丘曉平，黃小兵

（廣東外語(yǔ)外貿(mào)大學(xué)南國(guó)商學(xué)院，廣州　510545）

基于天地一體化3C融合系統(tǒng)的協(xié)同計(jì)算技術(shù)與應(yīng)用

丘曉平，黃小兵

（廣東外語(yǔ)外貿(mào)大學(xué)南國(guó)商學(xué)院，廣州510545）

介紹基于天地一體化3C融合系統(tǒng)的協(xié)同計(jì)算的相關(guān)理論，包括對(duì)象的協(xié)同建模、協(xié)同控制、協(xié)同通訊、協(xié)同感知和對(duì)象群體協(xié)同等以及該技術(shù)的若干應(yīng)用熱點(diǎn)，并指出該技術(shù)對(duì)我國(guó)智慧城市、航空、航天與國(guó)防軍事工程建設(shè)的重要意義。

協(xié)同計(jì)算；協(xié)同對(duì)象建模；天地一體化系統(tǒng)；協(xié)同感知

0　引言

“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代，即利用信息、通訊技術(shù)及互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，讓互聯(lián)網(wǎng)與各傳統(tǒng)行業(yè)深度融合，可以創(chuàng)造出新的發(fā)展生態(tài)。其中一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)是計(jì)算、通信和控制的融合，即3C（Computing，Communication，Control）融合，另一項(xiàng)是協(xié)同計(jì)算。只有通過(guò)了3C技術(shù)與協(xié)同計(jì)算有機(jī)融合與深度協(xié)同，才能實(shí)現(xiàn)各傳統(tǒng)企業(yè)中大型工程系統(tǒng)、軍事工程系統(tǒng)所需要的實(shí)時(shí)感知、動(dòng)態(tài)控制與信息服務(wù)[1]。如在未來(lái)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)中，車輛之間通過(guò)無(wú)線通訊傳遞各自位置、速度、方向等信息，而構(gòu)成車聯(lián)網(wǎng)。而車聯(lián)網(wǎng)上相關(guān)信息需要通過(guò)路邊基站、空中衛(wèi)星發(fā)送給遠(yuǎn)程交通控制中心，為城市宏觀交通進(jìn)行協(xié)同管理。又如未來(lái)地空網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)的環(huán)境中，一個(gè)多平臺(tái)體系，需要使各分體平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，最終達(dá)到整體最優(yōu)化。月球車就是典型的天地一體化3C融合系統(tǒng)的協(xié)同計(jì)算的典型應(yīng)用。

協(xié)同計(jì)算（Cooperative Computing）從本質(zhì)上講，具有群體性、交互性、分布性與協(xié)作性。其環(huán)境的建立將改善人們信息交流的方式，消除或減少時(shí)空分隔帶來(lái)的協(xié)作上的障礙，提高群體的工作質(zhì)量與效率，進(jìn)而提高了人們的生活質(zhì)量[2]。

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者就天地一體化3C融合系統(tǒng)環(huán)境下展開(kāi)協(xié)同計(jì)算相關(guān)的理論與應(yīng)用研究，取得豐碩成果。我國(guó)學(xué)者在這方面的研究工作亦取得長(zhǎng)足的進(jìn)步。如對(duì)地空對(duì)象的協(xié)同建模（協(xié)同的圖模式）、對(duì)象協(xié)同感知、協(xié)同計(jì)算、協(xié)同控制、對(duì)象間協(xié)同通信、對(duì)象群體協(xié)同處理等方面的探索，并應(yīng)用于移動(dòng)對(duì)象定位、天地一體對(duì)象攻防、多對(duì)象協(xié)同動(dòng)態(tài)優(yōu)化以及協(xié)同學(xué)習(xí)與訓(xùn)練等方面。如我國(guó)學(xué)者就空地網(wǎng)絡(luò)間的協(xié)同，提出建立一個(gè)創(chuàng)新的空地協(xié)同集中網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，即基于超級(jí)基站的天地一體化網(wǎng)絡(luò)，以支持資源的統(tǒng)計(jì)復(fù)用，實(shí)現(xiàn)以用戶為中心，以及高可靠的天地協(xié)同傳輸?shù)?。而該系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)仍面臨眾多挑戰(zhàn)，其中多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)仍需要深入研究[3]。

以下僅對(duì)天地一體化3C融合系統(tǒng)的協(xié)同計(jì)算理論及其相關(guān)的應(yīng)用熱點(diǎn)進(jìn)行介紹。

1　天地一體化3C融合系統(tǒng)中協(xié)同計(jì)算理論與方法

1.1協(xié)同建模

（1）特征語(yǔ)義建模

在傳統(tǒng)的協(xié)同智能設(shè)計(jì)中,通常使用一種特征語(yǔ)義建模。在協(xié)同語(yǔ)義特征建模中，基本思想是在對(duì)象模型中將特征形狀信息與功能信息結(jié)合，共同構(gòu)成特征語(yǔ)義，以維護(hù)特征模型的有效性。文獻(xiàn)4為了提高協(xié)同語(yǔ)義建模系統(tǒng)的性能，提出一種新的協(xié)同設(shè)計(jì)方法，即使用特征語(yǔ)義表示法和細(xì)胞元模型來(lái)表示數(shù)據(jù)與管理模型中的各種數(shù)據(jù)信息。然后通過(guò)語(yǔ)義匹配法確定子模型的邏輯與裝配關(guān)系。通過(guò)語(yǔ)義區(qū)域劃分，“最值空間”等技術(shù)檢測(cè)與消解協(xié)同設(shè)計(jì)中發(fā)生的操作沖突，最后，通過(guò)創(chuàng)建臨時(shí)模型來(lái)降低全局約束求解的復(fù)雜度。

（2）基于3C融合的動(dòng)態(tài)行為建模

西北工業(yè)大學(xué)周興社等提出了信息物理融合系統(tǒng)動(dòng)態(tài)行為模型之構(gòu)建方法[5]。由信息物理融合的CPS （Cyber-Physical Systems）具有3C的聯(lián)合動(dòng)態(tài)性，計(jì)算與物理（對(duì)象）的多尺度融合性，系統(tǒng)環(huán)境及狀態(tài)的時(shí)空交互性，以及系統(tǒng)動(dòng)態(tài)行為之非確定性，使得面向CPS模型驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)驗(yàn)證及其重要。為此，提出了一套面向CPS動(dòng)態(tài)行為建模方法：

①一體化建模。從CPS系統(tǒng)層面，描述計(jì)算與物理過(guò)程交互融合；

②時(shí)空交互建模。關(guān)注CPS系統(tǒng)行為與時(shí)間及空間關(guān)系的語(yǔ)義表示；

③功能與實(shí)現(xiàn)兼容建模法。描述CPS系統(tǒng)邏輯設(shè)計(jì)與物理實(shí)現(xiàn)的映射與支撐；

④集成模型。解決多異構(gòu)模型交互方式與語(yǔ)義一致性表達(dá)問(wèn)題。

CPS具有“3C”融合的特點(diǎn)，故難以用一個(gè)具體的模型表示，CPS動(dòng)態(tài)行為模型構(gòu)建需要多種異構(gòu)模型，其異構(gòu)性主要體現(xiàn)面向不同應(yīng)用領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)不同的功能，具有不同的物理語(yǔ)義，采用不同的模型語(yǔ)言等。這里需要進(jìn)一步研究的問(wèn)題是：異構(gòu)模型的互操作；模型組件演化與轉(zhuǎn)換一致性；模型組件間的正確連接等問(wèn)題。

（3）協(xié)同圖模型

文獻(xiàn)6提出以系統(tǒng)和速率最大化為目標(biāo)，將協(xié)同基站群分簇問(wèn)題建模成為帶權(quán)重連通圖的最大利益樹(shù)生成問(wèn)題,給出一種基于協(xié)同最大利益樹(shù)分簇算法。定義了利益樹(shù)的協(xié)同度，并選擇協(xié)同度最大的兩棵利益樹(shù)進(jìn)行合并的方式，并行生成多個(gè)規(guī)模動(dòng)態(tài)的協(xié)同分簇，而解決了傳統(tǒng)順序分簇導(dǎo)致的系統(tǒng)性能受限問(wèn)題。

另外，文獻(xiàn)7提出在協(xié)同建模系統(tǒng)中的一種對(duì)象引用的正確性保證方法。

文獻(xiàn)8針對(duì)企業(yè)計(jì)算業(yè)務(wù)過(guò)程的復(fù)雜性，為了協(xié)同分散的不同組織業(yè)務(wù)過(guò)程，提出一種IOPN（面向交通Petri網(wǎng)）模型，用于描述跨組織工作流的協(xié)同。由于該模型為一規(guī)模巨大復(fù)合模型，故提出基于不變量的分解方法，將一個(gè)弱合理無(wú)回路的IOPN模型分解成一組順序圖，以避免分析中所產(chǎn)生的狀態(tài)空間爆炸問(wèn)題。

1.2協(xié)同控制

隨著分布式多智能體系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)大，網(wǎng)絡(luò)特性成為影響系統(tǒng)性能的一個(gè)重要因素，文獻(xiàn)9研究分析了復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)特性對(duì)大規(guī)模分布式多智能體協(xié)同控制的影響。針對(duì)四種典型結(jié)構(gòu)，即隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)、小世界網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)格和無(wú)尺度網(wǎng)絡(luò)，從理論與仿真兩方面進(jìn)行分析。理論上，通過(guò)基于馬爾科夫鏈的信息傳遞過(guò)程在不同網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)下的建模，分析了信息無(wú)偏隨機(jī)游走模型和智能決策模型中的傳輸效率；在仿真建模中，從智能體間信息傳輸效率、不同應(yīng)用領(lǐng)域中集成協(xié)同控制效率以及對(duì)網(wǎng)絡(luò)故障恢復(fù)的影響這三個(gè)典型的協(xié)同控制方式來(lái)分析網(wǎng)絡(luò)特性對(duì)系統(tǒng)性能影響。

研究表明，大規(guī)模的多智能體系統(tǒng)在不確定的環(huán)境中，通過(guò)有效的啟發(fā)式不確定性決策模型，在不同的網(wǎng)格拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下，均可能實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的有效的協(xié)同控制，并可根據(jù)不同的網(wǎng)絡(luò)特性，如小世界與無(wú)尺度特性對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行調(diào)整，即使在相同的協(xié)同控制方法下，其系統(tǒng)性能也可能大大提升。

另外，經(jīng)分析比較，具有小世界特性的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)能夠在各項(xiàng)對(duì)比分析中使多智能體的協(xié)同效率得到提高，而無(wú)尺度網(wǎng)絡(luò)，可以根據(jù)多智能體的控制特性有效利用小世界與無(wú)尺度網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)需要進(jìn)行自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的調(diào)整算法的進(jìn)一步研究，以提高多智能體的協(xié)作效率。

1.3協(xié)同通訊

通訊是天地一體化對(duì)象間最重要的聯(lián)系方式，協(xié)同通訊又是當(dāng)前無(wú)線通訊研究熱點(diǎn)。如何進(jìn)行協(xié)同中繼的選擇成為協(xié)同通訊中需要解決的重要問(wèn)題。文獻(xiàn)10提出協(xié)同中繼選擇技術(shù)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

協(xié)同節(jié)點(diǎn)選擇所遵循的標(biāo)準(zhǔn)是在保證一定通訊質(zhì)量的前提下，兼顧自適應(yīng)算法復(fù)雜度、網(wǎng)絡(luò)生命周期、干擾與競(jìng)爭(zhēng)、中斷率與誤碼率、通訊開(kāi)銷等性能，形成優(yōu)化的協(xié)同中繼選擇算法。其中包括：

（1）基于瞬時(shí)信道狀態(tài)的協(xié)同中繼選擇；

（2）基于用中斷概率的協(xié)同中繼選擇；

（3）基于信噪比門限的協(xié)同中繼選擇；

（4）基于端和端錯(cuò)誤比特概率的協(xié)同中繼選擇；

（5）基于能量分配的協(xié)同中繼選擇。

以上幾種協(xié)同中繼選擇算法是根據(jù)不同的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)、協(xié)同時(shí)間和方式等提出的不同的協(xié)同中繼選擇策略，不同的算法給予系統(tǒng)分別帶來(lái)不同的優(yōu)化。

目前,對(duì)于協(xié)同中繼選擇已不局限于單個(gè)參數(shù)優(yōu)化，而是向多個(gè)參數(shù)優(yōu)化發(fā)展。國(guó)內(nèi)外已有相關(guān)方面的工作[11-12]。多個(gè)參數(shù)優(yōu)化時(shí)不僅考慮中繼節(jié)點(diǎn)的選擇，還需要采用協(xié)調(diào)模式，綜合考慮選擇中繼節(jié)點(diǎn)。目前以上研究?jī)H取得理論研究成果,其中協(xié)同中繼算法尚有許多問(wèn)題需進(jìn)一步研究,才能取得更實(shí)用成果,采用多機(jī)制參數(shù)聯(lián)合優(yōu)化,綜合考慮網(wǎng)絡(luò)特性將是協(xié)同中繼選擇的發(fā)展趨勢(shì)。

1.4協(xié)同感知

物聯(lián)網(wǎng)通過(guò)各類通信技術(shù)，將標(biāo)識(shí)、感知、或具執(zhí)行能力的物理實(shí)體互聯(lián)形成虛擬網(wǎng)絡(luò)。文獻(xiàn)13給出情景和情景感知概念及研究發(fā)展與應(yīng)用，文章結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)特性，以情景感知流程為主線，探討了信息獲取建模和智能處理，并結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境論述當(dāng)前情景感知系統(tǒng)的不足，并提出情景感知系統(tǒng)參考結(jié)構(gòu)。

隨著有一定計(jì)算能力與無(wú)線通信的智能傳感器（Mote）的出現(xiàn)，物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)環(huán)境變化的感知就地反映與決策，但Mote難以適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境變化。文獻(xiàn)14提出一種基于元組空間的Mote協(xié)同感知支撐機(jī)制，使Mote之間的協(xié)同感知過(guò)程對(duì)開(kāi)發(fā)人員完全透明，并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景，展示該方法如何滿足功能需求以及在環(huán)境發(fā)生變化時(shí)如何對(duì)環(huán)境進(jìn)行適應(yīng)。

在本項(xiàng)研究中，數(shù)據(jù)的表示僅局限于較簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)類型，如單純的溫度、濕度數(shù)據(jù)、假設(shè)數(shù)據(jù)供需雙方不需定義較為復(fù)雜的數(shù)據(jù)生成與數(shù)據(jù)解析邏輯。但實(shí)際應(yīng)用中，Mote之間可能會(huì)傳遞一些較為復(fù)雜的復(fù)合數(shù)據(jù)，一方面可滿足更復(fù)雜的系統(tǒng)需求，并通過(guò)合并數(shù)據(jù)達(dá)到節(jié)能目的，故更完善描述數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成代碼很重要，而這些任務(wù)在不同的Mote之間動(dòng)態(tài)遷移，值得今后進(jìn)一步深入研究。

1.5協(xié)同對(duì)象（群）

天地一體化的多層次群體協(xié)同關(guān)系描述以及協(xié)同規(guī)劃描述很重要。文獻(xiàn)15給出了描述任務(wù)邏輯，結(jié)合了描述邏輯的知識(shí)表示結(jié)構(gòu)與任務(wù)邏輯的任務(wù)語(yǔ)義。描述任務(wù)邏輯方法對(duì)游戲博弈中的協(xié)同關(guān)系與協(xié)同規(guī)劃進(jìn)行了形式化描述，給出了任務(wù)與規(guī)劃可完成性定義，以及聯(lián)合策略下規(guī)劃可完成性的判定理論。

該項(xiàng)工作在于提出基于描述任務(wù)邏輯理論的群體協(xié)同關(guān)系模型和協(xié)同規(guī)劃模型，給出能力、角色關(guān)系、規(guī)劃、任務(wù)規(guī)劃的形式化定義。該模型克服了當(dāng)前組織模型對(duì)高層任務(wù)交互的描述不定，并在仿真戰(zhàn)術(shù)模擬Citywar中驗(yàn)證該法，能準(zhǔn)確描述虛擬群體協(xié)同關(guān)系的任務(wù)交互語(yǔ)義，適合描述不同規(guī)模的協(xié)同群體。

鑒于現(xiàn)有的協(xié)同感知模型存在計(jì)算感知度能力有限，缺乏對(duì)任務(wù)間關(guān)系的具體描述等問(wèn)題，無(wú)法滿足復(fù)雜產(chǎn)品研制過(guò)程中，在任務(wù)分配方式、感知強(qiáng)度等方面的特殊需求，文獻(xiàn)16提出了一種基于對(duì)象的協(xié)同感知模型（OBCA模型），并給出OBCA模型的實(shí)現(xiàn)機(jī)制與應(yīng)用實(shí)例，且實(shí)現(xiàn)了一個(gè)將協(xié)同感知信息可視化的原型系統(tǒng)。

2　協(xié)同計(jì)算在天地一體化3C融合系統(tǒng)中的應(yīng)用熱點(diǎn)

2.1移動(dòng)對(duì)象的協(xié)同定位

在天地一體空間中，無(wú)線電定位技術(shù)已日益成熟，在該技術(shù)中如何將相關(guān)的定位算法進(jìn)行協(xié)同處理，成為該技術(shù)發(fā)展的新亮點(diǎn)。文獻(xiàn)17指出，在無(wú)線電定位技術(shù)中，Chan算法的計(jì)算量小，在噪聲服從高斯分布的環(huán)境中，定位精度高，但在非視距環(huán)境下定位精度下降，而Taylor算法精度高且健壯性較強(qiáng)，但對(duì)初值依賴性很強(qiáng)。為此，提出一種協(xié)同的定位算法。將Chan算法與Taylor算法結(jié)合，即保持Chan算法的計(jì)算量小的優(yōu)點(diǎn)，又具備Taylor算法的精確性與健壯性。經(jīng)仿真試驗(yàn)表明，該算法能有效抑制非視距傳播中，惡劣信道環(huán)境的影響，且性能穩(wěn)定。

2.2天地一體化對(duì)象攻防

（1）多戰(zhàn)機(jī)協(xié)同攻擊模式

在多戰(zhàn)機(jī)協(xié)同攻擊的作戰(zhàn)模式中，面對(duì)復(fù)雜的敵方網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，目標(biāo)的選擇及戰(zhàn)機(jī)資源的優(yōu)化是決定空襲效果的關(guān)鍵因素。文獻(xiàn)18通過(guò)分析空襲環(huán)境中攻守雙方的主要特征，并建立基于雙層主從決策多機(jī)協(xié)同關(guān)鍵設(shè)施攻擊模型，其中上層決策者的目標(biāo)是要中斷敵人網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)關(guān)鍵服務(wù)設(shè)施節(jié)點(diǎn)，而下層決策者的目標(biāo)是提高我方機(jī)場(chǎng)生存率與目標(biāo)擊中率。通過(guò)求解該模型時(shí)選定目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的戰(zhàn)機(jī)分配策略進(jìn)行綜合優(yōu)化，與傳統(tǒng)的單層規(guī)劃相比，所采用的雙層主從決策模型，對(duì)問(wèn)題的建模和求解與實(shí)戰(zhàn)真實(shí)情況較為吻合。

（2）多平臺(tái)防空體系各作戰(zhàn)平臺(tái)的協(xié)同

多平臺(tái)防空體系作戰(zhàn)平臺(tái)的協(xié)同是研究與發(fā)展網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)理論的重點(diǎn)與難點(diǎn)。文獻(xiàn)19在該項(xiàng)課題的研究中，歸納與描述出多平臺(tái)防空體系中多種不同的協(xié)同機(jī)制：①基于個(gè)體作戰(zhàn)方案協(xié)同；②基于目標(biāo)分配。對(duì)基于目標(biāo)分配的協(xié)同機(jī)制進(jìn)行了分類，即分成為基于責(zé)任區(qū)劃分協(xié)同，基于合同網(wǎng)協(xié)議的協(xié)同機(jī)制和基于統(tǒng)一認(rèn)知、分?jǐn)?shù)式協(xié)同機(jī)制，并給出相應(yīng)的工作流程，為作戰(zhàn)人員了解多平臺(tái)防空體系中各平臺(tái)間協(xié)同提供參考。當(dāng)然，在實(shí)際應(yīng)用中，指揮員需綜合考慮使命任務(wù)和所處環(huán)境的情況下，適當(dāng)選擇某種協(xié)同機(jī)制或某幾種協(xié)同機(jī)制的綜合運(yùn)用。

（3）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同防御

文獻(xiàn)20在基于云模型的防御代理信任評(píng)估模型中指出在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同防御（CNCD）系統(tǒng)中，所有的防御代理在防御方案的部署中均默認(rèn)為可信與可控的，而該假設(shè)實(shí)際上在開(kāi)放網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境下不成立。甚至導(dǎo)致惡意代理參與到計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)同防御的方案執(zhí)行中，使方案執(zhí)行率增加而降低系統(tǒng)的安全性。為此，提出一個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)同防御的信任評(píng)估模型，其模型分為兩個(gè)部分，即防御任務(wù)執(zhí)行評(píng)估與防御代理信任更新。其中研究了防御代理反饋的評(píng)估函數(shù)，包括防御任務(wù)完成時(shí)間與完成質(zhì)量的評(píng)估兩個(gè)方面，并將信任時(shí)間的衰減性、非對(duì)稱性應(yīng)用到防御代理的反饋評(píng)估函數(shù)中，提出一種基于滑動(dòng)時(shí)間窗口的雙權(quán)值直接信任云模型進(jìn)行信任更新。

另外，在針對(duì)來(lái)自外網(wǎng)的攻擊，文獻(xiàn)21提出對(duì)現(xiàn)有的DRDOS（Distirbuted Reflection Denial of Server Attack），即分布式反射拒絕服務(wù)攻擊的防御方法進(jìn)行改造的新模型——HCF-AST（Hop Count Filtering-Attack Source Tracing），通過(guò)協(xié)同式自學(xué)習(xí)算法，實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間DRDOS防御知識(shí)的共享，以解決原防御反應(yīng)滯后和過(guò)濾不全面等問(wèn)題，它可以過(guò)濾掉外網(wǎng)的攻擊流，并引入入侵追蹤技術(shù)與入侵檢測(cè)與過(guò)濾技術(shù)協(xié)同，定位并阻斷內(nèi)網(wǎng)攻擊流。

2.3多對(duì)象協(xié)同動(dòng)態(tài)優(yōu)化

為了解決大多數(shù)多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題，需要其優(yōu)化算法在時(shí)間約束內(nèi)快速找到動(dòng)態(tài)變化的Pareto最優(yōu)解與Pareto邊界。文獻(xiàn)22提出一種基于多種群協(xié)同動(dòng)態(tài)多目標(biāo)粒子群改進(jìn)算法，旨在利用多種群競(jìng)爭(zhēng)與協(xié)作。兩種模式相互配合，從而達(dá)到高效求解動(dòng)態(tài)多目標(biāo)的優(yōu)化問(wèn)題。針對(duì)對(duì)導(dǎo)彈打擊目標(biāo)發(fā)生改變時(shí)，需對(duì)導(dǎo)彈的飛行軌道、控制參數(shù)（攻角、仰角）進(jìn)行多目標(biāo)化，以及航空運(yùn)營(yíng)中受到天氣、飛行故障、隨機(jī)意外等影響，航空調(diào)度需要考慮旅客滯留時(shí)間、運(yùn)營(yíng)成本等多個(gè)因素，重新優(yōu)化。其中競(jìng)爭(zhēng)模式需要對(duì)解空間進(jìn)行“勘探”搜索，而競(jìng)爭(zhēng)失效后，自適應(yīng)切換到協(xié)作模式，對(duì)解空間進(jìn)行“開(kāi)采”搜索。通過(guò)對(duì)多種群協(xié)同搜索，概率分析，證明多種群相比單種群具有更高的搜索效率，并以仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證算法的有效性。

2.4協(xié)同學(xué)習(xí)與訓(xùn)練

針對(duì)天地一體化環(huán)境中的目標(biāo)跟蹤問(wèn)題，文獻(xiàn)23考慮到突然變化、視角差異、相機(jī)抖動(dòng)以及部分遮擋等因素、基于協(xié)同訓(xùn)練，粒子濾波算法的啟示，提出一種自適應(yīng)目標(biāo)跟蹤方法。該法采用HQG（Histogram of Oriented Gradients）和LBP（Local Binary Pattern）描述目標(biāo)特征并建立分類器，通過(guò)協(xié)同訓(xùn)練實(shí)現(xiàn)分類器的在線更新，有效地解決誤差累積問(wèn)題。為縮小目標(biāo)搜索的狀態(tài)空間，利用Icondensation運(yùn)動(dòng)模型和重要采樣提高粒子采樣的準(zhǔn)確性與效率，并引入了校正因子，抑制虛假目標(biāo)的干擾，從而提高了跟蹤算法的魯棒性與分類器更新的準(zhǔn)確性。

另外，為了快速準(zhǔn)確檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)用戶的異常行為，如傳播蠕蟲(chóng)、DDoS攻擊等，文獻(xiàn)24提出了一種基于多數(shù)類分布的改進(jìn)Easy Ensemble方法將平衡訓(xùn)練樣本劃分為平衡的樣本子集，然后使用混合擾動(dòng)的生成法構(gòu)造差異性成員分類器對(duì)樣本子集進(jìn)行協(xié)同學(xué)習(xí)，在學(xué)習(xí)中使用選擇性集成進(jìn)行置信度計(jì)算與數(shù)據(jù)更新，以減少開(kāi)銷，并基于準(zhǔn)確性選擇構(gòu)建集成分類器用于實(shí)際測(cè)試，該法可獲得非平衡性復(fù)雜分布數(shù)據(jù)處理能力，并進(jìn)一步提高檢測(cè)的準(zhǔn)確性。

3　結(jié)語(yǔ)

隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)的深入發(fā)展，基于天地一體化3C融合網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及信息系統(tǒng)的研究正方興未艾，至今尚有多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)仍待深入研究。其中協(xié)同計(jì)算技術(shù)在系統(tǒng)建模、控制、計(jì)算感知等諸多方面起著關(guān)鍵性作用。本文介紹了國(guó)內(nèi)外學(xué)者近年來(lái)在相關(guān)方面所取得的研究成果，以及在該領(lǐng)域協(xié)同計(jì)算中的應(yīng)用熱點(diǎn)。該項(xiàng)技術(shù)的未來(lái)將為提供開(kāi)放智能、靈活可重構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，并支持廣域大容量服務(wù)，對(duì)我國(guó)智慧城市、航空、航天、國(guó)防軍事工程建設(shè)等具有極其重要的意義。

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Collaborative Computing;Collaborative Object Modeling;Space and Terrestrial Integrated Network;Cooperative Sensing

Collaborative Computing Technology and Applications of 3C Based Space and Terrestrial Integrated Network

QIU Xiao-ping，HUANG Xiao-bing

（South China Business College,Guangdong University of Foreign Studies,Guangzhou 510545）

Introduces the correlation theory of collaborative computing technology of 3C Based space and terrestrial integrated network,includes collaborative object modeling,collaborative control,cooperative communication,cooperative sensing and object groups collaboration,and some applications of the technology.Points out the important significance of this technology in the construction of China's aviation, aerospace,smart city and national defense and military engineering.

1007-1423（2016）32-0040-05

10.3969/j.issn.1007-1423.2016.32.009

丘曉平（1954-），女，廣東潮安人，本科學(xué)士，副教授，研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)應(yīng)用

黃小兵（1975-），男，湖南保靖人，研究方向?yàn)榍度胧较到y(tǒng)設(shè)計(jì)和物聯(lián)網(wǎng)

2016-09-01

2016-10-20