语义传感器Web中传感器本体构建研究

摘要

随着传感器技术的发展，传感器网络正泛应用到各个领域，传感器Web理论也逐渐完善和成熟。但是传感器网络的异构性，使传感器网络之间很难互联在一起，难以实现资源的有效共享和重用。尽管传感器Web是为了实现传感器的Web互联以及传感器资源的有效访问提出来的，但是由于大量传感器及其数据的涌现，普通用户要在Web中发现传感器及其相关资源也是比较困难的，而且无法理解所获取的传感器信息。
　　 针对上述问题，语义传感器Web应运而生，其旨在通过语义Web技术增强传感器数据的语义，实现传感器数据的共享和重用，以提高传感器互操作性。作为语义Web的核心，本体是机器理解语义的基础。本文分析了现有的传感器网络和传感器Web框架，提出了传感器本体驱动的语义传感器Web框架，旨在通过引入传感器本体，为传感器数据提供语义，以解决传感器资源难以发现等问题。由于没有比较成熟的适合应用到语义传感器Web中的传感器本体，本文研究了语义传感器Web中传感器本体的构建。但是目前传感器本体构建不够规范，没有成熟的方法以及明确的框架和清晰的分层结构，构建出的本体质量较差，概念表达力低，彼此间共享和重用性差。
　　 本文阐述了传感器本体的含义、构成以及框架，提出了一种传感器本体PDCA构建方法。在此基础上，人工构建了传感器核心本体，并对其进行了更新与扩展，实现了基于时间、空间和主题语义的传感器发现，并依据现有评估方法评价了传感器核心本体及其更新和扩展效果，进而验证了传感器本体构建方法和传感器本体驱动的语义传感器Web框架的有效性。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 语义传感器Web的研究

1.2.2 传感器本体的研究

1.3 研究内容

1.4 论文章节安排及结构

第2章 语义传感器Web

2.1 语义传感器Web含义及特征

2.1.1 传感器Web及传感器网络

2.1.2 语义传感器Web

2.2 传感器Web与传感器网络框架

2.2.1 传感器Web框架

2.2.2 传感器网络框架

2.3 语义传感器Web框架

2.3.1 物理层与传感器层

2.3.2 语义层

2.3.3 服务层和应用层

2.4 语义传感器Web框架中的传感器数据处理及传感器发现

2.4.1 传感器数据的处理过程

2.4.2 传感器数据的抽取

2.4.3 传感器数据的时间、空间和主题语义

2.4.4 传感器发现

第3章 传感器本体构建

3.1 传感器本体

3.1.1 传感器本体定义及构成

3.1.2 传感器本体框架

3.1.3 传感器本体中的概念及关系

3.1.4 传感器本体中的概念表达力

3.2 传感器本体构建方法

3.2.1 传感器本体构建准则

3.2.2 传感器本体PDCA构建法

3.2.3 SenOntPDCA定义

3.2.4 SenOntP阶段

3.2.5 SenOntD阶段

3.2.6 SenOntC阶段

3.2.7 SenOntA阶段

3.3 传感器本体更新与扩展

3.3.1 传感器本体更新与扩展流程

3.3.2 传感器本体更新

3.3.3 传感器本体扩展

3.3.4 算法实现

第4章 语义传感器Web中传感器本体构建

4.1 系统功能与工具关系

4.2 传感器核心本体构建

4.2.1 传感器核心本体构建规划

4.2.2 传感器核心本体构建

4.3 传感器本体更新与扩展模块设计

4.3.1 总体设计

4.3.2 预处理模块

4.3.3 传感器更新与扩展模块

4.3.4 数据库设计

4.4 模块实现

4.5 传感器本体在语义传感器Web中的应用

4.5.1 传感器本体的SPARQL查询

4.5.2 传感器发现模块设计

4.5.3 基于时间、空间和主题的传感器发现

第5章 传感器本体评价

5.1 数据来源及评价方法

5.1.1 数据来源

5.1.2 评价方法

5.2 评价结果与分析

5.2.1 传感器核心本体的评价结果与分析

5.2.2 传感器本体更新实验结果与分析

5.2.3 传感器本体扩展实验结果与分析

第6章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

攻读学位期间公开发表论文

致谢