可穿戴計(jì)算介紹

1、可穿戴計(jì)算的 Context Aware 一. Context和Context Aware 1.Context1994.美國(guó)哥倫比亞大學(xué). Schilit Bill N. “附近的人、物、位置、標(biāo)識(shí)”1997.美國(guó). Brown Peter J.“用戶(hù)周?chē)说奈恢?、?biāo)識(shí)、時(shí)間、季節(jié)、溫度等”1998.美國(guó).Ryan Nick.“用戶(hù)的位置、環(huán)境、身份、時(shí)間” 比較認(rèn)可的： n2000.美國(guó). Anind.K.Dey“Context 是一種信息輸入，該信息可以是是一種信息輸入，該信息可以是任一種描述與用戶(hù)及其應(yīng)用相關(guān)的環(huán)境實(shí)體的任一種描述與用戶(hù)及其應(yīng)用相關(guān)的環(huán)境實(shí)體的信息，包括人物、地點(diǎn)、時(shí)間、

2、物體等。信息，包括人物、地點(diǎn)、時(shí)間、物體等?！?n特定的Context類(lèi)型：位置、身份、時(shí)間、活動(dòng).n可回答：Who,What,When,Where.n還可做其他信息的Context 信息源例如：知道人的身份-可知：地址，電話(huà)號(hào)，E-mail，出生日期，好友列表，與其他人關(guān)系2. Context 分類(lèi) n按傳感器分類(lèi)： 底層Context：位置、方向、聲場(chǎng)、靜態(tài)數(shù)據(jù)，用戶(hù)Context記錄. 高層Context：（借助多傳感器，底層傳感器）用戶(hù)行為，情感，趨向.n按移動(dòng)相關(guān)性分類(lèi)： 主動(dòng)Context：影響移動(dòng)應(yīng)用的行為 被動(dòng)Context：對(duì)移動(dòng)應(yīng)用影響不大的行為 3. Context Aw

3、are n2000.美國(guó).Anind.K.Dey“Context Aware是一種應(yīng)用系統(tǒng)，該應(yīng)用系統(tǒng)利是一種應(yīng)用系統(tǒng)，該應(yīng)用系統(tǒng)利用用Context向用戶(hù)主動(dòng)提供與用戶(hù)任務(wù)相關(guān)的信向用戶(hù)主動(dòng)提供與用戶(hù)任務(wù)相關(guān)的信息和服務(wù)。息和服務(wù)?！?4. Context Aware研究中的問(wèn)題nContext的獲取來(lái)自非傳統(tǒng)設(shè)備Context很少來(lái)自鍵盤(pán)鼠標(biāo)如：移動(dòng)設(shè)備：在室外GPS獲位置信息.在室內(nèi)Video獲圖像nContext 必須被抽象出來(lái)如GPS可獲得坐標(biāo). 導(dǎo)游需要抽象成高層信息：街道，建筑名稱(chēng)等等。nContext可能從多重分布不同類(lèi)的資源中得到室內(nèi)用戶(hù)位置跟蹤-收集多個(gè)傳感器信息有的傳感器

4、信息不確定性nContext是動(dòng)態(tài)的環(huán)境的變化必須能被實(shí)時(shí)發(fā)現(xiàn)、應(yīng)用n數(shù)據(jù)的隱蔽性問(wèn)題nWhat :什么樣的信息可以被收集nWho:誰(shuí)可以訪(fǎng)問(wèn)這些信息nHow:多大的信息可以存儲(chǔ)，用戶(hù)如何選擇可用數(shù)據(jù)5. Context Aware的特點(diǎn) n提高人機(jī)交互效率，更好理解用戶(hù)效率n提高新型應(yīng)用和服務(wù)，隱含人機(jī)交互n優(yōu)化信息供應(yīng)，自動(dòng)過(guò)濾無(wú)關(guān)信息，解決信息泛濫，信息缺乏 二. 可穿戴計(jì)算的Context Aware體系結(jié)構(gòu) 1.可穿戴計(jì)算的Context Aware應(yīng)用 n主動(dòng)提醒服務(wù)n基于位置的信息查詢(xún)服務(wù)查詢(xún)位置相關(guān)的信息如飛機(jī)維修中：根據(jù)維修部位提供維修示例，技術(shù)手冊(cè)n定位導(dǎo)航服務(wù)由定位，得出

5、電子地圖中用戶(hù)的位置、明確目標(biāo)，生成最佳航線(xiàn)n信息收集服務(wù)通過(guò)各種傳感設(shè)備和計(jì)算機(jī)采集各種信息，并可完成處理、存儲(chǔ)、傳輸. 可穿戴計(jì)算的Context Aware體系結(jié)構(gòu)應(yīng)用層Context物理傳感器層加速度傳感器GPS電子羅盤(pán)光傳感器溫度傳感器攝像裝置邏輯傳感器層三維加速度GPS數(shù)據(jù)三維磁強(qiáng)度光照度數(shù)據(jù)溫度數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)流數(shù)據(jù)活動(dòng)位置身份方向時(shí)間圖像主動(dòng)提醒服務(wù)信息查詢(xún)服務(wù)定位導(dǎo)航服務(wù)信息收集服務(wù)其他服務(wù)可穿戴計(jì)算機(jī) Context Aware 體系結(jié)構(gòu)圖n物理傳感器層n邏輯傳感器層nContext層n應(yīng)用層 三. 可穿戴計(jì)算的Context Aware 的應(yīng)用1. 應(yīng)用方式以應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)可分為兩類(lèi)n

6、Client-Server 方式n無(wú)線(xiàn)自組網(wǎng)方式 (1) Client-Server方式 服務(wù)器廣播所收到的坐標(biāo)數(shù)據(jù)服務(wù)器Client向服務(wù)器發(fā)送用戶(hù)制作的圖像、坐標(biāo)Client向服務(wù)器發(fā)送文字、坐標(biāo)Client一個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)Client一 組 坐 標(biāo) 點(diǎn)(2)無(wú)線(xiàn)自組網(wǎng)方式 n網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間的組網(wǎng)-無(wú)線(xiàn)自組網(wǎng)絡(luò)（移動(dòng)網(wǎng)） 無(wú)主中心節(jié)點(diǎn) 節(jié)點(diǎn)自身即為路由器 解決共享無(wú)線(xiàn)信道的控制問(wèn)題 多跳式訪(fǎng)問(wèn)穿戴機(jī)間互通信息 穿戴機(jī)間互通信息2. 應(yīng)用方式以服務(wù)內(nèi)容主要可分為三類(lèi) n基本服務(wù)n推斷服務(wù)n基于Agent服務(wù) （1） 基本服務(wù)n定位服務(wù)：GPS、雙星、電子羅盤(pán)、加速度儀n人體生理檢測(cè)n維修系統(tǒng)中，零件的

7、位置n環(huán)境監(jiān)測(cè)n上下級(jí)及同伴間的互通 （2） 推斷服務(wù)n推斷某一活動(dòng)的困難程度n某一位老人的生理活動(dòng)量n不同形式的匹配（位置、行為、技巧水平）n故障點(diǎn)在哪里 （3） 基于Agent的服務(wù)n通知Agent例如. 一個(gè)用戶(hù)通過(guò)了所希望的工作，通知他。n提醒Agent例如. 一個(gè)用戶(hù)有可能錯(cuò)過(guò)一個(gè)重要會(huì)議，事先及時(shí)提醒他。n建議Agent例如. 建議一個(gè)用戶(hù)他有條件，并且是希望參加的活動(dòng)。 3.應(yīng)用方式按數(shù)據(jù)改變的時(shí)間率，可分為如下三種： n（1）緩慢變化的過(guò)程（procedure） 例如：輔助維修系統(tǒng)，大量的緩慢變化的信息描述其操作過(guò)程。 典型要求 約10頁(yè)文字和圖解。 中心信息的改變 一周一次n

8、（2）工作定單(work order) 例如：加工或維修者接到任務(wù)清單. 描述任務(wù)：圖解、文本。 數(shù)據(jù)一天改變一次，1小時(shí)改變1次。n（3）交互式服務(wù)（collabration） 例如：一個(gè)幫助柜臺(tái)的有經(jīng)驗(yàn)的咨詢(xún)員.通過(guò)聲、圖、文 及時(shí)為多人提供幫助。 數(shù)據(jù)在1分1分地改變，有時(shí)1秒1秒地改變 例如. 軍用系統(tǒng) 更為典型 4.兩個(gè)典型的可穿戴計(jì)算的應(yīng)用 n（ 1 ） 輔助維修系統(tǒng)如: CMU的Vuman. 現(xiàn)場(chǎng)維修，遠(yuǎn)程維修n（ 2 ） 軍用系統(tǒng)如:美國(guó)的“21世紀(jì)陸地勇士系統(tǒng)”特種作戰(zhàn)，多角度發(fā)射 體現(xiàn)了上述的應(yīng)用方式， Context Aware系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。四.可穿戴計(jì)算機(jī)挑戰(zhàn)PC機(jī) “凡

9、有助于縮小人機(jī)隔閡的技術(shù)和產(chǎn)品都凡有助于縮小人機(jī)隔閡的技術(shù)和產(chǎn)品都將具有極強(qiáng)的生命力將具有極強(qiáng)的生命力” （汪成為院士為第一屆可穿戴計(jì)算機(jī)技術(shù)會(huì)議論文集所作序言） 可穿戴計(jì)算技術(shù)適應(yīng)了社會(huì)發(fā)展的需求，它突出了“人機(jī)合一，以人為本”的特點(diǎn)，縮小了人機(jī)隔閡。因此，它得到了飛速的發(fā)展。 1.人機(jī)關(guān)系的演變50年代：小型機(jī)，中、大型機(jī)n輸入：按鈕，穿孔紙帶n輸出：指示燈，打孔輸出紙帶n操作：按鈕，開(kāi)關(guān)，雙手70-90年代：PC機(jī)，巨型機(jī)n輸入：鍵盤(pán)，鼠標(biāo)，語(yǔ)言，攝像，網(wǎng)絡(luò)（有線(xiàn)）n輸出：顯示器，打印機(jī)，網(wǎng)絡(luò)（有線(xiàn)）n操作：鍵盤(pán)，鼠標(biāo)，雙手2000年以來(lái)：可穿戴計(jì)算，普適計(jì)算 輸入：語(yǔ)言，圖像，文字，操

10、作鈕，無(wú)線(xiàn)自組網(wǎng) 輸出：語(yǔ)言，圖像，文字，無(wú)線(xiàn)自組網(wǎng) 2. 需求引導(dǎo)著變革 *移動(dòng)下的數(shù)據(jù)處理*解放雙手*邊工作邊上機(jī)*便攜式系統(tǒng)*無(wú)處不在傳統(tǒng)PC機(jī)及Internet網(wǎng)支持？無(wú)法工作Y？*移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)*解放雙手*邊工作邊上機(jī)*便攜式系統(tǒng)*無(wú)處不在可穿戴計(jì)算機(jī)N結(jié)果傳統(tǒng)PC和Internet社會(huì)的需求社會(huì)信息化信息數(shù)字化移動(dòng)數(shù)據(jù)處理無(wú)處不在邊工作邊上機(jī)PC機(jī)不適用可穿戴計(jì)算機(jī). 技術(shù)推動(dòng)變革 技術(shù)的進(jìn)步加速了可穿戴計(jì)算機(jī)的發(fā)展,也加速了PC機(jī)霸主地位的垮臺(tái)。(1) 無(wú)線(xiàn)自組網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)技術(shù)（多跳網(wǎng)） 解決了：無(wú)處不在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化通信機(jī)制變化 等問(wèn)題(2) Soc技術(shù) 解決了：計(jì)算機(jī)各設(shè)備模塊的微小化低功耗 等問(wèn)題(3) 數(shù)據(jù)庫(kù)管理技術(shù) 解決了：移動(dòng)狀態(tài)下的數(shù)據(jù)管理(4) 高效能源技術(shù)（例如聚合鋰電池） 解決了：系統(tǒng)的自主性、可移動(dòng)性(5) 多種高速率強(qiáng)繞射能力無(wú)線(xiàn)通信設(shè)備 解決了：無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信(6) 高精度微小型衛(wèi)星定位技術(shù) 解決了：精確定位問(wèn)題(7) 高性能多媒體設(shè)備技術(shù) 解決了：緊密的人機(jī)交互問(wèn)題(8) 嵌入式系統(tǒng)軟件技術(shù) 解決了：高性能、實(shí)時(shí)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn) 4.種種跡象表明這種變革正在發(fā)生（1）手機(jī)的微小型化、高性能趨勢(shì)無(wú)線(xiàn)傳輸能力的多媒體處理能力的性能足夠高的手機(jī)，必將很快