農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)及應用

第1章 緒論    1 
1.1農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)    1 
1.2農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)研究現(xiàn)狀    4 
1.2.1國外研究現(xiàn)狀    5 
1.2.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀    7 
1.3農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)    8 
1.3.1時空數(shù)據(jù)采集    9 
1.3.2數(shù)據(jù)提取與預處理    9 
1.3.3冗余數(shù)據(jù)處理    9 
1.3.4分簇優(yōu)化算法    10 
1.3.5路徑規(guī)劃    11 
1.3.6軌跡預測    11 
1.3.7軌跡糾偏    12 
1.3.8多模態(tài)數(shù)據(jù)融合    13 
1.3.9宕機預測    13 
1.4研究內(nèi)容與總體結(jié)構(gòu)    14 
1.4.1研究內(nèi)容    14 
1.4.2總體結(jié)構(gòu)    15 
第2章 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中的數(shù)據(jù)采集模型    17 
2.1 概述    17 
2.2數(shù)據(jù)采集技術(shù)    18 
2.2.1機器學習    18 
2.2.2人工神經(jīng)網(wǎng)絡    20 
2.2.3深度學習    20 
2.2.4卷積神經(jīng)網(wǎng)絡    20 
2.2.5長短期記憶網(wǎng)絡    21 
2.3時空數(shù)據(jù)模型構(gòu)建    21 
2.4時空數(shù)據(jù)模型結(jié)構(gòu)與設計    22 
2.4.1時空數(shù)據(jù)采集設計    24 
2.4.2輸入層構(gòu)造    24 
2.4.3卷積神經(jīng)網(wǎng)絡構(gòu)造    24 
2.4.4長短期記憶網(wǎng)絡構(gòu)造    26 
2.4.5全連接層構(gòu)造    27 
2.4.6輸出層構(gòu)造    28 
2.5模型實現(xiàn)與結(jié)果分析    28 
2.5.1時空數(shù)據(jù)的采集與實現(xiàn)    28 
2.5.2數(shù)據(jù)處理與模型訓練    32 
2.5.3測試與訓練模型    38 
2.5.4模型優(yōu)化與驗證    39 
2.6本章小結(jié)    42 
第3章 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中的數(shù)據(jù)提取模型    44 
3.1 概述    44 
3.2數(shù)據(jù)提取與預處理技術(shù)    45 
3.2.1數(shù)據(jù)提取技術(shù)    46 
3.2.2數(shù)據(jù)預處理技術(shù)    48 
3.3模型構(gòu)建    50 
3.3.1數(shù)據(jù)提取模型構(gòu)建    50 
3.3.2 基于 KNN算法的數(shù)據(jù)清洗    52 
3.3.3基于數(shù)據(jù)規(guī)范化的變換處理    54 
3.3.4 基于 PCA 算法的特征選擇    56 
3.4模型實現(xiàn)與結(jié)果分析    57 
3.4.1實驗環(huán)境    57 
3.4.2數(shù)據(jù)集    58 
3.4.3數(shù)據(jù)提取分析    59 
3.4.4實驗結(jié)果與分析    59 
3.5本章小結(jié)    63 
第4章 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中的冗余數(shù)據(jù)處理    64 
4.1 概述    64 
4.2數(shù)據(jù)預處理    65 
4.2.1 Bloom Filter 的介紹    65 
4.2.2 標準 Bloom Filter 誤判概率的證明和計算    67 
4.2.3設計和應用 Bloom Filter    69 
4.2.4樸素貝葉斯分類介紹    70 
4.3設計與實驗    72 
4.3.1布隆過濾器的改進    72 
4.3.2布隆過濾器和改進后的布隆過濾器流程圖    72 
4.3.3實驗配置    74 
4.3.4重復數(shù)據(jù)過濾    74 
4.3.5無效數(shù)據(jù)分類    75 
4.3.6 使用 Laplace Smoothing 優(yōu)化    76 
4.4本章小結(jié)    77 
第5章 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中的分簇優(yōu)化算法    79 
5.1 概述    79 
5.2分簇優(yōu)化算法    80 
5.2.1分簇算法    80 
5.2.2目前研究存在的問題    82 
5.3系統(tǒng)模型    82 
5.3.1問題假設    82 
5.3.2能耗模型    83 
5.3.3問題模型    84 
5.4實驗與論證過程    91 
5.5本章小結(jié)    96 
第6章 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中的路徑規(guī)劃研究    98 
6.1 概述    98 
6.1.1路徑規(guī)劃問題的分類    99 
6.1.2環(huán)境建模    99 
6.1.3蟻群算法概述    101 
6.1.4基本蟻群算法的數(shù)學模型    103 
6.2基于蟻群算法的無人駕駛拖拉機的路徑規(guī)劃    105 
6.2.1環(huán)境建模    105 
6.2.2蟻群優(yōu)化算法的基本原理及數(shù)學模型    107 
6.2.3改進的蟻群算法    107 
6.3算法實現(xiàn)與仿真    109 
6.3.1 Matlab仿真與分析    110 
6.3.2結(jié)果分析    110 
6.4本章小結(jié)    111
第7章 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中的軌跡預測模型    113 
7.1 概述    113 
7.2軌跡預測模型    114 
7.3基于分數(shù)階累加的灰色模型理論    115 
7.3.1灰色預測理論與模型    115 
7.3.2分數(shù)階算子 GM（1,1）灰色預測模型    117 
7.4基于改進分數(shù)階累加的灰色軌跡預測模型    119 
7.4.1分數(shù)階累加灰色軌跡預測模型    119 
7.4.2參數(shù)尋優(yōu)算法    121 
7.4.3基于改進的粒子群優(yōu)化算法求解最優(yōu) r值及最優(yōu)背景值    121 
7.5仿真驗證及分析    124 
7.5.1數(shù)據(jù)集    124 
7.5.2模型性能比較與分析 
7.6本章小結(jié)    129 
第8章 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中的軌跡糾偏算法    130 
8.1 概述    130 
8.2軌跡糾偏模型    131 
8.3基于環(huán)比的時間序列方法    132 
8.3.1傳統(tǒng)的時間序列算法    132 
8.3.2短期環(huán)比    133 
8.3.3長期環(huán)比    133 
8.3.4三次樣條插值    135 
8.3.5算法步驟    135 
8.4實驗仿真與結(jié)果分析    136 
8.4.1短期環(huán)比算法    136 
8.4.2長期環(huán)比算法    138 
8.4.3三次樣條插值糾偏    141 
8.4.4實驗對比與評價    142 
8.5本章小結(jié)    143 
第9章 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中的數(shù)據(jù)融合技術(shù)    144 
9.1 概述    144 
9.2研究現(xiàn)狀    144 
9.3數(shù)據(jù)融合理論    145 
9.3.1多模態(tài)數(shù)據(jù)融合    146 
9.3.2卡爾曼濾波    148 
9.3.3樸素貝葉斯算法    150 
9.4多模態(tài)數(shù)據(jù)的融合與分析    152 
9.5實驗結(jié)果與分析    158 
9.5.1數(shù)據(jù)清洗    158 
9.5.2基于卡爾曼濾波的數(shù)據(jù)融合    159 
9.5.3基于樸素貝葉斯的數(shù)據(jù)分析    161 
9.5.4結(jié)果分析    164 
9.6本章小結(jié)    164 
第10章 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中的宕機預測研究    165 
10.1 概述    165 
10.1.1 Hadoop    166 
10.1.2分布式文件存儲系統(tǒng)    166 
10.1.3流數(shù)據(jù)計算組件 Spark Streaming    168 
10.1.4時間序列多元線性回歸算法    169 
10.2研究現(xiàn)狀    170 
10.3研究策略    171 
10.3.1問題背景    171 
10.3.2策略實施    171 
10.4模型評估    179 
10.5本章小結(jié)    180 
第11章 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)典型應用    182 
11.1智慧農(nóng)機典型應用    184 
11.2應用性能度量    186 
11.3本章小結(jié)    187 
參考文獻    188