移动云平台的ITS大数据调用策略研究
本文关键词: 移动云计算 Spark框架 路网评估 优化遗传算法 并发服务器 出处:《南京大学》2014年硕士论文 论文类型:学位论文
【摘要】:当前,交通监测数据日趋庞杂,路网监测评估与数据处理发布己逐步采取了一系列的手段,而城市交通问题仍日益突出。其症结之一,在于如何高效地处理海量交通数据,实时分析、挖掘、调用,为驾乘提供必要的信息服务[¨。论文依托省科技厅《公路交通传感网信息检测·挖掘·汇聚·发布与辅助决策示范系统》示范工程项目,介绍了国内外智能交通系统中移动采集技术及云计算技术的应用现状,分析了在移动云环境中传输和处理海量交通数据的难点。提出了移动云环境中的优化负载均衡策略,建立了预测评估移动监测数据模型,及其实时数据处理平台,并予路网仿真验证。就流媒体传输需要占用大量带宽,传统流媒体服务器无法提供高并发量服务的难题,提出了基于Reactor模型的流媒体服务器架构,克服了传统多线程模型面临的线程调度开销及同步死锁问题,并采用基于网络状况的自适应缓存机制,实现了云环境中实时稳定的流媒体服务。就移动云环境中资源利用率不平衡问题提出了基于优化遗传算法的负载均衡策略。通过采用多目标的适应度函数及自适应的交叉变异算子,解决了传统调度策略收敛速度慢、易于陷入局部收敛等问题,契合了移动云环境中的资源异质性和动态性特征。就海量交通数据的实时分析和处理问题,基于Spark框架构建了分布式云平台,通过使用基于内存的分布式系统实现海量数据的实时处理,克服了传统框架无法进行实时任务的问题,采用EM算法分析移动设备采集的GPS数据,对路网状况进行实时评估和预测,并通过web接口进行发布。综上,论文研究成果具有重要的理论意义和应用价值。其创新点在于:1)针对基于多线程模型的服务器所面临的进程调度开销及同步死锁问题,采用了基于Reactor模型的I/O复用方式提供高并发服务。2)针对移动云平台中的资源利用率低的问题,优化了传统遗传算法,实现动态负载均衡,克服了移动云环境中计算资源的异质性和动态性问题。3)基于Spark框架实现了海量交通数据实时处理集群,通过构建基于内存的分布式系统,能够在秒量级迭代执行针对海量交通数据的机器学习算法。
[Abstract]:At present, traffic monitoring data are becoming more and more complicated. A series of methods have been adopted gradually in road network monitoring, evaluation and data processing, while urban traffic problems are still becoming more and more prominent. One of the crux of the problem lies in how to deal with mass traffic data efficiently. Real time analysis, mining, calling, providing necessary information services for driving and riding. The paper relies on the demonstration project of "Highway Traffic Sensor Network Information Detection, Mining, aggregation, Publishing and Assistant Decision-Making demonstration system" of the Department of Science and Technology of the province, This paper introduces the application status of mobile acquisition technology and cloud computing technology in intelligent transportation system at home and abroad, analyzes the difficulties of transferring and processing mass traffic data in mobile cloud environment, and puts forward the optimal load balancing strategy in mobile cloud environment. A mobile monitoring data model for prediction evaluation and its real-time data processing platform are established and verified by road network simulation. The traditional streaming media server cannot provide high concurrent services due to the need of a large amount of bandwidth for streaming media transmission. This paper proposes a streaming media server architecture based on Reactor model, which overcomes the problem of thread scheduling overhead and synchronization deadlock faced by traditional multithread model, and adopts adaptive caching mechanism based on network condition. The real-time and stable streaming media service in cloud environment is realized. A load balancing strategy based on optimization genetic algorithm is proposed to solve the imbalance of resource utilization in mobile cloud environment. By adopting multi-objective fitness function and self-adaptation, a load balancing strategy based on optimization genetic algorithm is proposed. Crossover mutation operator, It solves the problems of slow convergence rate and easy to fall into local convergence of traditional scheduling strategy, which accords with the heterogeneous and dynamic characteristics of resources in mobile cloud environment. In this paper, the real-time analysis and processing of massive traffic data are discussed. The distributed cloud platform is constructed based on Spark framework. By using the memory based distributed system to realize the real-time processing of massive data, it overcomes the problem that the traditional framework can not carry out real-time tasks. The EM algorithm is used to analyze the GPS data collected by mobile devices, to evaluate and predict the road network status in real time, and to publish it through the web interface. The research results of this paper have important theoretical significance and application value. The innovation of this paper lies in: 1) aiming at the problem of process scheduling overhead and synchronization deadlock faced by servers based on multithreaded model. I / O reuse mode based on Reactor model is used to provide high concurrent service. 2) aiming at the problem of low resource utilization in mobile cloud platform, the traditional genetic algorithm is optimized to achieve dynamic load balancing. This paper overcomes the heterogeneity and dynamic problem of computing resources in mobile cloud environment. 3) based on Spark framework, the real-time processing cluster of massive traffic data is realized, and the distributed system based on memory is constructed. Machine learning algorithm for mass traffic data can be iterated in second order.
【学位授予单位】:南京大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:U495
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 杨艳丽,史维祥;一种新的优化算法—遗传算法的设计[J];液压气动与密封;2001年02期
2 王毅,曹树良;遗传算法在并联水泵系统运行优化中的应用[J];流体机械;2003年10期
3 赵义红,李正文,何其四;生物信息处理系统遗传算法探讨[J];成都理工大学学报(自然科学版);2004年05期
4 李凡,黄数林,张东风;一种改进的多倍体遗传算法[J];华中科技大学学报(自然科学版);2005年01期
5 韦雪洁;黎明;刘高航;田贵超;;注入式的遗传算法的分析与研究[J];南昌航空工业学院学报(自然科学版);2006年01期
6 阎纲;;遗传算法及其仿真[J];湖南工程学院学报(自然科学版);2006年04期
7 ;遗传算法[J];电网与清洁能源;2008年10期
8 吴玫;陆金桂;;遗传算法的研究进展综述[J];机床与液压;2008年03期
9 李培植;肖利明;于静涛;;基于遗传算法的结构优化方法[J];公路交通科技(应用技术版);2008年08期
10 于金;金乐;杜海璐;;基于改进遗传算法的集装箱装载优化问题研究[J];船海工程;2008年05期
相关会议论文 前10条
1 陈家照;廖海涛;张中位;罗寅生;;一种改进的遗传算法及其在路径规划中的应用[A];2009系统仿真技术及其应用学术会议论文集[C];2009年
2 李国云;刘颖;薛梅;邬志敏;;遗传算法在高温空冷冷凝器优化设计中的应用[A];第五届全国制冷空调新技术研讨会论文集[C];2008年
3 王志军;李守春;张爽;;改进的遗传算法在反演问题中的应用[A];新世纪 新机遇 新挑战——知识创新和高新技术产业发展(上册)[C];2001年
4 任燕翔;姜立;刘连民;从滋庆;;改进遗传算法在三维日照方案优化中的应用[A];工程三维模型与虚拟现实表现——第二届工程建设计算机应用创新论坛论文集[C];2009年
5 韩娟;;遗传算法概述[A];第三届河南省汽车工程科技学术研讨会论文集[C];2006年
6 庞国仲;王元西;;基于遗传算法控制步长的定性仿真方法[A];'2000系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2000年
7 张忠华;杨淑莹;;基于遗传算法的聚类设计[A];全国第二届信号处理与应用学术会议专刊[C];2008年
8 何翠红;区益善;;遗传算法及其在计算机编程中的应用[A];1995年中国智能自动化学术会议暨智能自动化专业委员会成立大会论文集(下册)[C];1995年
9 靳开岩;张乃尧;;几种实用遗传算法及其比较[A];1996年中国智能自动化学术会议论文集(下册)[C];1996年
10 王宏刚;曾建潮;李志宏;;摄动遗传算法[A];1996年中国智能自动化学术会议论文集(下册)[C];1996年
相关重要报纸文章 前1条
1 林京;《神经网络和遗传算法在水科学领域的应用》将面市[N];中国水利报;2002年
相关博士学位论文 前10条
1 蔡美菊;交互式遗传算法及其在隐性目标决策问题中的应用研究[D];合肥工业大学;2015年
2 张士伟;三维声学快速多极基本解法在机械噪声预测中的应用研究[D];沈阳工业大学;2016年
3 高军;无铅焊料本构模型及其参数识别方法研究[D];南京航空航天大学;2015年
4 周辉仁;递阶遗传算法理论及其应用研究[D];天津大学;2008年
5 郝国生;交互式遗传算法中用户的认知规律及其应用[D];中国矿业大学;2009年
6 侯格贤;遗传算法及其在跟踪系统中的应用研究[D];西安电子科技大学;1998年
7 马国田;遗传算法及其在电磁工程中的应用[D];西安电子科技大学;1998年
8 唐文艳;结构优化中的遗传算法研究和应用[D];大连理工大学;2002年
9 周激流;遗传算法理论及其在水问题中应用的研究[D];四川大学;2000年
10 刘冀成;基于改进遗传算法的生物电磁成像与磁场聚焦应用研究[D];四川大学;2005年
相关硕士学位论文 前10条
1 张英俐;基于遗传算法的作曲系统研究[D];山东师范大学;2006年
2 钟海萍;原对偶遗传算法与蚁群算法的一种融合算法[D];暨南大学;2013年
3 李志添;模糊遗传算法与资源优化配置的预测控制[D];华南理工大学;2015年
4 王琳琳;新型双层液压轿运车车厢的设计研究[D];上海工程技术大学;2015年
5 李海全;基于遗传算法的建筑体形系数及迎风面积比优化方法研究[D];华南理工大学;2015年
6 彭骞;基于遗传算法的山区高等级公路纵断面智能优化方法研究[D];昆明理工大学;2015年
7 周玉林;基于小波分析和遗传算法的配电网故障检测[D];昆明理工大学;2015年
8 郭颂;基于粗糙集和遗传算法的数字管道生产管理系统研究[D];昆明理工大学;2015年
9 吴南;数值逼近遗传算法的研究应用[D];华南理工大学;2015年
10 于光帅;一类优化算法的改进研究与应用[D];渤海大学;2015年
,本文编号:1539031
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiaotonggongchenglunwen/1539031.html