本文關鍵詞： 普適計算 上下文感知 上下文感知編程模式 面向動作的上下文 形式化驗證　出處：《南京大學》2016年博士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：普適計算這一新型計算模式試圖將豐富的計算資源融入環(huán)境,對于用戶而言,計算是無處不在而又透明的。隨著軟硬件技術的發(fā)展,這一理念的實現(xiàn)成為了可能,相關領域的研究得到了學術界和工業(yè)界的廣泛關注。這類研究的一個重要關注點是上下文感知,這是普適計算系統(tǒng)所必須具備的能力之一。具體而言,上下文感知指計算系統(tǒng)可以感知環(huán)境,并基于環(huán)境進行反應。研究者們從方法學角度對于如何理解上下文的概念、如何開發(fā)上下文感知應用、如何支撐這類應用的運行已進行了廣泛研究。該研究領域正處于蓬勃發(fā)展的階段。本文對于上述計算模式的一類典型應用進行考察,即,面向動作的上下文感知(Activity-Oriented Context-Aware,簡稱AOCA)應用。這類應用的用戶在一個智能空間中進行一些自主的日常動作,應用為這些動作提供環(huán)境保障。AOCA應用的用戶需求被表示為對于環(huán)境的約束,這類約束是與動作高度相關的。這類應用在普適計算中具有一定普遍性,如智能家居、老人看護皆可被看作AOCA應用。在AOCA應用中,對于環(huán)境的約束因人而異、因動作類型而異。這些約束具有開放性,所以難以在開發(fā)階段由開發(fā)者一次性地完成理解和定義。此外,這類應用的環(huán)境部分同樣開放、動態(tài),也難以一次性開發(fā)完成。然而,傳統(tǒng)的上下文感知應用編程模式多試圖考慮全局信息、一次性地完成開發(fā),對于AOCA應用開發(fā)以及與之相關的運行過程支持尚多有不足。針對這樣一種新型的應用形態(tài),本文以應用系統(tǒng)的構建為主線,以關注分離為基本指導思想,從概念模型、編程模式、軟件開發(fā)支持、軟件運行支撐系統(tǒng)等角度考察了面向動作的上下文感知應用系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)技術,取得的創(chuàng)新成果如下：·提出了面向動作的上下文模型,以此為基礎給出了面向動作的上下文感知應用的軟件模型和編程模式。其中的上下文在運行時圍繞動作而組織,呈現(xiàn)出動態(tài)性和局部性；軟件模型由基礎環(huán)境和應用約束構成,體現(xiàn)了關注分離思想；編程模式也具有輕量級和增量式開發(fā)的特性,較好地適應了AOCA應用的開放性和個性化等特點。●設計和實現(xiàn)了一個支持上述模型的AOCA應用開發(fā)平臺。該平臺支持基礎環(huán)境和應用中動作的環(huán)境約束兩個關注點的獨立開發(fā)和增量式開發(fā)。其中,前者由一個圖形化的開發(fā)工具支持,后者由一個自定義的領域專用語言AOCL來描述。與此同時,平臺還提供了一個完整的AOCA應用編程接口(API)供應用開發(fā)人員使用�！裨O計和實現(xiàn)了一個支持AOCA應用的輕量級、可插拔運行支撐平臺PAOCo該平臺可以支持用上述方法開發(fā)出的軟件制品的運行,在運行時按照概念模型的指導動態(tài)生成特定動作的上下文,并用主動式的上下文管理器管理這樣的上下文,以判斷特定動作對于環(huán)境的約束是否被滿足,主動地為用戶提供服務�！窠o出了一種基于Ambient Calculus/Ambient Logic的AOCA應用形式化方法,以期提高該類應用的可靠性。該方法基于Ambient Calculus進行AOCA應用的形式化規(guī)約；以Ambient Logic為邏輯基礎,給出AOCA應用在系統(tǒng)級和應用級一致性約束的形式規(guī)約。AOCA應用系統(tǒng)的設計者和開發(fā)者可以基于上述形式工具及其規(guī)約方法,在AOCA應用開發(fā)的各個階段開展相應的形式化工作,以期在早期設計階段發(fā)現(xiàn)錯誤。
[Abstract]:Pervasive computing which is a new computing model to the abundant computing resources into the environment, for the user, the calculation is ubiquitous and transparent. With the development of software and hardware technology, the idea of a possible, related research has been widespread concern in academia and industry. A major concern this kind of research is context aware, this is one of the pervasive computing system must have. Specifically, the context aware computing system that can sense the environment and environment. Based on the reaction of the researchers from the methodological perspective for the concept of how to understand the context, how to develop context aware applications, how to support this type of application the operation has been studied extensively. The research field is in a stage of vigorous development. In this paper, for a typical application of the above calculation model is discussed, namely, for Context aware action (Activity-Oriented Context-Aware, referred to as AOCA) application. The application of some independent user's daily action in a smart space, the application for these actions provide environmental protection.AOCA application user requirements are expressed as the environmental constraints, this kind of constraint is highly correlated with the action of this type of application. Has a certain universality in pervasive computing, such as smart Home Furnishing, care for the elderly can be regarded as the application of AOCA. In the AOCA application, the environmental constraints for action varies depending on the type of It differs from man to man., these constraints. It is open, so it is difficult in the development stage by the developer once complete understanding and definition. In addition, part of the environment application of the same open, dynamic, it is difficult to complete a one-time development. However, the traditional model of context aware application programming to consider global information, once Complete the development for AOCA application development and the operation process of the related support is insufficient. In view of such a new application form, this article constructs the application system as the main line, with the separation of concerns as the basic guiding ideology, from the conceptual model, programming model, software development support, the view of software operation support system was investigated design and implementation of context aware application system action oriented, innovation achievements are as follows: - the context model of action oriented, is presented based on the software model and the programming model of context aware application oriented action. The context in operation around the movement and organization, presents a dynamic and local software; model consists of basic environment and application constraints which reflects the concern of separation of thought; characteristics of programming mode is lightweight and incremental development, To better adapt to the characteristics of AOCA application open and personalized. The design and implementation of a model to support the AOCA application development platform. The platform supports the basic action of environmental constraints in the application environment and the two concerns the independent development and incremental development. Among them, the former is a graphical development tool support, the latter by the special language AOCL to describe a custom field. At the same time, the platform also provides a complete AOCA application programming interface (API) for developers to use. The design and implementation of a AOCA application of lightweight, pluggable running platform of the PAOCo platform can support software products with the above method to develop the operation at runtime to generate specific action in accordance with the guidance of dynamic conceptual model of context and context management active such context , to determine the specific action for the environmental constraints are met, the initiative to provide services for users. It provides a AOCA application of formal method of Ambient Calculus/Ambient based on Logic, in order to improve the reliability of this kind of application. The method of formal specification based on the application of AOCA Ambient Calculus to Ambient Logic as the logic basis; this, AOCA applications can be in the form of tool and its specification method based on formal specification in the.AOCA application system level and application level consistency constraints for designers and developers to carry out the corresponding formal work in various stages of the AOCA application development, in order to find the error. In the early design stage

【學位授予單位】：南京大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP311.52

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本文編號：1502626