/OL〕.  百度百科.

   [3]  余弦相似性〔DB/OL〕.维基百科.  2014.

   [4]  赵玮.  软件工程经济学〔M〕.  西安电子科技大学出版社.2008