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可穿戴计算的ContextAware哈尔滨工业大学杨孝宗一.Context和ContextAware1.Context1994.美国哥伦比亚大学.SchilitBillN.“附近的人、物、位置、标识”1997.美国.BrownPeterJ.“用户周围人的位置、标识、时间、季节、温度等”1998.美国.RyanNick.“用户的位置、环境、身份、时间”比较认可的：2000.美国.Anind.K.Dey“Context是一种信息输入，该信息可以是任一种描述与用户及其应用相关的环境实体的信息，包括人物、地点、时间、物体等。”特定的Context类型：位置、身份、时间、活动.可回答：Who,What,When,Where.还可做其他信息的Context信息源例如：知道人的身份----可知：地址，电话号，E-mail，出生日期，好友列表，与其他人关系2.Context分类按传感器分类：•底层Context：位置、方向、声场、静态数据，用户Context记录.•高层Context：（借助多传感器，底层传感器）用户行为，情感，趋向.按移动相关性分类：•主动Context：影响移动应用的行为•被动Context：对移动应用影响不大的行为3.ContextAware2000.美国.Anind.K.Dey“ContextAware是一种应用系统，该应用系统利用Context向用户主动提供与用户任务相关的信息和服务。”4.ContextAware研究中的问题Context的获取来自非传统设备Context很少来自键盘鼠标如：•移动设备：在室外GPS获位置信息.•在室内Video获图像Context必须被抽象出来如GPS可获得坐标.•导游需要抽象成高层信息：街道，建筑名称等等。Context可能从多重分布不同类的资源中得到室内用户位置跟踪----收集多个传感器信息有的传感器信息不确定性Context是动态的环境的变化必须能被实时发现、应用数据的隐蔽性问题What:什么样的信息可以被收集Who:谁可以访问这些信息How:多大的信息可以存储，用户如何选择可用数据5.ContextAware的特点提高人机交互效率，更好理解用户效率提高新型应用和服务，隐含人机交互优化信息供应，自动过滤无关信息，解决信息泛滥，信息缺乏二.可穿戴计算的ContextAware体系结构1.可穿戴计算的ContextAware应用主动提醒服务基于位置的信息查询服务查询位置相关的信息如飞机维修中：根据维修部位提供维修示例，技术手册定位导航服务由定位，得出电子地图中用户的位置、明确目标，生成最佳航线信息收集服务通过各种传感设备和计算机采集各种信息，并可完成处理、存储、传输２.可穿戴计算的ContextAware体系结构应用层Context物理传感器层加速度传感器GPS电子罗盘光传感器温度传感器摄像装置逻辑传感器层三维加速度GPS数据三维磁强度光照度数据温度数据动态流数据活动位置身份方向时间图像主动提醒服务信息查询服务定位导航服务信息收集服务其他服务可穿戴计算机ContextAware体系结构图物理传感器层逻辑传感器层Context层应用层三.可穿戴计算的ContextAware的应用1.应用方式以应用网络可分为两类Client----Server方式无线自组网方式(1)Client-Server方式服务器广播所收到的坐标数据服务器Client向服务器发送用户制作的图像、坐标Client向服务器发送文字、坐标………Client…一个坐标点Client一组坐标点(2)无线自组网方式网络节点间的组网----无线自组网络（移动网）•无主中心节点•节点自身即为路由器•解决共享无线信道的控制问题•多跳式访问穿戴机间互通信息穿戴机间互通信息2.应用方式以服务内容主要可分为三类基本服务推断服务基于Agent服务（1）基本服务定位服务：GPS、双星、电子罗盘、加速度仪人体生理检测维修系统中，零件的位置环境监测上下级及同伴间的互通（2）推断服务推断某一活动的困难程度某一位老人的生理活动量不同形式的匹配（位置、行为、技巧水平）故障点在哪里（3）基于Agent的服务通知Agent•例如.一个用户通过了所希望的工作，通知他。提醒Agent•例如.一个用户有可能错过一个重要会议，事先及时提醒他。建议Agent•例如.建议一个用户他有条件，并且是希望参加的活动。3.应用方式按数据改变的时间率，可分为如下三种：（1）缓慢变化的过程（procedure）•例如：辅助维修系统，大量的缓慢变化的信息描述其操作过程。•典型要求约10页文字和图解。•中心信息的改变一周一次（2）工作定单(workorder)•例如：加工或维修者接到任务清单.•描述任务：图解、文本。•数据一天改变一次，1小时改变1次。（3）交互式服务（collabration）•例如：一个帮助柜台的有经验的咨询员.通过声、图、文及时为多人提供帮助。•数据在1分1分地改变，有时1秒1秒地改变•例如.军用系统更为典型4.两个典型的可穿戴计算的应用（1）辅助维修系统•如:CMU的Vuman.现场维修，远程维修（2）军用系统•如:美国的“21世纪陆地勇士系统”特种作战，多角度发射体现了上述的应用方式，ContextAware系统的结构。四.可穿戴计算机挑战PC机“凡有助于缩小人机隔阂的技术和产品都将具有极强的生命力”（汪成为院士为第一届可穿戴计算机技术会议论文集所作序言）可穿戴计算技术适应了社会发展的需求，它突出了“人机合一，以人为本”的特点，缩小了人机隔阂。因此，它得到了飞速的发展。1.人机关系的演变50年代：小型机，中、大型机输入：按钮，穿孔纸带输出：指示灯，打孔输出纸带操作：按钮，开关，双手70-90年代：PC机，巨型机输入：键盘，鼠标，语言，摄像，网络（有线）输出：显示器，打印机，网络（有线）操作：键盘，鼠标，双手2000年以来：可穿戴计算，普适计算•输入：语言，图像，文字，操作钮，无线自组网•输出：语言，图像，文字，无线自组网2.需求引导着变革*移动下的数据处理*解放双手*边工作边上机*便携式系统*无处不在传统PC机及Internet网支持？无法工作Y？*移动网络*解放双手*边工作边上机*便携式系统*无处不在可穿戴计算机N结果传统PC和Internet社会的需求社会信息化信息数字化移动数据处理无处不在边工作边上机PC机不适用可穿戴计算机３.技术推动变革技术的进步加速了可穿戴计算机的发展,也加速了PC机霸主地位的垮台。(1)无线自组网络系统技术（多跳网）•解决了：•无处不在•网络拓扑结构变化•通信机制变化等问题(2)Soc技术•解决了：计算机各设备模块的•微小化•低功耗等问题(3)数据库管理技术•解决了：移动状态下的数据管理(4)高效能源技术（例如聚合锂电池）•解决了：系统的自主性、可移动性(5)多种高速率强绕射能力无线通信设备•解决了：无线网络通信(6)高精度微小型卫星定位技术•解决了：精确定位问题(7)高性能多媒体设备技术•解决了：紧密的人机交互问题(8)嵌入式系统软件技术•解决了：高性能、实时系统的实现4.种种迹象表明这种变革正在发生（1）手机的微小型化、高性能趋势无线传输能力的多媒体处理能力的性能足够高的手机，必将很快的问世（2）军用穿戴计算机的快速发展，大量应用技术的发展，加快需求的引力，加大（3）无线上网技术的发展和普及（4）手持机、手持终端的高性能和微小型化特点：微小型化多媒体处理能力无线通信能力高处理能力以可穿戴计算技术的发生和发展给人们一种启示：传统PC机的寿命不长了!