農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)關鍵技術及應用

第1章 緒論    1 
1.1農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)架構    1 
1.2農業(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國內研究現(xiàn)狀    7 
1.3農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)關鍵技術    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研究內容與總體結構    14 
1.4.1研究內容    14 
1.4.2總體結構    15 
第2章 農業(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    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)模型構建    21 
2.4時空數(shù)據(jù)模型結構與設計    22 
2.4.1時空數(shù)據(jù)采集設計    24 
2.4.2輸入層構造    24 
2.4.3卷積神經(jīng)網(wǎng)絡構造    24 
2.4.4長短期記憶網(wǎng)絡構造    26 
2.4.5全連接層構造    27 
2.4.6輸出層構造    28 
2.5模型實現(xiàn)與結果分析    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    42 
第3章 農業(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    45 
3.2.1數(shù)據(jù)提取技術    46 
3.2.2數(shù)據(jù)預處理技術    48 
3.3模型構建    50 
3.3.1數(shù)據(jù)提取模型構建    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實驗結果與分析    59 
3.5本章小結    63 
第4章 農業(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    77 
第5章 農業(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    96 
第6章 農業(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結果分析    110 
6.4本章小結    111
第7章 農業(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    129 
第8章 農業(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    143 
第9章 農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中的數(shù)據(jù)融合技術    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結果分析    164 
9.6本章小結    164 
第10章 農業(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    180 
第11章 農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)典型應用    182 
11.1智慧農機典型應用    184 
11.2應用性能度量    186 
11.3本章小結    187 
參考文獻    188