智能家居的情境感知建模及关键技术研究

智能家居是目前普适计算的热点研究方向之一，普适计算关键的两个特性是不可见性和情境感知，智能家居以用户为中心，如何充分使用普适环境中的情境信息，"预感知"用户的需求，是提高智能家居的智能化、人性化的有效措施。目前的智能家居系统的开发是由服务驱动的，不同的服务需求导致了不同的实现，不具备真正的情境感知能力，缺少对智能家居的情境感知全局的观点和理论层面的支持。因此，需要提供普适计算环境下具有情境感知能力的面向智能家居应用系统的支持。本项目从普适计算的动态性和开放性出发，结合智能家居领域的特点，以情境感知为中心，把智能家居看作软硬件的集成，以全局的角度系统深入分析和研究智能家居的情境信息的收集和处理、情境建模、情境推理和冲突协调等关键技术，为智能家居系统开发和研究建立理论层面的整体视图。

本课题以用户为中心，研究了普适环境中的情境信息收集和处理，提出了一个基于Petri网的高级上下文信息三层模型，从静态和动态两个方面对高级上下文进行描述，为智能家居高级上下文信息的处理提供了方法；研究了智能家居中环境中情境信息推理调度方法，将推理任务之间的上下文重合度作为推理调度的主要依据，提出了一种改进的基于关联度的上下文推理调度算法，解决智能家居环境中情境推理和情境冲突问题，这一调度策略符合上下文感知计算的特点；提出了用形式化方法对智能家居系统的规范设计进行建模分析和验证，分析系统的静态特性与动态特征；用着色时序Petri网对系统的时间特性、多资源的描述进行了分析，通过代数分析法和可达图法对系统性质进行分析和验证。在现有研究基础上，提出了基于OSGI框架的智能家居系统，简化了构造上下文感知应用的复杂性，并结合工作流技术初步建立了智能家居系统的原型系统。