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随着计算机科学的不断发展,计算技术研究中“让计算服务于人”和运用计算技术解决人们生活中实际问题的思想,越发清晰并被广泛认可。普适计算的发展迎合了这一趋势,移动情境感知的人本普适计算正成为其新的发展方向,其中突显的人本特性和移动情境相关特性,为普适计算解决各种人本问题提供了有力的支持。因此,对移动情境感知的人本普适计算及其关键技术的研究是探索运用计算技术解决人本问题的核心。
本论文以“让计算服务于人”为出发点,以运用普适计算技术解决人本问题为目的,以与人们身体活动、操作活动和社交活动相关的三类基础人本问题为切入点,以智能手机为实现载体,开展移动情境感知的人本普适计算及其关键技术和实际应用的研究。
本论文首先研究移动情境感知的人本普适计算的系统架构,适应普适计算的发展趋势和要求,对应人本性和移动情境相关性,提出系统架构设计策略,分析架构中普适设备、人、情境这三个核心对象以及它们之间的联系和对应的关键技术,最终以普适计算支撑平台实现系统架构、集成关键技术,支持人本普适计算实际应用。
针对移动情境中的活动信息感知,同时为了体现普适计算的人本性,本论文研究感知数据处理及活动检测关键技术,设计了基于加速度阈值和基于曲线比较的感知数据处理方法,并提出一系列“活动检测框架”,用于检测与人相关的活动信息。基于加速度阈值的感知数据处理涉及对加速度向量的特征分析以及阂值条件的设置和优化,可以基于简单加速度幅值特征的提取,也可以基于多维加速度向量的分析运算;基于曲线比较的感知数据处理将多种感知数据整合转换为信号曲线,通过对表征曲线形状上下文的特征矩阵进行相似度比较,确定各曲线对应感知数据的含义,作为检测活动的线索。根据以上感知数据处理方法设计的“活动检测框架”被用于操作活动和身体活动相关的人本问题应用,同时也作为对人与设备间交互的创新研究,探索一种面向活动的智能人机交互。
针对移动情境中环境信息的感知,本论文研究环境信息的感知发现关键技术,设计一种基于蓝牙的迭代发现协议BIDP。BIDP通过改造蓝牙SDP得到一种免于建立连接而进行蓝牙数据传输的方法,避免了建立蓝牙连接时确认请求对用户的干扰;BIDP还包含基于迭代式Bloom Filter数据结构的IBF算法,用于对所传输信息内容的编码压缩和查询匹配。在社交活动人本问题的应用中,BIDP可以有效用于无监督、高效的环境信息感知,其中的IBF算法可以在保证理想低错误率的前提下实现减少空间开销而不增加时间开销。
在实际应用研究方面,本论文以智能手机为载体构建普适计算支撑平台,在平台上进行三种基础人本问题典型应用的研发并实现原型系统,开发了醉酒驾驶检测、跌倒检测和近距离社交网络辅助应用系统,并在真实环境中进行实验和评测,实验中各系统良好的运行性能验证了移动情境感知的人本普适计算技术解决人本问题的能力。
最后论文进行了总结,指出未来下一步工作的研究方向。