普适计算环境下多层语义位置模型层间关联映射方法

Ubiquitous computing environments are usually regarded as physical-cyber dual spaces in which location model plays an important role. Multi-layered semantic location model based on topographic space, sensor space, logical space and other elements is a new location model architecture in ubiquitous computing. It has become the frontier of location model research. In this project, we will focus on a special theoretical perspective of location model research- - association mapping between layers. The structures, layering rules，presentation methods and features of the multi-layered semantic location model will be studied firstly. The association relationships between different layers of location model will then be researched.And association models between these layers and related mapping methods built on static or dynamic semantics and topological relations will be presented, which can provide supports for basic location-based service functions,such as position queries, nearest neighbor queries，range queries,navigation etc. Next, our researches will focus on developing optimization model of sensor location information and blind region reasoning methods according to context and we will establish a model based on multiple location technologies by using the above association mapping methods between layers.Lastly,a location-aware and reasoning method including whole region combining dynamic context will be presented. The research may hopefully reveal the nature and connotation of multi-layered semantic location model, and enrich the theories and methods of location model, as well as provide theoretical and technical supports for developing location-aware technology under such new computing paradigm as ubiquitous computing and Internet of Things.

普适计算环境是一个"物理－信息"对偶的空间，其中位置模型扮演着重要角色。基于地形空间、传感器空间、逻辑空间以及其他要素构建的多层语义位置模型是一种新型的普适计算位置模型架构，已经成为位置模型研究的前沿。本课题从层间关联映射这一独特的理论视角研究层次位置模型：分析多层语义位置模型的结构、分层规则、表达方法、特性等；研究位置模型不同层次之间的关联关系，提出基于静态、动态语义和拓扑关系的多层次关联模型和映射方法，为定位、最近邻查询、范围查询、导航等基本位置服务功能提供支撑；研究基于上下文的传感器位置信息优化模型和盲区推理方法，结合层间关联映射方法，建立多定位技术位置融合模型，提出结合动态上下文的区域全覆盖位置感知和推理方法。本项目研究将有望揭示多层语义位置模型的本质和内涵，丰富位置模型的理论与方法，为促进普适计算、物联网等新型计算模式下位置感知技术发展提供理论和技术支持。

移动和普适计算环境下，位置感知技术成为沟通物理世界与信息世界的桥梁，其实质是由室内空间结构、多粒度位置、传感器、地标及移动目标等空间上下文构成的层之间的关联映射。本课题针对目标绝对定位、连续相对位置感知及查询等需求，从层次语义位置模型层间关联映射这一独特的视角出发，系统研究多层语义位置模型理论框架、基于静态/动态空间语义关系的层间关联映射方法、多层语义位置模型层间关联映射评估与验证。主要研究内容及其成果如下：.1.在研究室内多层语义位置模型分层规则及层间关联映射基本理论基础上，通过研究室内多层空间静态语义关系模型理论，提出了面向室内定位的空间层结构及层间语义特征关联映射方法；通过探索室内移动环境动态空间语义关系模型理论，提出了移动对象动态语义关系分类及移动对象动态语义关系层次概念框架。.2.基于上述室内多层语义位置模型理论框架，进一步设计了一种基于适应性图模型的层次语义位置模型，该模型包含细粒度层、粗粒度层、移动对象层三个层次。.3.系统研究了层次语义位置模型支持下的行人位置感知计算方法并开展了相关评估与验证工作。针对室内语义位置模型支持下的行人绝对位置感知计算，先后提出了智能手机惯性传感器融合室内空间结构与地标、占用格网模型、语义图模型的室内行人定位方法；针对室内语义位置模型支持下的移动对象连续相对位置感知计算，在所提出模型的基础上设计并验证了移动对象连续范围查询方法、移动对象连续k最近邻查询方法及室内移动地理围栏构建方法。.课题执行期间（2013年-1016年），共发表论文15篇，其中SCI检索5篇，EI检索6篇；申请发明专利11项，其中已授权专利2项，已公开9项；申请并获授权软件著作权2项；出版专著1部。.本课题所提出的室内多层语义位置模型框架和层间关联映射方法，可以支持绝对位置估计、符号位置感知及移动对象连续相对位置感知等丰富多样的位置感知计算应用，同时有助于提高定位精度、可靠性及降低定位方法的成本。