專利名稱：一種上下文感知計算中的沖突消解方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種上下文感知計算的方法，具體涉及一種一種上下文感知 計算中的沖突消解方法。
背景技術：
包括掌上電腦、移動電話、PDA等移動設備已經(jīng)越來越多地進入人們的 生活。為了向用戶提供更高的服務質量，適應這些移動設備的應用應該是上 下文感知的，它能夠在不受用戶干預的情況下根據(jù)用戶的上下文信息調整應 用的操作。這需要應用定時的獲取、更新上下文信息，根據(jù)這些信息決定應 用的執(zhí)行策略。研究人員通過多種途徑解決這一問題，提出了一系列的解決 方法，包括Want等人的Active Badge Location System ， context toolkit 以及gaia等。
在這些開發(fā)面向上下文應用的方法中， 一個重要的思路是將不同環(huán)境下 不同的執(zhí)行代碼分離到多個程序片斷中，在程序運行時根據(jù)當前執(zhí)行環(huán)境動 態(tài)選擇需要的代碼片斷。這種方法可以有效地增加應用開發(fā)的靈活性，達到 適應環(huán)境變化的目的。包括Cop， Olympas在內的很多編禾呈模型給出了將不同 環(huán)境下的代碼分離在多個片斷的方法，但是仍有一個問題需要解決，那就是 在定義不同環(huán)境下的執(zhí)行代碼時，需要對環(huán)境加以界定(例如，指定溫度的 范圍或者用戶所處的位置范圍等等)。由于定義不同環(huán)境的出發(fā)點不同，很有 可能出現(xiàn)沖突的情況(CRISMA)， 一旦沖突產生，則系統(tǒng)無法按照用戶需求選 擇正確的執(zhí)行代碼完成操作。因此，發(fā)生沖突時的選擇算法成為一個必須解決的問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術的缺點，提供了一種結合環(huán)境因素 優(yōu)先級別，計算當前上下文環(huán)境對每種判別條件偏移度，并根據(jù)偏移度大小 選擇相應的執(zhí)行策略的上下文感知計算中的沖突消解方法。
為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是-
1) 針對每一種選擇策略，計算其策略選擇中心；
2) 獲取當前上下文數(shù)值；
3) 如果上下文數(shù)值為數(shù)值型，則轉步驟4)，否則轉步驟5);
4) 計算當前上下文數(shù)值與每個策略的差值，命名為偏移度值，轉步驟6);
5) 根據(jù)Pos函數(shù)及Count函數(shù)，計算偏移度數(shù)值，轉步驟6);
6) 記錄兩個策略的偏移度數(shù)值，作為下一次計算持久系數(shù)的依據(jù)；
7) 根據(jù)上次記錄的偏移度數(shù)值，計算此次持久系數(shù)
persistence 二 persistence + (past0ffset2 _ pastOffsetl) / pastOffsetl 其中persistence為持久系數(shù)數(shù)值，past0ffsetl和past0ffset2為上一次 記錄的偏移度數(shù)值；
8) 根據(jù)持久系數(shù)計算新的偏移度數(shù)值；
9) 根據(jù)新得到的兩個策略所對應的偏移度數(shù)值選擇執(zhí)行策略；
10) 執(zhí)行選定的策略。
本發(fā)明的數(shù)值型偏移度值的計算步驟如下
偏移度函數(shù)offset, P * E -〉 R+
偏移度為當前環(huán)境值對于策略中所有環(huán)境聲明條目的偏移度的加權和， 其中，PieP， e。eE， P4包含m個聲明條目，記為entry (i) ， l〈=i<=m， offset (i)表示每一個環(huán)境聲明條目的偏移度
<formula>formula see original document page 7</formula>在上述公式中<formula>formula see original document page 7</formula>用于計算環(huán)境條目的選擇中心，
2
分母計算條目的選擇范圍，將每一個偏移度值按照其條目的比重進行加權即 可得到該策略的偏移度值；
若當前環(huán)境值在兩個策略中都處于其條目的選擇中心，故偏離度為0， 因此在(1)式中引入常數(shù)C，修正offset (i)的計算公式得到
<formula>formula see original document page 7</formula>
c是一個大于0的常數(shù)，通常取值為1。
枚舉類型的偏移度值的計算方法為首先需要在定義策略時，指定策略 中枚舉類型的條目的可能值列表，隨后通過將枚舉值映射到其位置的函數(shù)， 將所有對枚舉值得計算轉化為對其在列表中所處位置的計算，得出其偏移度 值，其具體步驟為；
定義如下兩個函數(shù)
Pos函數(shù)R*Entry-〉N，給出一個值在一個條目的可肯巨值列表中的位置； Count函數(shù)Entry-〉 N，給出策略中一個條目所包含的限定值個數(shù)；
<formula>formula see original document page 7</formula>
本發(fā)明的持久系數(shù)是一個介于0和1之間的實數(shù)，隨著互相沖突的若干策略的偏移度值變化而變化，并將影響加入偏移度計算結果中，以下是持久 系數(shù)的計算以及對偏移度影響的計算公式
offsetl = offset (value, policyl); 〃此次計算的策略1的偏移度 offset2 = offset (value, policy2); 〃此次計算的策略2的偏移度 persistence = persistence + (past0ffset2 _ pastOffsetl) / pastOffsetl;
〃上一次計算的策略1和策略2的偏移度，并據(jù)此計算持久系數(shù)
if (persistence 〈 0) persistence 二 0; 〃持久系數(shù)始終大于等于0
〃將持久系數(shù)影響添加在偏移度上
〃并記錄此次偏移度值
i f(past0ffset1〈past0ffset2)
pastOffsetl = offsetl;
past0ffset2 = offset2;
offsetl = offsetl氺(1 - persistence);
6lS6
pastOffsetl = offsetl; past0ffset2 二 offset2; offset2 = offset2氺(l- persistence)。 本發(fā)明通過計算策略偏移度解決沖突。該方法結合環(huán)境因素優(yōu)先級別， 計算當前上下文環(huán)境對每種判別條件偏移度，并根據(jù)偏移度大小選擇相應的 執(zhí)行策略。在此基礎上，考慮環(huán)境因素連續(xù)變化因素，引入持久系數(shù)，防止 環(huán)境在小范圍內頻繁變化造成策略選擇抖動的問題。
具體實施方式
在上下文感知計算中，應用需要根據(jù)不同的上下文環(huán)境選擇不同的執(zhí)行 策略。這些策略可能會出現(xiàn)沖突，大多數(shù)解決方法采用優(yōu)先級策略。
本發(fā)明提出偏移度算法對沖突進行消解，計算每個策略的選擇中心，當 沖突發(fā)生時，計算每個沖突的策略的選擇中心與當前上下文環(huán)境的偏移度， 并選擇偏移度最低的策略作為執(zhí)行策略。為了避免環(huán)境在小范圍內抖動的現(xiàn) 象，算法引入了持久系數(shù)，使上一次選中的執(zhí)行策略在本次計算中具有一定 優(yōu)勢，從而減少抖動的現(xiàn)象。
具體過程如下-
為了更準確的對本發(fā)明進行描述，首先對沖突問題進行定義及形式化描述。
定義l:符號。在系統(tǒng)中所有能夠獲取到的環(huán)境信息稱為系統(tǒng)環(huán)境信息。
所有環(huán)境信息的名稱的集合成為EName，所有可能環(huán)境值的集合為E，每一種 環(huán)境信息的值的集合為V;當前環(huán)境下的環(huán)境值計為^(e^E)。服務的集合稱 為S。所有服務的配置的集合稱為C。服務S的所有策略的結合成為P(S)， 在不產生歧義的情況下簡記為P。
定義2:服務。服務是在上下文感知系統(tǒng)中，根據(jù)用戶的上下文環(huán)境動 態(tài)調整自身行為，為用戶提供信息的功能實體。服務包含服務代碼及其配置 文件，配置文件是一組策略的集合，每個策略對應一個環(huán)境聲明以及一個執(zhí) 行標識。環(huán)境聲明用于指定該策略能夠生效的上下文環(huán)境，執(zhí)行標識指導服 務針對這一上下文環(huán)境調整其服務方式，執(zhí)行標識根據(jù)實現(xiàn)方式的不同可能 代表一個方法名稱、 一個參數(shù)值或者一個屬性值等等。
Service ::二 servicelmplement configuration
Configuration ::二policySetpolicySet policy policySet | policy policy : = context identity
定義3:環(huán)境聲明。策略中的環(huán)境聲明用于界定這個策略能夠生效的上 下文環(huán)境。每個環(huán)境聲明包含一組聲明條目，每個條目用于限定一種環(huán)境信 息，例如，"溫度在10至20攝氏度之間"是對溫度這一環(huán)境信息限定條目的 文字描述。環(huán)境聲明條目中值的類型可以是枚舉類型或者布爾值，也可以通 過指定一個范圍來定義，可能的例子包括location二high, power=true， temperature〉10等。每個環(huán)境聲明條目需要指定其在整個策略中的權重，同 時需要給出值的邊界(對于枚舉或布爾類型的值，需要給出所有可能值的列 表)。
Context : contextEntrySet
contextEntrySet : := corvtextEntry corrtextErvtrySet | corvtextErvtry contextEntry ::二 name operator value type weight bound type ::= Boolean | enumerate | number bound min max if type二number valueList if type=enumberate or boolean
定義4:評估函數(shù)evaluate: EName*E -〉V。得到某個指定名稱的上下文 信息值。
在環(huán)境聲明條目cEntry中的operator與value共同組成了對環(huán)境信息 的界定條件o cEntry. operator (cEntry. value, evaluate (e0， cEntry. name) 二tme意味著該條目滿足當前上下文環(huán)境。
定義5:適應性函數(shù)fit: P*E-〉 Boolean
Fit(p，e)= fit (entry (1), e)& fit (entry (2), e)& .. &fit(entry(n)， e)
Fit(entry(k)， e) = fit(entry (k)， evaluate (e， entry(k). name)) fit (entry (k)， v) = entry, operator (entry (k). value ， v) 定義6:適應策略集合adaptSet: C * E -〉 2P adaptSet(c， e) = adaptSet (pl， e) U adaptSet (pset/pl， e) adaptSet (p， e) = if fit(p，e) then {p} else空集 定義7:沖突。如果llad鄰tSet(C，e"l卜0說明配置中沒有滿足當前環(huán) 境的策略，=1說明只有一個滿足當前環(huán)境?！?說明有兩個以上的策略滿足 當前環(huán)境，我們稱這種情況為沖突。此時系統(tǒng)需要使用沖突解決方法來選擇 執(zhí)行策略。
1)上下文沖突的偏移度算法 偏移度函數(shù)offset。 P * E -> R+
偏移度為當前環(huán)境值對于策略中所有環(huán)境聲明條目的偏移度的加權和，
偏移度越高表明當前環(huán)境對于策略中定義的環(huán)境需求偏差越大。
其中，heP， e。eE， Pi包含m個聲明條目，記為entry(i)， K=i〈=m。
offset (i)表示每一個環(huán)境聲明條目的偏移度
(ew^r少_ / max+ ew^y — / min)
evaluate (e , entry.name).
—max— ewfry — /. min| =t o炎"j x『一 /(2)
(1)
在上述公式中J'm，e"^ j'min)用于計算環(huán)境條目的選擇中心， 分母計算條目的選擇范圍。將每一個偏移度值按照其條目的比重進行加權即 可得到該策略的偏移度值。
當前環(huán)境值在兩個策略中都處于其條目的選擇中心，故偏離度為0。因此在(1)式中引入常數(shù)C，修正off set (i)的計算公式得到
<formula>formula see original document page 12</formula>是一個大于0的常數(shù)，通常取值為1。
對于枚舉類型的上下文數(shù)值，給出在這種情況下的偏移度計算辦法。首 先需要在定義策略時，指定策略中枚舉類型的條目的可能值列表。隨后通過 將枚舉值映射到其位置的函數(shù)，將所有對枚舉值得計算轉化為對其在列表中 所處位置的計算，得出其偏移度。
定義如下兩個函數(shù)
Pos函數(shù)R*Entry-〉 N。給出一個值在一個條目的可能值列表中的位置 Count函數(shù)Entry-> N。給出策略中一個條目所包含的限定值個數(shù)。
pos(evaluate(entry.name)) — 二
2
l<=k〈=m
2)防止沖突選擇策略抖動
在使用偏移度算法時，在某些情況下，隨著上下文環(huán)境的變化，策略會 發(fā)生頻繁抖動的現(xiàn)象。究其原因，當在某一環(huán)境下發(fā)生沖突時，當前環(huán)境同 時滿足兩個策略的環(huán)境限定(Pl， P2屬于adaptSet (C， E))。如果某個環(huán)境 因素在一個小范圍波動，會導致計算偏移度時，兩個策略的偏移度值頻繁上 下交錯，從而策略選擇結果不斷變化，產生策略抖動現(xiàn)象，這有可能會降低 用戶的滿意度，因此需要對算法加以調整。
在計算偏移度時，算法引入持久系數(shù)這一變量。持久系數(shù)的作用是，在計 算偏移度時，降低上一次選中的策略的偏移度值，使其更有可能被再次選中，從而較少抖動發(fā)生的幾率。
持久系數(shù)是一個介于0和1之間的實數(shù)，隨著互相沖突的若干策略的偏移 度值變化而變化，并將影響加入偏移度計算結果中。以下算法對持久系數(shù)的 計算以及對偏移度影響的計算公式的簡要描述。
offset 1 = offset (value, policyl); 〃此次計算的策略1的偏移度 offset2 = offset (value, policy2); 〃此次計算的策略2的偏移度 persistence 二 persistence + (past0ffset2 - pastOffsetl) / pastOffsetl;
〃上一次計算的策略1和策略2的偏移度，并據(jù)此計算持久系數(shù)
if (persistence < 0) persistence = 0; 〃持久系數(shù)始終大于等于0
〃將持久系數(shù)影響添加在偏移度上
〃并記錄此次偏移度值
if(past0ffsetl〈past0ffset2)
pastOffsetl = offsetl;
past0ffset2 = offset2;
offsetl 二 offsetl氺(1 _ persistence);
pastOffsetl = offsetl;
past0ffset2 = offset2;
offset2 = offset2氺(l- persistence); 持久系數(shù)體現(xiàn)了上一次計算的偏移度的差別程度，并且具有累積效應。持 久系數(shù)能夠有效地平衡環(huán)境的小范圍頻繁變化對策略選擇造成的影響。后一 次環(huán)境變化的幅度如果小于前一次變化幅度，持久系數(shù)可以消除這種變化帶來的策略切換，但如果第二次環(huán)境變化幅度過大或者環(huán)境持續(xù)向一個方向變 化，那么持久系數(shù)會將這種變化傳遞給偏移度，進而進行策略的切換。 算法的詳細步驟如下
1) 針對每一種選擇策略，計算其策略選擇中心；
2) 獲取當前上下文數(shù)值；
3) 如果上下文數(shù)值為數(shù)值型，則轉步驟4)，否則轉步驟5);
4) 計算當前上下文數(shù)值與每個策略的差值，命名為偏移度值，轉步驟6);
5) 根據(jù)Pos函數(shù)及Count函數(shù)，計算偏移度數(shù)值，轉步驟6);
6) 記錄兩個策略的偏移度數(shù)值，作為下一次計算持久系數(shù)的依據(jù)；
7) 根據(jù)上次記錄的偏移度數(shù)值，計算此次持久系數(shù)
persistence = persistence + (past0ffset2 - pastOffsetl) / pastOffsetl 其中persistence為持久系數(shù)數(shù)值，past0ffsetl和past0ffset2為上一次 記錄的偏移度數(shù)f直；
8) 根據(jù)持久系數(shù)計算新的偏移度數(shù)值；
9) 根據(jù)新得到的兩個策略所對應的偏移度數(shù)值選擇執(zhí)行策略；
10) 執(zhí)行選定的策略。
權利要求
1、一種上下文感知計算中的沖突消解方法，其特征在于1)針對每一種選擇策略，計算其策略選擇中心；2)獲取當前上下文數(shù)值；3)如果上下文數(shù)值為數(shù)值型，則轉步驟4)，否則轉步驟5)；4)計算當前上下文數(shù)值與每個策略的差值，命名為偏移度值，轉步驟6)；5)根據(jù)Pos函數(shù)及Count函數(shù)，計算偏移度數(shù)值，轉步驟6)；6)記錄兩個策略的偏移度數(shù)值，作為下一次計算持久系數(shù)的依據(jù)；7)根據(jù)上次記錄的偏移度數(shù)值，計算此次持久系數(shù)persistence＝persistence+(pastOffset2-pastOffset1)/pastOffset1其中persistence為持久系數(shù)數(shù)值，pastOffset1和pastOffset2為上一次記錄的偏移度數(shù)值；8)根據(jù)持久系數(shù)計算新的偏移度數(shù)值；9)根據(jù)新得到的兩個策略所對應的偏移度數(shù)值選擇執(zhí)行策略；10)執(zhí)行選定的策略。
2、 根據(jù)權利要求l所述的上下文感知計算中的沖突消解方法，其特征在 于所說的數(shù)值型偏移度值的計算步驟如下偏移度函數(shù)offset, P * E -〉 R+偏移度為當前環(huán)境值對于策略中所有環(huán)境聲明條目的偏移度的加權和， 其中，PieP， e。eE， Pi包含m個聲明條目，記為entry(i) ， K:i〈二m， offset (i) 表示每一個環(huán)境聲明條目的偏移度<formula>formula see original document page 3</formula>(1)在上述公式中(e"^ — z''max+e"^_/'min)用于計算環(huán)境條目的選擇中心，2分母計算條目的選擇范圍，將每一個偏移度值按照其條目的比重進行加權即 可得到該策略的偏移度值；若當前環(huán)境值在兩個策略中都處于其條目的選擇中心，故偏離度為0， 因此在(1)式中引入常數(shù)C，修正offset (i)的計算公式得到evaluate (e0， entry .name).(e欣j _ z.. max+ e"^y—min)2+ C-C>0(1*)|ew^>>—,. max- —/. min| C是一個大于0的常數(shù)，通常取值為1。
3、根據(jù)權利要求l所述的上下文感知計算中的沖突消解方法，其特征在 于所說的枚舉類型的偏移度值的計算方法為首先需要在定義策略時，指 定策略中枚舉類型的條目的可能值列表，隨后通過將枚舉值映射到其位置的 函數(shù)，將所有對枚舉值得計算轉化為對其在列表中所處位置的計算，得出其 偏移度值，其具體步驟為定義如下兩個函數(shù)Pos函數(shù)R*Entry->N，給出一個值在一個條目的可能值列表中的位置； Count函數(shù)Entry-〉 N，給出策略中一個條目所包含的限定值個數(shù)；<formula>formula see original document page 3</formula>
4、根據(jù)權利要求l所述的上下文感知計算中的沖突消解方法，其特征在于所說的持久系數(shù)是一個介于0和1之間的實數(shù)，隨著互相沖突的若干策 略的偏移度值變化而變化，并將影響加入偏移度計算結果中，以下是持久系 數(shù)以及調整偏移度值的計算公式offsetl = offset (value, policyl); 〃此次計算的策略1的偏移度 offset2 = offset (value, policy2); 〃此次計算的策略2的偏移度 persistence = persistence + (past0ffset2 - pastOffsetl) / pastOffsetl;〃上一次計算的策略1和策略2的偏移度，并據(jù)此計算持久系數(shù)if (persistence 〈 0) persistence = 0: 〃持久系數(shù)始終大于等于0〃將持久系數(shù)影響添加在偏移度值上〃并記錄此次偏移度值i f(past0ffset1〈past0ffset2)past0ffsetl = offsetl;past0ffset2 = offset2;offsetl = offsetl氺(1 - persistence);past0ffsetl = offsetl; past0ffset2 = offset2; offset2 = offset2氺(1— persistence)。
全文摘要
一種上下文感知計算中的沖突消解方法，該方法計算每個策略的選擇中心，并計算發(fā)生沖突的每個策略在當前上下文環(huán)境下的偏移度。通過比較策略之間的偏移度值選擇執(zhí)行策略，從而解決沖突的問題。為了避免上下文環(huán)境在小范圍內頻繁變化造成策略抖動的問題，算法還引入持久系數(shù)對偏移度計算進行了修正。
文檔編號G06F9/46GK101446907SQ200810236559
公開日2009年6月3日 申請日期2008年12月31日 優(yōu)先權日2008年12月31日
發(fā)明者暉 何, 迪 侯, 明 李, 牛玉潔, 旻 郗, 勇 齊 申請人:西安交通大學