【摘要】：目前,正在開發(fā)創(chuàng)新的信息和通信技術(shù),以幫助改善日常生活的各個領(lǐng)域。在這些創(chuàng)新中,物聯(lián)網(wǎng)(IOT)的發(fā)展,普適計算和無處不在計算都是值得關(guān)注的,因?yàn)樗鼈兛梢詿o視終端用戶的物理位置,為其提供控制和訪問各種計算資源和信息的能力。智能家居的概念已經(jīng)存在了十年,并經(jīng)歷了可喜的發(fā)展。上下文感知計算的發(fā)明是可以應(yīng)用于各種設(shè)置的此類開發(fā)的一個好例子。從智能家居的角度來看,上下文感知信息有助于家庭根據(jù)手頭的情況進(jìn)行調(diào)整。例如,上下文感知智能家居可以通過上下文感知計算自動控制室溫或環(huán)境燈。上下文感知計算長期以來一直是全球研究的核心領(lǐng)域。雖然上下文感知計算正在不同的平臺進(jìn)行測試,但一個特定的領(lǐng)域是開發(fā)上下文感知的智能家居系統(tǒng)。在這個領(lǐng)域中應(yīng)用和使用上下文感知有望為家庭服務(wù)帶來有希望的創(chuàng)新。然而,為了使上下文感知的智能家庭系統(tǒng)能夠商業(yè)化,還有更多的研究空間。開發(fā)智能家庭系統(tǒng)對研究人員和工程師來說是一個挑戰(zhàn),因?yàn)檫@些系統(tǒng)的實(shí)施和評估過程成本高昂,同時非常耗時。在實(shí)際構(gòu)建之前測試設(shè)計的智能家居系統(tǒng)被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)高效智能家居項(xiàng)目的另一個障礙。這是因?yàn)楦鞣N傳感器、家用電器和設(shè)備都可用于真正的智能環(huán)境。為了解決開發(fā)動態(tài)上下文感知智能家居系統(tǒng)的問題,本文提出了一種基于上下文感知的智能家居仿真器,適合于智能家居的仿真方面環(huán)境。該模擬器提供了一個設(shè)計的家庭計劃,虛擬傳感器和不同的設(shè)備作為虛擬家庭環(huán)境的模型。還可以定義場景以測試設(shè)備狀態(tài)的各種可能的組合;因此可以簡單地評估不同的標(biāo)準(zhǔn)和變量,而無需在實(shí)際環(huán)境中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。本文旨在設(shè)計和實(shí)現(xiàn)基于OSGi框架的分布式智能家居環(huán)境感知模擬器,其中虛擬傳感器創(chuàng)建上下文信息而不是使用物理傳感器。XML配置文件用于保存用于構(gòu)造家庭環(huán)境、虛擬設(shè)備和服務(wù)、模擬上下文信息和測試設(shè)備之間的OSGi事件交互的信息。針對當(dāng)今時代的動態(tài)需求,本文開發(fā)了一種支持無處不在的技術(shù)并具有情境感知能力智能家居系統(tǒng)。交互是基于通過公用OSGi框架以分布式環(huán)境的形式連接在一起的實(shí)際設(shè)備觸發(fā)的。實(shí)際操作上下文與模擬上下文進(jìn)行比較,并根據(jù)一組規(guī)則確定智能家居內(nèi)的交互。環(huán)境和管理功能(規(guī)則、事件和操作模式)通過一組可配置的XML文件進(jìn)行配置,動態(tài)圖形表示描述智能家居的當(dāng)前狀態(tài)。本文的主要成果如下:1.本文指出了以往設(shè)計的上下文感知模擬器的常見問題和局限性,并提出了一種更具伸縮性和動態(tài)性的面向服務(wù)架構(gòu)(SOA)上下文感知模擬器。2.針對智能家居系統(tǒng)的開發(fā)和測試,提出了一種基于OSGi的分布式智能家居環(huán)境感知模擬器,解決了智能家居設(shè)計中存在的問題。OSGi旨在為智能家居系統(tǒng)應(yīng)用程序的開發(fā)提供一個基于模塊化和動態(tài)的Java系統(tǒng)規(guī)范。這種智能家居模擬已被開發(fā)為分布式環(huán)境。在共享網(wǎng)絡(luò)的不同對象之間發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。由于可以在智能家居中添加和刪除設(shè)備,因此OSGi框架是最佳的選擇。即使設(shè)備發(fā)生故障(如光故障),系統(tǒng)其余部分的工作也不會受到影響。一旦設(shè)備被修復(fù),就可以將其添加回OSGi網(wǎng)絡(luò),并在系統(tǒng)中恢復(fù)其角色。3.在高度動態(tài)模擬器的設(shè)計方面,本文提出了一種基于OSGi的環(huán)境感知模擬器,用于分布式智能家居中解決該問題。Apache Felix iPOJO(注入的普通Java對象)基于Maven的方法被用于建立OSGi環(huán)境。iPOJO是專門為OSGi服務(wù)平臺創(chuàng)建的面向服務(wù)的組件模型。iPOJO的目的是通過提供和使用服務(wù)、處理動態(tài)性問題來簡化OSGi開發(fā),并通過無縫地合并高級功能(包括組件配置、同步和組合)為基本的OSGi機(jī)制提供支持。模擬在真正智能家居的設(shè)計和開發(fā)階段發(fā)揮了重要作用。模擬器直觀地表示基于用戶活動的智能家居不同設(shè)備之間發(fā)生的運(yùn)行時交互。通過虛擬傳感器,可以模擬真實(shí)環(huán)境,并且能夠便捷的生成上下文感知邏輯。一旦系統(tǒng)意識到了上下文感知,虛擬設(shè)備就可以被真實(shí)設(shè)備所替代。如前所述,使智能家居系統(tǒng)分布式的解決方案是使用(OSGi)技術(shù)。使用OSGi框架來設(shè)計分布式智能家居是一個很好的研究領(lǐng)域。文中已經(jīng)研究并實(shí)現(xiàn)了幾種模擬器的設(shè)計,這些模擬器并不一定基于OSGI。本文類似于傅等學(xué)者(2011)所提出的觀點(diǎn)。本文目的是為基于分布式OSGi的智能家居系統(tǒng)中的多個居民開發(fā)上下文感知邏輯。所開發(fā)的工具必須支持多種設(shè)備,并且應(yīng)在不同的智能家居環(huán)境中安裝。系統(tǒng)的不同組件是可配置的,例如設(shè)備、人員和環(huán)境,都是通過XML文件進(jìn)行配置。這使得相同系統(tǒng)可以在任何類似的智能家居中應(yīng)用,而無需更改任何已開發(fā)的組件。由于系統(tǒng)是基于OSGi的,所以它是一個分布式的智能家居系統(tǒng)。本文模擬了一個案例研究場景,并通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了基于OSGi的模擬器的工作原理。該模擬器有兩種操作模式,即在Net Beans IDE(集成開發(fā)環(huán)境)上運(yùn)行的模擬器模式和使用Apache Felix iPOJO(Maven數(shù)據(jù)庫)開發(fā)的OSGi模式。
【學(xué)位授予單位】：湖南師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TP391.9;TU855

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本文編號：2734360