可穿戴计算介绍

1、可穿戴计算的 Context Aware 一. Context和Context Aware 1.Context1994.美国哥伦比亚大学. Schilit Bill N. “附近的人、物、位置、标识”1997.美国. Brown Peter J.“用户周围人的位置、标识、时间、季节、温度等”1998.美国.Ryan Nick.“用户的位置、环境、身份、时间” 比较认可的： n2000.美国. Anind.K.Dey“Context 是一种信息输入，该信息可以是是一种信息输入，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、

2、物体等。信息，包括人物、地点、时间、物体等。” n特定的Context类型：位置、身份、时间、活动.n可回答：Who,What,When,Where.n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 n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.n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. Context Aw

3、are n2000.美国.Anind.K.Dey“Context Aware是一种应用系统，该应用系统利是一种应用系统，该应用系统利用用Context向用户主动提供与用户任务相关的信向用户主动提供与用户任务相关的信息和服务。息和服务。” 4. Context Aware研究中的问题nContext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nContext 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。nContext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

4、信息不确定性nContext是动态的环境的变化必须能被实时发现、应用n数据的隐蔽性问题nWhat :什么样的信息可以被收集nWho:谁可以访问这些信息nHow:多大的信息可以存储，用户如何选择可用数据5. Context Aware的特点 n提高人机交互效率，更好理解用户效率n提高新型应用和服务，隐含人机交互n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Context Aware体系结构 1.可穿戴计算的Context Aware应用 n主动提醒服务n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n定位导航服务由定位，得出

5、电子地图中用户的位置、明确目标，生成最佳航线n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. 可穿戴计算的Context Aware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 Context Aware 体系结构图n物理传感器层n逻辑传感器层nContext层n应用层 三. 可穿戴计算的Context Aware 的应用1. 应用方式以应用网络可分为两类n

6、Client-Server 方式n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 n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 n基本服务n推断服务n基于Agent服务 （1） 基本服务n定位服务：GPS、双星、电子罗盘、加速度仪n人体生理检测n维修系统中，零件的

7、位置n环境监测n上下级及同伴间的互通 （2） 推断服务n推断某一活动的困难程度n某一位老人的生理活动量n不同形式的匹配（位置、行为、技巧水平）n故障点在哪里 （3） 基于Agent的服务n通知Agent例如. 一个用户通过了所希望的工作，通知他。n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。n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： n（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n

8、（2）工作定单(work order) 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。n（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 n（ 1 ） 辅助维修系统如: CMU的Vuman. 现场维修，远程维修n（ 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， Context Aware系统的结构。四.可穿戴计算机挑战PC机 “凡

9、有助于缩小人机隔阂的技术和产品都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n输入：按钮，穿孔纸带n输出：指示灯，打孔输出纸带n操作：按钮，开关，双手70-90年代：PC机，巨型机n输入：键盘，鼠标，语言，摄像，网络（有线）n输出：显示器，打印机，网络（有线）n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

10、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. 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