科学研究

边缘智能传感技术及应用

近年来,在智能制造、智能汽车、物联网、智慧楼宇与家居、机器人等领域,传感器技术主要呈现微型化、集成化、多功能化、智能化及无线网络化的发展趋势,同时对宽检测量程、高精度、高可靠性提出了更高要求。针对纯云计算模式在网络带宽、数据时延、隐私安全及特殊装备本地实时处理方面的局限性,本项目拟从嵌入式智能传感器系统、多元异构传感器信息融合、物联终端传感器边缘协调三个层面展开研究,具体内容与技术难点如下:


1.嵌入式智能传感器系统构建物联终端侧的嵌入式智能计算架构,重点研究双向计算流模型,基于EdgeX Foundry架构与边缘计算参考框架3.0,实现计算、存储、通信资源的边缘侧融合与AI算法加载;突破嵌入式AI算法移植技术,实现面向ARM+、Linux+等平台的算法兼容与高效计算。技术难点涉及边缘侧计算资源的动态调度与AI模型轻量化部署;嵌入式环境下AI算法的跨平台兼容性与实时性保障。


2.多元异构传感器信息融合研究基于深度学习网络的多源信息融合技术,优化多源传感器信息的前融合与后融合分布策略;结合统计学习与模糊聚类原理,实现同目标数据的自然聚集与异目标数据的有效隔离;研发物联网关中间件技术,支持多终端异构并发接入,屏蔽底层通信与应用协议差异,实现动态协议解析;设计轻量级、可扩展的边缘侧应用层协议,支持计算负载的自动分割、调度与迁移。技术难点涉及多源异构数据的高效融合与实时聚类算法;动态协议解析中间件与轻量级应用层协议设计。


3.物联终端智能传感边缘协调研究异构边缘设备的动态任务划分技术,探索P2P、CDN等边缘计算模型,实现设备间的协同计算与边缘自治;构建端云弹性计算模型,优化计算任务分配与迁移策略;研发端云协同的智能分析技术,实现终端与云端的分级智能处理、芯片级负载调度、海量多维数据秒级检索与知识挖掘;研究边云协同训练方法、模型裁剪技术、冗余数据压缩方法及轻量级可编程图形硬件加速结构,以降低推断时延、提升处理效率。技术难点涉及云三级架构下的任务协同分配与负载均衡;边云协同训练中的模型轻量化与硬件加速优化。