面向智能空间的情境感知体系结构研究

摘要

普适计算的最终目标是将计算设备无缝集成到人们的日常生活中，使得用户能够“随时随地”获得符合其个性化需求的信息服务。情境感知技术是普适计算研究的重要方向，其目标是使情境感知系统能够根据情境信息的变换为用户提供服务。智能空间是典型的普适计算应用领域，是人们研究普适计算的理想的试验床。智能空间的动态性、开放性、智能性等特点，决定了智能空间系统应该具备获取和处理与用户相关的各种情境信息的能力。建立情境信息模型，对智能空间中不同实体进行形式化的描述，才能便于计算机系统的处理，已经在众多研究者中形成共识。本文的主要工作包括面向智能空间应用时，使用本体描述的方法进行情境信息建模、情境推理及情境感知体系结构研究等内容。
　　 本文结合智能空间应用，分析了面向智能空间应用的情境信息，并对情境信息进行分类。采用本体的方法对情境信息进行形式化建模和描述，以便于智能空间中知识的共享和复用。智能空间中存在种类不同的情境信息，根据情境信息类型的不同，我们基于本体对情境信息进行建模，构建了包括用户、空间、时间、事件、设备和安全等核心实体在内的通用本体库，为情境感知系统的搭建打下了坚实的基础。
　　 情境推理是指智能空间系统利用当前用户及其所处环境资源的情境来获取智能空间中存在的高层语义。本文采用基于规则的情境推理机制，将情境推理分为本体推理和自定义规则推理。使用本体推理来解决本体使用过程中本体的冲突检测、表达优化、本体的融合和验证知识的正确性等问题。使用自定义规则推理则根据不同应用领域中用户自定义的推理规则对底层的情境信息进行高层抽象和映射。
　　 本文设计了基于本体的情境感知框架(OCAA)，利用本体描述的方法针对智能家居环境下的应用进行情境建模，采用规则描述语言来自定义用户状态查询应用中的推理规则，验证了基于本体的智能空间情境感知技术的方法。