面向可穿戴計(jì)算工業(yè)應(yīng)用的車間上下文感知關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、可穿戴計(jì)算是一種新的計(jì)算模式,它從計(jì)算概念、交互模式、人機(jī)關(guān)系、功能和使用等方面都不同于傳統(tǒng)的桌面計(jì)算和移動計(jì)算模式。它強(qiáng)調(diào)一種“以人為本,人機(jī)合一”的理念,基于它的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能夠增強(qiáng)人們對外部世界的感知能力和對人們的行為進(jìn)行輔助。
　　 近年來,隨著集成電路技術(shù)、無線通信技術(shù)、傳感器技術(shù)以及材料科學(xué)等發(fā)展與進(jìn)步,可穿戴計(jì)算機(jī)在工業(yè)、醫(yī)療和國防安全等領(lǐng)域的研究和應(yīng)用獲得了快速發(fā)展,相關(guān)產(chǎn)品已進(jìn)入系列化和實(shí)用化的階段。在這些可穿戴

2、計(jì)算的研究和應(yīng)用中,上下文感知獲得了廣泛關(guān)注。然而,它還存在較多的困難和挑戰(zhàn),缺乏相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)支持,主要表現(xiàn)在提供上下文信息的基礎(chǔ)設(shè)施不完善和不統(tǒng)一,上下文信息缺乏統(tǒng)一有效的語義描述方式以及缺乏分發(fā)利用、存儲、演化和推理等機(jī)制,不能為快速構(gòu)建上下文感知應(yīng)用提供支持。
　　 有鑒于此,本文以可穿戴計(jì)算機(jī)在工業(yè)車間中的應(yīng)用為背景,以前期相關(guān)研究提出的“知曉車間”(Aware Workshop,AW)概念為基礎(chǔ),提出了知曉車間上下文感

3、知應(yīng)用模型(Aware Workshop Context-Aware Application Model,AWCAAM),并圍繞其進(jìn)行上下文感知關(guān)鍵技術(shù)研究,主要工作概括如下:
　　 1)深入分析研究了車間中的上下文信息,對其特點(diǎn)進(jìn)行了歸納總結(jié),并對其進(jìn)行了定義和分類,建立了知曉車間領(lǐng)域本體表示模型,并使用RDF/RDFS、OWL,來描述和表示上下文信息。
　　 2)綜合專用可穿戴計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、無線局域網(wǎng)、無線傳感網(wǎng)以及無

4、線個人區(qū)域網(wǎng),搭建了一個具體的知曉車間實(shí)驗(yàn)環(huán)境,為獲取上下文信息提供必要的物理基礎(chǔ)。
　　 3)以面向服務(wù)和分層的思想設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了AWCAAM,它由上下文傳感層、上下文服務(wù)層和上下文應(yīng)用層組成,主要完成上下文信息的傳感、采集、表示、分發(fā)利用、存儲、演化和推理等功能。其中,重點(diǎn)對上下文服務(wù)層加以研究,它主要包括基礎(chǔ)平臺awOSCd、提供發(fā)布/訂閱和請求/應(yīng)答服務(wù)接口的上下文提供者、上下文推理機(jī)awReasoner、上下文數(shù)據(jù)庫aw

5、Database以及服務(wù)管理器,并分別對它們進(jìn)行了設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、測試以及評估分析。
　　 4)以知曉車間實(shí)驗(yàn)環(huán)境為基礎(chǔ),利用WiFi位置定位原理,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了AWCAAM中的位置上下文服務(wù),并對其進(jìn)行了測試與對比分析評估,展現(xiàn)了AWCAAM中上下文提供者實(shí)現(xiàn)的全過程,為其它上下文服務(wù)的實(shí)現(xiàn)提供了參考。
　　 本課題提出的AWCAAM解決了可穿戴計(jì)算在工業(yè)車間上下文感知應(yīng)用中的關(guān)鍵技術(shù)問題,為快速構(gòu)建車間上下文感知應(yīng)用提供了