可穿戴計算的

ContextAware哈爾濱工業(yè)大學(xué)

楊孝宗

可穿戴計算的

ContextAware1一.Context和ContextAware一.Context和ContextAware21.Context1994.美國哥倫比亞大學(xué).SchilitBillN. “附近的人、物、位置、標(biāo)識”1997.美國.BrownPeterJ. “用戶周圍人的位置、標(biāo)識、時間、季 節(jié)、溫度等”1998.美國.RyanNick. “用戶的位置、環(huán)境、身份、時間”

1.Context1994.美國哥倫比亞大學(xué).Schili3比較認(rèn)可的：

2000.美國.Anind.K.Dey “Context是一種信息輸入，該信息可以是任一種描述與用戶及其應(yīng)用相關(guān)的環(huán)境實體的信息，包括人物、地點、時間、物體等。”

比較認(rèn)可的：4特定的Context類型：位置、身份、時間、活動.可回答：Who,What,When,Where.還可做其他信息的Context信息源 例如：知道人的身份----

可知：地址，電話號，E-mail，出生日期，好友列表，與其他人關(guān)系特定的Context類型：52.Context分類

按傳感器分類：底層Context： 位置、方向、聲場、靜態(tài)數(shù)據(jù)，用戶Context記錄.高層Context： （借助多傳感器，底層傳感器）用戶行為，情感，趨向.按移動相關(guān)性分類：主動Context：影響移動應(yīng)用的行為被動Context：對移動應(yīng)用影響不大的行為

2.Context分類按傳感器分類：63.ContextAware2000.美國.Anind.K.Dey“ContextAware是一種應(yīng)用系統(tǒng)，該應(yīng)用系統(tǒng)利用Context向用戶主動提供與用戶任務(wù)相關(guān)的信息和服務(wù)。”

3.ContextAware2000.美國.Anind74.ContextAware研究中的問題Context的獲取來自非傳統(tǒng)設(shè)備 Context很少來自鍵盤鼠標(biāo)如：移動設(shè)備：在室外GPS獲位置信息.在室內(nèi)Video獲圖像4.ContextAware研究中的問題8Context必須被抽象出來如GPS可獲得坐標(biāo).導(dǎo)游需要抽象成高層信息：街道，建筑名稱等等。Context可能從多重分布不同類的資源中得到室內(nèi)用戶位置跟蹤----收集多個傳感器信息有的傳感器信息不確定性可穿戴計算的ContextAware課件9Context是動態(tài)的環(huán)境的變化必須能被實時發(fā)現(xiàn)、應(yīng)用數(shù)據(jù)的隱蔽性問題What: 什么樣的信息可以被收集Who : 誰可以訪問這些信息How : 多大的信息可以存儲，用戶如何 選擇可用數(shù)據(jù)Context是動態(tài)的105.ContextAware的特點

提高人機交互效率，更好理解用戶效率提高新型應(yīng)用和服務(wù)，隱含人機交互優(yōu)化信息供應(yīng)，自動過濾無關(guān)信息，解決信息泛濫，信息缺乏

5.ContextAware的特點提高人機交互效率，更11二.可穿戴計算的

ContextAware體系結(jié)構(gòu)

二.可穿戴計算的

ContextAware體系結(jié)構(gòu)121.可穿戴計算的ContextAware應(yīng)用

主動提醒服務(wù)基于位置的信息查詢服務(wù)查詢位置相關(guān)的信息 如飛機維修中：根據(jù)維修部位提供維修示例，技術(shù)手冊定位導(dǎo)航服務(wù)由定位，得出電子地圖中用戶的位置、明確目標(biāo)，生成最佳航線信息收集服務(wù)通過各種傳感設(shè)備和計算機采集各種信息，并可完成處理、存儲、傳輸1.可穿戴計算的ContextAware應(yīng)用主動提醒服務(wù)13２.

可穿戴計算的

ContextAware體系結(jié)構(gòu)２.可穿戴計算的

ContextAware體系結(jié)構(gòu)14物理傳感器層邏輯傳感器層Context層應(yīng)用層

物理傳感器層15三.可穿戴計算的

ContextAware的應(yīng)用三.可穿戴計算的

ContextAware的應(yīng)用161.

應(yīng)用方式以應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)可分為兩類Client----Server方式無線自組網(wǎng)方式

1.

應(yīng)用方式以應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)可分為兩類17(1)Client-Server方式

(1)Client-Server方式18(2)無線自組網(wǎng)方式

網(wǎng)絡(luò)節(jié)點間的組網(wǎng)----無線自組網(wǎng)絡(luò)（移動網(wǎng)）無主中心節(jié)點節(jié)點自身即為路由器解決共享無線信道的控制問題多跳式訪問(2)無線自組網(wǎng)方式網(wǎng)絡(luò)節(jié)點間的組網(wǎng)----19穿戴機間互通信息

穿戴機間互通信息穿戴機間互通信息穿戴機間互通信息202.應(yīng)用方式以服務(wù)內(nèi)容主要可分為三類

基本服務(wù)推斷服務(wù)基于Agent服務(wù)

2.應(yīng)用方式以服務(wù)內(nèi)容主要可分為三類21（1）基本服務(wù)定位服務(wù)： GPS、雙星、電子羅盤、加速度儀人體生理檢測維修系統(tǒng)中，零件的位置環(huán)境監(jiān)測上下級及同伴間的互通

（1）基本服務(wù)定位服務(wù)：22（2）推斷服務(wù)推斷某一活動的困難程度某一位老人的生理活動量不同形式的匹配（位置、行為、技巧水平）故障點在哪里

（2）推斷服務(wù)推斷某一活動的困難程度23（3）基于Agent的服務(wù)通知Agent例如.一個用戶通過了所希望的工作，通知他。

提醒Agent例如.一個用戶有可能錯過一個重要會議，事先及時提醒他。建議Agent例如.建議一個用戶他有條件，并且是希望參加的活動。

（3）基于Agent的服務(wù)通知Agent243.應(yīng)用方式按數(shù)據(jù)改變的時間率，可分為如下三種：

（1）緩慢變化的過程（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程。典型要求

約10頁文字和圖解。中心信息的改變

一周一次（2）工作定單(workorder)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小時改變1次。（3）交互式服務(wù)（collabration）例如：一個幫助柜臺的有經(jīng)驗的咨詢員.通過聲、圖、文

及時為多人提供幫助。數(shù)據(jù)在1分1分地改變，有時1秒1秒地改變例如.軍用系統(tǒng)

更為典型

3.應(yīng)用方式按數(shù)據(jù)改變的時間率，可分為如下三種：（1）緩慢254.兩個典型的可穿戴計算的應(yīng)用

（1）輔助維修系統(tǒng)如:CMU的Vuman.現(xiàn)場維修，遠(yuǎn)程維修（2）軍用系統(tǒng)如:美國的“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)。4.兩個典型的可穿戴計算的應(yīng)用（1）輔助維修系統(tǒng)26四.可穿戴計算機挑戰(zhàn)PC機

四.可穿戴計算機挑戰(zhàn)PC機27 “凡有助于縮小人機隔閡的技術(shù)和產(chǎn)品都將具有極強的生命力”

（汪成為院士為第一屆可穿戴計算機技術(shù)會議論文集所作序言）

可穿戴計算技術(shù)適應(yīng)了社會發(fā)展的需求，它突出了“人機合一，以人為本”的特點，縮小了人機隔閡。因此，它得到了飛速的發(fā)展。

“凡有助于縮小人機隔閡的技術(shù)和產(chǎn)品都將具有極強的生命力”281.人機關(guān)系的演變50年代：小型機，中、大型機輸入：按鈕，穿孔紙帶輸出：指示燈，打孔輸出紙帶操作：按鈕，開關(guān)，雙手70-90年代：PC機，巨型機輸入：鍵盤，鼠標(biāo)，語言，攝像，網(wǎng)絡(luò)（有線）輸出：顯示器，打印機，網(wǎng)絡(luò)（有線）操作：鍵盤，鼠標(biāo)，雙手2000年以來：可穿戴計算，普適計算

輸入：語言，圖像，文字，操作鈕，無線自組網(wǎng)輸出：語言，圖像，文字，無線自組網(wǎng)

1.人機關(guān)系的演變50年代：2000年以來：292.需求引導(dǎo)著變革

社會的需求2.需求引導(dǎo)著變革社會的需求30可穿戴計算的ContextAware課件31３.技術(shù)推動變革

技術(shù)的進(jìn)步加速了可穿戴計算機的發(fā)展,也加速了PC機霸主地位的垮臺。(1)

無線自組網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)技術(shù)（多跳網(wǎng)）解決了：無處不在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化通信機制變化

等問題(2)

Soc技術(shù)解決了：計算機各設(shè)備模塊的微小化低功耗等問題３.技術(shù)推動變革 技術(shù)的進(jìn)步加速了可穿戴計算機的發(fā)展,也32(3)

數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)解決了：移動狀態(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、可移動性(5)

多種高速率強繞射能力無線通信設(shè)備解決了：無線網(wǎng)絡(luò)通信可穿戴計算的ContextAware課件33(6)

高精度微小型衛(wèi)星定位技術(shù)解決了：精確定位問題(7)

高性能多媒體設(shè)備技術(shù)解決了：緊密的人機交互問題(8)

嵌入式系統(tǒng)軟件技術(shù)解決了：高性能、實時系統(tǒng)的實現(xiàn)

(6)高精度微小型衛(wèi)星定位技術(shù)344.種種跡象表明這種變革正在發(fā)生 （1）手機的微小型化、高性能趨勢

手機，必將很快的問世

（2）軍用穿戴計算機的快速發(fā)展，大量應(yīng)用4.種種跡象表明這種變革正在發(fā)生 （1）手機的微小型化、高性35（3）無線上網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和普及

（4）手持機、手持終端的高性能和微小型化 特點：

微小型化 多媒體處理能力 無線通信能力 高處理能力

（3）無線上網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和普及36以可穿戴計算技術(shù)的發(fā)生和發(fā)展

給人們一種啟示：

傳統(tǒng)PC機的壽命不長了!

以可穿戴計算技術(shù)的發(fā)生和發(fā)展

給人們一種啟示：

傳統(tǒng)PC37可穿戴計算的

ContextAware哈爾濱工業(yè)大學(xué)

楊孝宗

可穿戴計算的

ContextAware38一.Context和ContextAware一.Context和ContextAware391.Context1994.美國哥倫比亞大學(xué).SchilitBillN. “附近的人、物、位置、標(biāo)識”1997.美國.BrownPeterJ. “用戶周圍人的位置、標(biāo)識、時間、季 節(jié)、溫度等”1998.美國.RyanNick. “用戶的位置、環(huán)境、身份、時間”

1.Context1994.美國哥倫比亞大學(xué).Schili40比較認(rèn)可的：

2000.美國.Anind.K.Dey “Context是一種信息輸入，該信息可以是任一種描述與用戶及其應(yīng)用相關(guān)的環(huán)境實體的信息，包括人物、地點、時間、物體等。”

比較認(rèn)可的：41特定的Context類型：位置、身份、時間、活動.可回答：Who,What,When,Where.還可做其他信息的Context信息源 例如：知道人的身份----

可知：地址，電話號，E-mail，出生日期，好友列表，與其他人關(guān)系特定的Context類型：422.Context分類

按傳感器分類：底層Context： 位置、方向、聲場、靜態(tài)數(shù)據(jù)，用戶Context記錄.高層Context： （借助多傳感器，底層傳感器）用戶行為，情感，趨向.按移動相關(guān)性分類：主動Context：影響移動應(yīng)用的行為被動Context：對移動應(yīng)用影響不大的行為

2.Context分類按傳感器分類：433.ContextAware2000.美國.Anind.K.Dey“ContextAware是一種應(yīng)用系統(tǒng)，該應(yīng)用系統(tǒng)利用Context向用戶主動提供與用戶任務(wù)相關(guān)的信息和服務(wù)。”

3.ContextAware2000.美國.Anind444.ContextAware研究中的問題Context的獲取來自非傳統(tǒng)設(shè)備 Context很少來自鍵盤鼠標(biāo)如：移動設(shè)備：在室外GPS獲位置信息.在室內(nèi)Video獲圖像4.ContextAware研究中的問題45Context必須被抽象出來如GPS可獲得坐標(biāo).導(dǎo)游需要抽象成高層信息：街道，建筑名稱等等。Context可能從多重分布不同類的資源中得到室內(nèi)用戶位置跟蹤----收集多個傳感器信息有的傳感器信息不確定性可穿戴計算的ContextAware課件46Context是動態(tài)的環(huán)境的變化必須能被實時發(fā)現(xiàn)、應(yīng)用數(shù)據(jù)的隱蔽性問題What: 什么樣的信息可以被收集Who : 誰可以訪問這些信息How : 多大的信息可以存儲，用戶如何 選擇可用數(shù)據(jù)Context是動態(tài)的475.ContextAware的特點

提高人機交互效率，更好理解用戶效率提高新型應(yīng)用和服務(wù)，隱含人機交互優(yōu)化信息供應(yīng)，自動過濾無關(guān)信息，解決信息泛濫，信息缺乏

5.ContextAware的特點提高人機交互效率，更48二.可穿戴計算的

ContextAware體系結(jié)構(gòu)

二.可穿戴計算的

ContextAware體系結(jié)構(gòu)491.可穿戴計算的ContextAware應(yīng)用

主動提醒服務(wù)基于位置的信息查詢服務(wù)查詢位置相關(guān)的信息 如飛機維修中：根據(jù)維修部位提供維修示例，技術(shù)手冊定位導(dǎo)航服務(wù)由定位，得出電子地圖中用戶的位置、明確目標(biāo)，生成最佳航線信息收集服務(wù)通過各種傳感設(shè)備和計算機采集各種信息，并可完成處理、存儲、傳輸1.可穿戴計算的ContextAware應(yīng)用主動提醒服務(wù)50２.

可穿戴計算的

ContextAware體系結(jié)構(gòu)２.可穿戴計算的

ContextAware體系結(jié)構(gòu)51物理傳感器層邏輯傳感器層Context層應(yīng)用層

物理傳感器層52三.可穿戴計算的

ContextAware的應(yīng)用三.可穿戴計算的

ContextAware的應(yīng)用531.

應(yīng)用方式以應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)可分為兩類Client----Server方式無線自組網(wǎng)方式

1.

應(yīng)用方式以應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)可分為兩類54(1)Client-Server方式

(1)Client-Server方式55(2)無線自組網(wǎng)方式

網(wǎng)絡(luò)節(jié)點間的組網(wǎng)----無線自組網(wǎng)絡(luò)（移動網(wǎng)）無主中心節(jié)點節(jié)點自身即為路由器解決共享無線信道的控制問題多跳式訪問(2)無線自組網(wǎng)方式網(wǎng)絡(luò)節(jié)點間的組網(wǎng)----56穿戴機間互通信息

穿戴機間互通信息穿戴機間互通信息穿戴機間互通信息572.應(yīng)用方式以服務(wù)內(nèi)容主要可分為三類

基本服務(wù)推斷服務(wù)基于Agent服務(wù)

2.應(yīng)用方式以服務(wù)內(nèi)容主要可分為三類58（1）基本服務(wù)定位服務(wù)： GPS、雙星、電子羅盤、加速度儀人體生理檢測維修系統(tǒng)中，零件的位置環(huán)境監(jiān)測上下級及同伴間的互通

（1）基本服務(wù)定位服務(wù)：59（2）推斷服務(wù)推斷某一活動的困難程度某一位老人的生理活動量不同形式的匹配（位置、行為、技巧水平）故障點在哪里

（2）推斷服務(wù)推斷某一活動的困難程度60（3）基于Agent的服務(wù)通知Agent例如.一個用戶通過了所希望的工作，通知他。

提醒Agent例如.一個用戶有可能錯過一個重要會議，事先及時提醒他。建議Agent例如.建議一個用戶他有條件，并且是希望參加的活動。

（3）基于Agent的服務(wù)通知Agent613.應(yīng)用方式按數(shù)據(jù)改變的時間率，可分為如下三種：

（1）緩慢變化的過程（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程。典型要求

約10頁文字和圖解。中心信息的改變

一周一次（2）工作定單(workorder)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小時改變1次。（3）交互式服務(wù)（collabration）例如：一個幫助柜臺的有經(jīng)驗的咨詢員.通過聲、圖、文

及時為多人提供幫助。數(shù)據(jù)在1分1分地改變，有時1秒1秒地改變例如.軍用系統(tǒng)

更為典型

3.應(yīng)用方式按數(shù)據(jù)改變的時間率，可分為如下三種：（1）緩慢624.兩個典型的可穿戴計算的應(yīng)用

（1）輔助維修系統(tǒng)如:CMU的Vuman.現(xiàn)場維修，遠(yuǎn)程維修（2）軍用系統(tǒng)如:美國的“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)。4.兩個典型的可穿戴計算的應(yīng)用（1）輔助維修系統(tǒng)63四.可穿戴計算機挑戰(zhàn)PC機

四.可穿戴計算機挑戰(zhàn)PC機64 “凡有助于縮小人機隔閡的技術(shù)和產(chǎn)品都將具有極強的生命力”

（汪成為院士為第一屆可穿戴計算機技術(shù)會議論文集所作序言）

可穿戴計算技術(shù)適應(yīng)了社會發(fā)展的需求，它突出了“人機合一，以人為本”的特點，縮小了人機隔閡。因此，它得到了飛速的發(fā)展。

“凡有助于縮小人機隔閡的技術(shù)和產(chǎn)品都將具有極強的生命力”651.人機關(guān)系的演變50年代：小型機，中、大型機輸入：按鈕，穿孔紙帶輸出：指示燈，打孔輸出紙帶操作：按鈕，開關(guān)，雙手70-90年代：PC機，巨型機輸入：鍵盤，鼠標(biāo)，語言，攝像，網(wǎng)絡(luò)（有線）輸出：顯示器，打印機，網(wǎng)絡(luò)（有線）操作：鍵盤，鼠標(biāo)，雙手2000年以來：可穿戴計算，普