可穿戴计算机信息捕获及处理系统的研究与实现

论文摘要

可穿戴计算机信息捕获及处理系统将实现这样的目的,将人们在物理空间的活动通过可穿戴传感器移植到计算空间,并在物理空间和计算空间建立起映射关系,使得可穿戴用户在物理空间的活动能让计算机系统感知、理解、预判,并在恰当的时候给予用户及时的协助。首先,论文分析了在可穿戴计算环境下的穿戴者和可穿戴计算机系统的特征,以及利用可穿戴计算机执行信息捕获及处理的需求。在此基础上,从总体建立了信息捕获及处理系统的三层结构模型,即用户层、中间层、数据层。然后,论文重点探讨了系统三层结构模型的实现。对于用户层,分析了在可穿戴计算环境中的人机交互方式,系统用例以及系统用户层的模型及实现过程;作为系统核心层的中间层,结合可穿戴计算机硬件平台的约束条件和系统的需求,详细讨论了系统中间层模型的建立,并阐述了其实现过程;对于系统数据层,根据系统产生的数据类型以及数据的对后续研究的支持,阐述了系统数据库和知识库的设计。最后,为了检验系统的功能设计了两个现场信息捕获实验,实验表明,本系统在执行现场信息捕获、用户路径跟踪、数据检索、系统协助等方面满足需求。论文最后对系统做了压力测试和内存泄漏测试,结果表明,本系统在可穿戴计算机硬件平台上具有良好性能表现和长时间运行。本论文做出了下面三方面的贡献:1.希望提出基于可穿戴计算机硬件平台的三层软件架构模式,并将该模式应用具有灵活性、可扩展的可穿戴计算机的信息捕获与处理应用系统。2.采用动态聚类分析的K-Means方法将用户的姿态、位置日志记录进行分析并形成用户的知识库,通过比较用户姿态、位置的新输入信息和知识库信息,实现系统的初级上下文感知功能。3.设计并开发出运行于可穿戴计算机上的现场信息捕获及处理系统。该系统层次架构合理、各层以模块方式组合而成,整个系统具有灵活性、可伸缩性、易于扩展,对可穿戴计算机的软件开发具有参考意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 选题背景
• 1.1.1 关于可穿戴计算
• 1.1.2 可穿戴计算的研究现状
• 1.2 研究内容及意义
• 1.2.1 研究内容
• 1.2.2 研究意义
• 1.3 论文组织结构
• 第二章 ICPS 系统模型研究
• 2.1 可穿戴计算环境中的人机关系
• 2.1.1 穿戴者
• 2.1.2 穿戴传感器
• 2.1.3 交互软件
• 2.2 可穿戴计算环境中的研究对象
• 2.2.1 物理空间的被研究对象
• 2.2.2 计算空间对应研究对象
• 2.3 ICPS 系统目标
• 2.4 系统模型建立
• 2.5 本章小结
• 第三章 ICPS 用户层研究
• 3.1 可穿戴环境中的交互方式
• 3.2 ICPS 人机接口
• 3.2.1 输入通道
• 3.2.2 输出通道
• 3.3 ICPS 用户层设计
• 3.4 本章小结
• 第四章 ICPS 中间层研究
• 4.1 ICPS 中间层模型
• 4.2 主/被动捕获服务
• 4.2.1 被动捕获服务
• 4.2.2 主动捕获服务
• 4.3 知识发现服务
• 4.3.1 K 均值理论
• 4.3.2 穿戴者姿态知识发现
• 4.3.3 穿戴者位置知识发现
• 4.4 感知服务
• 4.4.1 感知系统模型
• 4.4.2 姿态分类
• 4.4.3 GPS 跟踪服务及位置分类
• 4.4.4 行为决策服务
• 4.5 用户接口（UI）服务
• 4.5.1 可视用户接口（GUI）设计
• 4.5.2 可听用户接口（VUI）设计
• 4.6 本章小结
• 第五章 ICPS 数据层研究
• 5.1 系统数据库设计
• 5.2 系统知识库
• 5.3 数据管理服务
• 5.3.1 数据存储服务
• 5.3.2 数据检索服务
• 5.4 本章小结
• 第六章 ICPS 实验及测试
• 6.1 系统实验环境设计
• 6.1.1 可穿戴计算机系统硬件平台
• 6.1.2 软件平台
• 6.1.3 场景设计
• 6.2 系统测试
• 6.2.1 系统功能测试
• 6.2.2 系统性能测试
• 6.3 本章小结
• 第七章 总结及展望
• 7.1 工作总结
• 7.2 未来展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果