專利名稱：一種應用于數(shù)字家庭網(wǎng)絡的上下文事務感知系統(tǒng)及方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明屬于數(shù)字家庭網(wǎng)絡中的計算技術(shù)領域，特別是涉及一種應用于數(shù)字家庭網(wǎng)絡的上下文事務感知系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著通信技術(shù)和計算技術(shù)的不斷發(fā)展和普及，智能化的人機交互系統(tǒng)越來越成熱門的話題。特別是普適計算(Pervasive Computing)概念的提出，人機交互的智能化趨勢越發(fā)明顯。在普適計算所描述的前景中，計算技術(shù)深入到日常生活中的每個角落，用戶的輸入不再是系統(tǒng)運行的唯一驅(qū)動，智能系統(tǒng)能夠在用戶不發(fā)出服務請求的情況下判斷何時向用戶提供服務，以及提供何種服務。
上下文信息(Context)是指計算機系統(tǒng)及用戶所處環(huán)境中一組與當前應用相關的狀態(tài)或變量的信息集合，這些信息包括時間、溫度、光亮、聲音大小、網(wǎng)絡流量以及用戶狀態(tài)、習慣等。上下文感知(Context Awareness)則是指將與計算機系統(tǒng)當前應用有關的上下文、上下文變化、上下文歷史轉(zhuǎn)化為帶有明確指示語義的信息，并根據(jù)這些帶有指示語義的信息，調(diào)整系統(tǒng)自身的行為。
上下文感知是實現(xiàn)人機系統(tǒng)交互智能化的一個重要途徑，如何利用上下文信息(Context)是普適計算技術(shù)的一個核心問題。當前有關上下文感知模型方面的研究大都是基于某種具體應用的，是與具體應用緊耦合的。同時，這些模型或者是從用戶定制出發(fā)，或者是系統(tǒng)基于知識庫自動調(diào)整，不能將二者結(jié)合，很大程度上限制了該技術(shù)的應用，特別是在數(shù)字家庭網(wǎng)絡技術(shù)中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種應用于數(shù)字家庭網(wǎng)絡中的既可以按照用戶定制的規(guī)則，也可以按照知識庫的規(guī)則來自動調(diào)整系統(tǒng)行為，并且能有效處理二者的沖突的上下文事務感知系統(tǒng)。
本發(fā)明的另一目的在于根據(jù)該感知系統(tǒng)，提供一種上下文事務感知方法。
為了實現(xiàn)發(fā)明目的一，采用的技術(shù)方案如下一種應用于數(shù)字家庭網(wǎng)絡的上下文事務感知系統(tǒng)，通過感知事務信息來調(diào)整數(shù)字家庭網(wǎng)絡設備的行為，包括事務管理模塊、上下文管理模塊、條件解析模塊、觸發(fā)管理模塊、信息融合模塊、自動事務管理模塊、以及上下文數(shù)據(jù)庫和知識庫；所述事務管理模塊對內(nèi)與條件解析模塊、觸發(fā)管理模塊、自動事務管理模塊、上下文數(shù)據(jù)庫連接，對外則通過有線或無線網(wǎng)絡與數(shù)字家庭網(wǎng)絡設備連接；所述上下文管理模塊對內(nèi)與觸發(fā)管理模塊及信息融合模塊連接，對外與環(huán)境傳感器連接；所述條件解析模塊還與觸發(fā)管理模塊連接；所述自動事務管理模塊還與信息融合模塊連接；所述上下文數(shù)據(jù)庫還分別與條件解析模塊、自動事務管理模塊、信息融合模塊、知識庫連接；所述知識庫還與信息融合模塊連接。
上述技術(shù)方案中，所感知的事務包括由用戶定制具體規(guī)則的定制事務，和通過知識庫推理出來的自動事務。
所述上下文數(shù)據(jù)庫存儲定制事務模型。
所述的上下文數(shù)據(jù)庫所存儲的定制事務模型包括用戶設定的還未執(zhí)行的事務以及已經(jīng)執(zhí)行的歷史事務。
所述的事務模型抽象化為Task(C，A)，其中C為事務觸發(fā)條件的集合，A為事務觸發(fā)行為的集合。
采用上述結(jié)構(gòu)，具體的模塊所實現(xiàn)的功能如下所述事務管理模塊是本發(fā)明調(diào)整自身行為指令的發(fā)出者，同時也是用戶定制事務的接收者。它負責事務的生成、定制、沖突管理和事務觸發(fā)。本發(fā)明調(diào)整自身行為指令的發(fā)出有兩種方式一，用戶定制的事務在滿足了各種觸發(fā)條件時；二，知識庫根據(jù)底層傳來的上下文信息作出處理后，提交了一個或多個的系統(tǒng)調(diào)整指令，即自動事務。
所能提供的定制事務都在上下文數(shù)據(jù)庫中的有一對應的抽象事務模型，而每一個具體的經(jīng)過量化的定制事務就是抽象事務模型的一個實例。管理模塊將這些抽象事務模型提供給用戶，而用戶的定制過程就是對抽象模型中每一個分量進行量化的過程。例如上下文數(shù)據(jù)庫中有一個抽象事務模型表示為Temperature & Time→Air-conditioning它表示當溫度和時間滿足某條件時，調(diào)整空調(diào)的狀態(tài)。即觸發(fā)條件C1＝Temperature，C2＝Time；觸發(fā)行為A＝Air-conditioning；用戶從某個智能終端(如手機)向系統(tǒng)定制了此類型的事務的過程就是量化各個分量的過程，比如用戶要求系統(tǒng)在溫度低于20℃，而時間又是在晚上的時候，自動把空調(diào)打調(diào)整為制暖狀態(tài)。事務管理模塊接受這個定制事務，分解出觸發(fā)條件和觸發(fā)行為，將觸發(fā)行為插入到觸發(fā)行為隊列，將觸發(fā)條件提交給下層的條件解析模塊。當觸發(fā)條件滿足時，事務管理模塊引發(fā)相應的觸發(fā)行為。同時還將該定制事務存入上下問數(shù)據(jù)庫中，作為上下文歷史存儲。
事務管理模塊將所有定制事務分為觸發(fā)條件和觸發(fā)行為，但對自動事務，只接受其觸發(fā)行為部分。由于自動事務是基于知識庫的規(guī)則推理出來的行為，這些規(guī)則可以是包含用戶歷史的統(tǒng)計規(guī)則、基本的常識規(guī)則、以及人工智能的推理。
條件解析模塊接受事務管理模塊提交的每個定制事務的觸發(fā)條件部分，與上下文數(shù)據(jù)庫交互，分解出詳細的各個觸發(fā)條件，對應每個定制事務都分解出一個觸發(fā)條件鏈表。將分解出來各個鏈表信息向觸發(fā)管理模塊提交。
觸發(fā)管理模塊將每個鏈表中的觸發(fā)條件數(shù)據(jù)向下層的上下文管理模塊進行數(shù)據(jù)申請和查詢，并對每個觸發(fā)條件進行判斷。當查詢到某個定制事務鏈表中的所有條件都滿足時，向事務管理模塊發(fā)出可以執(zhí)行觸發(fā)行為的消息。
上下文管理模塊將上層數(shù)據(jù)申請分配到每個傳感器上，接受將傳感器感應到的各個數(shù)據(jù)。對數(shù)據(jù)進行必要的歸一與標準化形成上下文數(shù)據(jù)。這些上下文數(shù)據(jù)，一方面提供給觸發(fā)管理模塊查詢，進行用戶定制事務的觸發(fā)判斷。另一方面，將傳遞到信息融合模塊，進行自動事務觸發(fā)條件的分析，形成相關的自動事務。在實際應用中，上下文管理模塊還可以對傳感器進行管理，如傳感器的位置管理，傳感器的舔加刪除管理，傳感器的分類管理。
信息融合模塊的功能是根據(jù)知識庫的推理以及用戶上下文的歷史，將上下文信息轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)調(diào)整自身行為的指令集合，也就是自動事務。由于上下文管理模塊遞交的上下文信息表示了當前系統(tǒng)的狀態(tài)信息，這些信息包括了時間、溫度、光亮、聲音大小、網(wǎng)絡流量，但是這些信息包括是不具有指示語義的。所以通過信息融合模塊轉(zhuǎn)化成控制指令，在每一個調(diào)整周期內(nèi)，信息融合模塊都將產(chǎn)生一個自動事務并將這個事務提交給自動事務管理模塊，上下文信息沒有變化的情況下，這個事務為空。
多個自動事務之間的觸發(fā)行為，以及自動事務的觸發(fā)行為與定制事務的觸發(fā)行為之間有存在沖突的可能。比如當溫度低于20℃，時間為晚上時，根據(jù)用戶定制的事務觸發(fā)規(guī)則，則應該打開空調(diào)制暖。假定知識庫里存在這樣的推理家里無人時，空調(diào)不打開，于是即使溫度與時間都滿足條件的時候，如果傳感器檢測到家里無人時，自動事務的觸發(fā)行為是關閉空調(diào)。這里用戶定制事務的觸發(fā)行為與自動事務發(fā)生沖突。自動事務管理模塊的其中一個功能就是解決這些沖突，自動事務管理模塊在事務之間發(fā)生沖突時根據(jù)規(guī)則有效的解決沖突，這些規(guī)則可以是簡單的用戶定制事務的觸發(fā)行為優(yōu)先，即一旦發(fā)生沖突，則取消或延緩自動觸發(fā)的行為。更為智能的規(guī)則，則要基于人工智能的知識庫推理以及系統(tǒng)行為的最優(yōu)化原則。因此自動事務管理模塊是可調(diào)整的可升級的模塊。將經(jīng)過沖突處理的自動事務的觸發(fā)行為遞交給事務管理模塊，由事務管理模塊發(fā)出系統(tǒng)調(diào)整指令。
上下文數(shù)據(jù)庫決定了用戶可以定制的事務的類型，這些類型可以由用戶自己制定，隨著系統(tǒng)的升級，能提供的事務類型也是相應的變化的。上下文數(shù)據(jù)庫還存儲了用戶的上下文歷史，即用戶曾經(jīng)定制過的事務，詳細記錄了事物觸發(fā)條件和行為的各個分量的數(shù)值。如前述用戶定制的事務，將在庫中記錄為觸發(fā)條件Temperature＝20℃，Time＝晚上；觸發(fā)行為打開空調(diào)取暖。
知識庫是存儲推理規(guī)則以及進行上下文信息到自動觸發(fā)的行為轉(zhuǎn)化的智能庫。知識庫的推理可以是基于常識推理，如同一個人不可能既在廚房又在臥室；也可以是機遇用戶歷史統(tǒng)計的推理，如用戶晚上10點就睡覺?；谶@個統(tǒng)計規(guī)則，系統(tǒng)將在晚上10點以后關掉電視。歷史記錄的統(tǒng)計規(guī)則是一個不斷調(diào)整的過程，最終將形成相對穩(wěn)定的按照用戶習慣的推理規(guī)則。
為了實現(xiàn)發(fā)明目的二，采用的技術(shù)方案為一種應用于數(shù)字家庭網(wǎng)絡的上下文事務感知方法，可同時實現(xiàn)定制事務及自動事務的感知；所述定制事務的感知包括如下步驟(1)通過事務管理模塊接收外部的定制事務，并將定制事務分為觸發(fā)條件和觸發(fā)行為；(2)通過條件解析模塊將定制事務的觸發(fā)條件逐一分解，并形成每個定制事務的觸發(fā)條件鏈表，將觸發(fā)條件鏈表提交給觸發(fā)管理模塊；(3)通過觸發(fā)管理模塊將每個觸發(fā)條件鏈表中的觸發(fā)條件數(shù)據(jù)向下層的上下文管理模塊進行數(shù)據(jù)申請和查詢，并對每個觸發(fā)條件進行判斷，當定制事務鏈表中的所有條件都滿足時，向事務管理模塊發(fā)出執(zhí)行觸發(fā)行為的消息；(4)通過上下文管理模塊接收外部環(huán)境傳感器感應到的各種數(shù)據(jù)，并將感應到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成可供觸發(fā)管理模塊查詢的上下文數(shù)據(jù)；所述自動事務的感知包括如下步驟(a)上下文管理模塊將上下文數(shù)據(jù)傳遞到信息融合模塊；(b)信息融合模塊結(jié)合知識庫的推理以及上下文數(shù)據(jù)庫的歷史事務信息，將上下文數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為形式為調(diào)整數(shù)字家庭網(wǎng)絡設備的指令集合的自動事務，并將自動事務提交給自動事務管理模塊；(c)通過自動事務管理模塊解決多個自動事務之間以及自動事務與定制事務之間的規(guī)則沖突，并將自動事務的觸發(fā)行為遞交給事務管理模塊。
上述的上下文事務感知方法中，所述事務管理模塊通過有線或無線網(wǎng)絡接收外部的定制事務和發(fā)送調(diào)整數(shù)字家庭網(wǎng)絡設備的觸發(fā)行為。
本發(fā)明可以實現(xiàn)按照用戶定制的規(guī)則，和按照知識庫的規(guī)則來調(diào)整系統(tǒng)行為，并且能有效處理二者的沖突。
本發(fā)明的具有如下特點1、本發(fā)明提出的模型不是基于某個應用的，與具體應用是松耦合的，是基于整個感知系統(tǒng)的一個框架模型。因此對于某個特定的應用，如基于位置上下文的感知，在簡化本系統(tǒng)的某些功能后，都將適用。如環(huán)境傳感器既可以是物理上的傳感器，如光電傳感器等；也可以是邏輯上的軟件類型的傳感器，如電池的電量，網(wǎng)絡流量等。
2、本發(fā)明的上下文事務感知過程，可以實現(xiàn)用戶的定制的任務，同時也可以實現(xiàn)系統(tǒng)自動調(diào)整行為，是至頂向下和至底向上雙向的。因此系統(tǒng)既是自動交互驅(qū)動的，也是用戶輸入驅(qū)動。能有機的結(jié)合而者，突破了以往上下文感知模型的或者是用戶定制，或者是系統(tǒng)自發(fā)的單向驅(qū)動。
3、本發(fā)明設計的模型是抽象化的感知處理流程模型，并不局限于是系統(tǒng)模塊還是某個應用軟件。在具體應用中，該模型的實例可以在數(shù)字家庭網(wǎng)絡中的中心計算機上以軟件的形式實現(xiàn)，也可是數(shù)字家庭微觀系統(tǒng)架構(gòu)中的某個模塊?？s微的系統(tǒng)模型還可以直接運行在智能終端上。


圖1為本發(fā)明的上下文事務感知系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；圖2為本發(fā)明的實施流程圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步的說明。
本發(fā)明的感知系統(tǒng)框圖如附圖1所示，包括事務管理模塊、上下文管理模塊、條件解析模塊、觸發(fā)管理模塊、信息融合模塊、自動事務管理模塊、以及上下文數(shù)據(jù)庫和知識庫；所述事務管理模塊對內(nèi)與條件解析模塊、觸發(fā)管理模塊、自動事務管理模塊、上下文數(shù)據(jù)庫連接，對外則通過有線或無線網(wǎng)絡與手機、電腦、智能家電等數(shù)字家庭網(wǎng)絡設備連接；所述上下文管理模塊對內(nèi)與觸發(fā)管理模塊及信息融合模塊連接，對外與位置傳感器、溫度傳感器、光傳感器等環(huán)境傳感器連接；所述條件解析模塊還與觸發(fā)管理模塊連接；所述自動事務管理模塊還與信息融合模塊連接；所述上下文數(shù)據(jù)庫還分別與條件解析模塊、自動事務管理模塊、信息融合模塊、知識庫連接；所述知識庫還與信息融合模塊連接。
本實施例的工作流程如附圖1所示，用戶通過手機定制了這樣一個事務當冰箱里的缺少某物品，且時間為白天時系統(tǒng)向自己的手機發(fā)出提示。系統(tǒng)接收定制事務，并分解出觸發(fā)的詳細條件1冰箱里的缺少某物品2時間為白天。觸發(fā)管理模塊向上下文管理模塊提出冰箱物品數(shù)據(jù)和時間數(shù)據(jù)的請求。冰箱和時鐘(可以是系統(tǒng)的電子時鐘)的傳感器將傳感數(shù)據(jù)向上提交。無論兩個觸發(fā)條件是否已經(jīng)全部滿足，變化了的上下文信息，如溫度變，天氣發(fā)生了變化都將引起系統(tǒng)的行為調(diào)整，前提是這些行為在觸發(fā)以前已經(jīng)進行了沖突處理。也就是說系統(tǒng)在處理用戶定制的事物時，還在不停的處理其他的上下文信息。當前述兩個條件都已經(jīng)滿足，觸發(fā)管理模塊將條件已經(jīng)滿足這個信息告知事務管理模塊，此時，系統(tǒng)向用戶手機發(fā)出冰箱物品缺稀的通知。
權(quán)利要求
1.一種應用于數(shù)字家庭網(wǎng)絡的上下文事務感知系統(tǒng)，通過感知事務信息來調(diào)整數(shù)字家庭網(wǎng)絡設備的行為，其特征在于包括事務管理模塊、上下文管理模塊、條件解析模塊、觸發(fā)管理模塊、信息融合模塊、自動事務管理模塊、以及上下文數(shù)據(jù)庫和知識庫；所述事務管理模塊對內(nèi)與條件解析模塊、觸發(fā)管理模塊、自動事務管理模塊、上下文數(shù)據(jù)庫連接，對外則通過有線或無線網(wǎng)絡與數(shù)字家庭網(wǎng)絡設備連接；所述上下文管理模塊對內(nèi)與觸發(fā)管理模塊及信息融合模塊連接，對外與環(huán)境傳感器連接；所述條件解析模塊還與觸發(fā)管理模塊連接；所述自動事務管理模塊還與信息融合模塊連接；所述上下文數(shù)據(jù)庫還分別與條件解析模塊、自動事務管理模塊、信息融合模塊、知識庫連接；所述知識庫還與信息融合模塊連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應用于數(shù)字家庭網(wǎng)絡的上下文事務感知系統(tǒng)，其特征在于所感知的事務包括由用戶定制具體規(guī)則的定制事務，和通過知識庫推理出來的自動事務。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的應用于數(shù)字家庭網(wǎng)絡的上下文事務感知系統(tǒng)，其特征在于所述上下文數(shù)據(jù)庫存儲定制事務模型。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的應用于數(shù)字家庭網(wǎng)絡的上下文事務感知系統(tǒng)，其特征在于所述的上下文數(shù)據(jù)庫所存儲的定制事務模型包括用戶設定的還未執(zhí)行的事務以及已經(jīng)執(zhí)行的歷史事務。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的應用于數(shù)字家庭網(wǎng)絡的上下文事務感知系統(tǒng)，其特征在于所述的事務模型抽象化為Task(C，A)，其中C為事務觸發(fā)條件的集合，A為事務觸發(fā)行為的集合。
6.一種應用于數(shù)字家庭網(wǎng)絡的上下文事務感知方法，其特征在于可同時實現(xiàn)定制事務及自動事務的感知；所述定制事務的感知包括如下步驟(1)通過事務管理模塊接收外部的定制事務，并將定制事務分為觸發(fā)條件和觸發(fā)行為；(2)通過條件解析模塊將定制事務的觸發(fā)條件逐一分解，并形成每個定制事務的觸發(fā)條件鏈表，將觸發(fā)條件鏈表提交給觸發(fā)管理模塊；(3)通過觸發(fā)管理模塊將每個觸發(fā)條件鏈表中的觸發(fā)條件數(shù)據(jù)向下層的上下文管理模塊進行數(shù)據(jù)申請和查詢，并對每個觸發(fā)條件進行判斷，當定制事務鏈表中的所有條件都滿足時，向事務管理模塊發(fā)出執(zhí)行觸發(fā)行為的消息；(4)通過上下文管理模塊接收外部環(huán)境傳感器感應到的各種數(shù)據(jù)，并將感應到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成可供觸發(fā)管理模塊查詢的上下文數(shù)據(jù)；所述自動事務的感知包括如下步驟(a)上下文管理模塊將上下文數(shù)據(jù)傳遞到信息融合模塊；(b)信息融合模塊結(jié)合知識庫的推理以及上下文數(shù)據(jù)庫的歷史事務信息，將上下文數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為形式為調(diào)整數(shù)字家庭網(wǎng)絡設備的指令集合的自動事務，并將自動事務提交給自動事務管理模塊；(c)通過自動事務管理模塊解決多個自動事務之間以及自動事務與定制事務之間的規(guī)則沖突，并將自動事務的觸發(fā)行為遞交給事務管理模塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的應用于數(shù)字家庭網(wǎng)絡的上下文事務感知方法，其特征在于所述事務管理模塊通過有線或無線網(wǎng)絡接收外部的定制事務和發(fā)送調(diào)整數(shù)字家庭網(wǎng)絡設備的觸發(fā)行為。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種應用于數(shù)字家庭網(wǎng)絡的上下文事務感知系統(tǒng)及方法，包括事務管理模塊、上下文管理模塊、條件解析模塊、觸發(fā)管理模塊、信息融合模塊、自動事務管理模塊、以及上下文數(shù)據(jù)庫和知識庫；采用本發(fā)明可以按照用戶定制的規(guī)則，也可以按照知識庫的規(guī)則來調(diào)整系統(tǒng)行為，并且能有效處理二者的沖突。
文檔編號G06F9/44GK1937551SQ20061003666
公開日2007年3月28日 申請日期2006年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月25日
發(fā)明者羅笑南, 俞晏林 申請人:中山大學