信息物理系统中的高级符号时间序列分析

本文提出用于信息物理系统(CPS)所产生大型数据集的高级符号时间序列分析(ASTSA)。与本文最相关的 CPS 定义为：CPS 是计算与通信之信息方面同必须遵循物理定律的动力学与工程之物理方面相耦合的系统。这包括传感器网络、实时系统与混合系统。为确保计算结果符合物理定律，线性微分算子(LDO)被嵌入每个传感器的处理通道中。以此方式，系统动力学可在执行符号分析前被纳入。对对应于符号的区间采用非线性量化。这些区间基于系统的观测模态，可在探索阶段确定，也可在系统运行期间在线确定。完整的处理通道称为单通道词法分析器；所观测机器上的每个传感器均配置一个。系统中 LDO 的实现尤为重要，因其能建立动态系统观测与其成因之间的因果联系。无因果则无语义，无语义则无基于所观测系统物理背景的知识获取。仅相关性不能保证因果性。本工作最初源于对大型散料处理系统的观测。通常每台机器有 $n = 150\dots250$ 个传感器，数据以多速率方式采集；其中通用传感器以 $f_s = 1Hz$ 采样，振动数据以千赫兹范围采样。