基于处境感知技术的智能家居研究

论文摘要

随着无线通讯技术的迅速发展,特别是基于802.11和蓝牙技术应用的普及,在无线网络环境下基于处境感知技术为用户提供无处不在的服务成为无线网络技术发展的趋势。随着人们生活水平的日益提高,智能家居的概念出现在人们面前,在智能家居无线网络环境下,通过用户设定以及系统自动推理为用户提供无处不在的自动化服务成为目前国内外研究的热点。本文将就智能家居实现中的关键问题结合处境感知技术、中间件技术、规则定义语言技术以及OSGI家庭网关技术,研究并实现WLAN中的智能家居系统。为了实现智能家居系统的易用性和提高系统的可扩展性,本文设计一个应用于智能家居系统的中间件系统模型。该中间件使用了面向服务的方法和基于多代理的技术,使之具有良好的可扩展性。其功能包括信息发现,捕获、解释、推理、访问各类处境信息以及和其它处境感知系统的交互。为了方便系统解析和用户的理解,本文定义了一种本体感知的规则定义语言—RBOA(Rule Based Ontology Aware)架构,RBOA按照事件——条件——行为的模式采用基于规则的方法。用户将通过使用易用的RBOA进行规则定义来设置时间和地点触发服务。本系统应用OWL语言和Jena推理机实现RBOA规则的定义、解析和推理。通过实验定量分析,得出对基于规则的处境模型设计和处境推理机制有益的实验结论。为了在智能家居环境下为用户提供安全的、可靠的自动化服务,本文提出了基于OSGI的家庭网关安全架构的设计方案,考虑到智能家居网络环境本质是动态变化的,本身在安全性方面存在的缺陷与不足,本文在基于OSGI服务框架基础上添加了安全管理器的模块,可以实现SPKI证书链以及代理应用合法性的认证。同时还给出了相关的软件设计、系统实现以及实验分析。无线智能卡作为信息存储和身份识别的重要工具被应用到各种实践中,本文讨论了如何将非接触智能卡结合多生物特性应用到未来智能家居中,并进一步讨论智能家居安全控制的实现。本文应用TSRG(Two Stage Random Generator)加密解密技术实现智能卡存储和通讯过程中的加密解密。论文最后实现了一个基于处境感知技术的智能家居系统模型,在这个系统中,实现了服务器程序(PC)和客户端程序(MOBILE)的开发,系统能够自动监测室内用户的存在并按照用户的设置作出相应服务的响应。在客户端可通过web端实现服务的定制并通过读写OWL文件和服务器进行信息交互。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的意义
• 1.2 国内外研究现状及分析
• 1.2.1 处境感知的研究现状
• 1.2.2 智能家居研究现状
• 1.3 存在的主要问题
• 1.4 本文的内容和主要工作
• 第二章 基于多代理机制的CONTEXT-AWARE 中间件模型
• 2.1 中间件技术概述
• 2.2 基于多代理机制的处境模型
• 2.2.1 多代理的概述
• 2.2.2 处境收集代理
• 2.2.3 处境推理代理
• 2.2.4 处境管理代理
• 2.3 面向服务的管理模型
• 2.3.1 处境感知智能框架
• 2.3.2 处境服务模型
• 2.4 本章小结
• 第三章 在普适计算环境下基于规则的本体感知
• 3.1 规则定义语言概述
• 3.2 处境感知服务分类框架
• 3.3 RBOA 体系结构的设计
• 3.3.1 事件监视器
• 3.3.2 控制器
• 3.3.3 事件通知器
• 3.4 应用OWL 实现RBOA 规则定义
• 3.4.1 应用OWL 的基于处境规则的模型
• 3.4.2 本体推理
• 3.5 用于处境推理的规则自学习机制
• 3.6 实验设计
• 3.7 本章小结
• 第四章 基于OSGI 家庭网关架构的设计
• 4.1 OSGI 概况介绍
• 4.2 基于OSGI 家庭网关的主要问题
• 4.2.1 依赖性
• 4.2.2 复杂性
• 4.2.3 安全性
• 4.3 安全OSGI 家庭网关的架构设计
• 4.3.1 相关的设计与实现
• 4.3.2 基于OSGI 的安全家庭网关
• 4.3.3 安全的系统架构设计
• 4.3.4 安全的通信
• 4.3.5 代码签名和认证
• 4.3.6 客户端
• 4.3.7 服务器端
• 4.4 具体示例
• 4.5 性能结果分析
• 4.6 本章小结
• 第五章 智能卡在智能家居中安全控制的应用研究
• 5.1 智能卡和TSRG 算法的概况介绍
• 5.2 结合多生物特性的智能卡
• 5.2.1 各种生物特征的比较
• 5.2.2 非接触式智能卡
• 5.3 基于TSRG 的混合密码系统
• 5.4 非接触式智能卡在智能家居中的应用
• 5.4.1 注册过程
• 5.4.2 认证过程
• 5.4.3 智能卡在智能家居中进行访问控制的应用
• 5.5 小结
• 第六章 基于CONTEXT-AWARE 智能家居系统IHS
• 6.1 系统架构
• 6.2 IHS 系统概要说明
• 6.3 IHS 系统数据库服务器
• 6.4 IHS 系统应用服务器
• 6.5 IHS 系统客户端
• 6.6 WEB 服务器端
• 6.7 小结
• 第七章 结论和展望
• 7.1 全文总结
• 7.2 未来展望
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢