17、嵌入式与网络物理系统：特性、挑战与设计流程

嵌入式与网络物理系统：特性、挑战与设计流程

1. 嵌入式与网络物理系统的应用领域

嵌入式和网络物理系统在众多领域都有广泛应用，展现出了巨大的多样性。
- 智能建筑 ：利用信息处理技术，可提高建筑内的舒适度、降低能耗、提升安全性。例如，对于空房间可提高空调子系统的容差水平、自动降低照明亮度，还能通过智能百叶窗优化采光和空调使用。此外，在紧急情况下可显示非空房间列表。这种系统最初多见于高科技办公楼，如今也影响着私人住宅的设计，目标是打造零能耗建筑，为减少全球二氧化碳排放和缓解全球变暖做出贡献。
- 物流领域 ：嵌入式/网络物理系统技术可应用于物流。射频识别（RFID）技术能在全球范围内轻松识别每个物体，移动通信实现了前所未有的交互。满足实时约束和调度需求将嵌入式系统与物流紧密相连，同时也涉及能耗最小化问题。
- 机器人领域 ：这是嵌入式/网络物理系统的传统应用领域。机器人的机械方面至关重要，近年来还设计出了模仿动物或人类的新型机器人。
- 军事应用 ：信息处理技术在军事装备中已应用多年，早期的计算机就用于分析军事雷达信号。

2. 嵌入式与网络物理系统的共同特性

尽管这些系统在物理层面差异很大，但它们的信息处理具有许多共同特征。

2.1 可靠性要求

许多网络物理系统是安全关键的，必须具备可靠性。如核电站这类极端安全关键的系统至少部分由软件控制，汽车、火车、飞机等系统的可靠性也很重要。因为这些系统直接与物理环境相连，对环境有直接影响。可靠性涵盖以下几个