随着智能移动设备(如智能手机、平板电脑和可穿戴设备等)的计算能力和感知能力的增强以及无线通信技术的快速发展,我们的日常工作和生活越来越与它们密不可分。“群智感知”,作为一种新型移动互联网应用和商业模式,应运而生。群智感知系统中,大量普通用户使用几乎无处不在的智能移动设备作为基本感知单元,通过互联网进行协作,为一个共同的、大规模的、复杂的感知任务,来收集、分析与共享生活与环境中的数据。群智感知具有感知内容多样化、感知数据来源充足和感知成本低廉分散等优势,具有广阔的应用前景,将大大地丰富与影响我们的日常生活。群智感知系统中,感知数据的收集与分享在很大程度上依赖于感知参与者。然而,感知参与者在完成任务时不可避免地需要消耗自身的计算资源、存储资源、电池能源,引入额外的通信费用,也需要付出一定的个人劳动,如到达目标地点拍照、标记与上传图片等,还需要牺牲掉部分个人隐私,如个人身份信息、运动信息、位置信息等。这在一定程度上降低了感知参与者的热情。因此,有必要构建合理的面向群智感知的网络市场激励机制,让感知参与者在为他人提供服务时能够取得实际收益,从而愿意参与进来,实现“人人为我,我为人人”的双赢。本论文主要研究群智感知系统中的激励机制设计与实现问题,考虑服务质量、平台效能和社会效益等优化目标。我们分析现实场景中面临的挑战、针对不同的场景特点和系统要求设计特定的激励机制,从而合理控制感知平台的预算、吸引并维护大规模且稳定的感知参与者群体、引导他们高效地完成感知任务、促使他们提交足够充分且高质量的感知数据,最终保障感知服务的质量、维护感知平台长久稳定的运营。本论文的主要研究成果概括如下:1.我们为群智感知系统设计了一种考虑感知数据时空相关性、基于感知位置贡献度加权的激励机制,名为PILOT,来提高用户的感知参与度和感知数据的获取效率。PILOT采用高斯过程挖掘感知数据的时空相关性;运用主动学习的思想,度量各个位置上感知数据的信息量,根据位置信息量设定相应的激励值,引导感知参与者前往特定位置收集感知数据。PILOT在真实环境数据集上的执行结果表明,相比已有的方法,这种机制有效地提高了感知信息增益和感知平台效益,实现了感知参与者和感知平台的合作共赢。2.我们将激励机制和数据质量相结合,提出了具体度量与管理数据质量的方法,设计了一个基于感知数据质量的激励机制。我们先采用期望最大化算法测量感知数据的质量,然后运用信息论相关知识量化数据的有效贡献,最后根据贡献给予感知参与者合理的报酬,激励感知参与者为高质量的感知服务提供高质量的感知数据。理论分析和实验结果表明,这个机制满足感知参与者个人理性、近似最大化感知平台效能,而且在质量保证和效能管理方面,相对已有方法具有更好的性能。3.我们将集中式的激励机制进行分布式化,让参与者可以自行组织拍卖,分配资源并计算支付,避免集中式机制对中心节点的过度信任与过度依赖。以无线频谱资源拍卖为例,我们提出两个可信分布式机制,名为DVCG和FAITH,激励理性的参与者如实地报告自己的私有信息、完成局部计算任务、与邻居节点通信交换消息,在竞争与合作中使得频谱资源分配结果实现最优或次优社会效益。理论分析和实验结果表明,这两个机制满足参与者个人理性和“投标―通信―计算”三维防策略性,DVCG以指数级通信开销为代价,保证资源分配达到最优社会效益,FAITH则同时保证次优的社会效益与多项式时间内的计算与通信复杂度。综上所述,本论文分析了群智感知系统在现实场景中面临的挑战,针对不同的场景特点和系统要求设计了多个激励机制,并理论分析和实验验证了所设计机制的性能与效果,论文的研究成果为群智感知系统的实际部署提供了重要的理论指导和技术支持。