[發明專利]一種基于機會感知的情境識別系統及方法

在審

• 申請號: 201410274048.1
• 申請日: 2014-06-19
• 公開（公告）號: CN104008208A
• 公開（公告）日: 2014-08-27
• 發明（設計）人: 王亞沙;王江濤;杜旭東
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: G06F17/30
• 分類號: G06F17/30;G06F17/27
• 代理公司: 北京天奇智新知識產權代理有限公司 11340
• 代理人: 王海洋

技術領域

本發明涉及一種情境系統及方法，尤其是涉及一種基于機會感知的情境識別系統及方法。

背景技術

情境識別是情境感知系統研究中的關鍵技術。它是指利用物理空間和信息空間中的感知數據來識別一個實體(一個人，一樣物品，或是一個地方)所處的情境。情境識別的方法有很多，其中基于語義網的方法被廣泛使用。該方法在設計時用OWL和SWRL語言來對情境識別中需要涉及的概念和規則進行建模。在系統運行時，語義推理及會利用獲取的感知數據和以上模型進行推理從而識別情境。在大部分基于語義網的研究工作中，都有一個共同的假設，那就是獲取的感知數據是確定和完全的。因為這些工作中感知系統在感知過程中使用的傳感器資源都是為某一個感知目標而專門設置，因此它們是在系統設計時就預先定義好的。

然而近些年來隨著技術進步以及物聯網普及，我們生活的環境中建立了大量的感知基礎設施。這些大量存在的感知設備不僅包括分布在物理空間(如河流之上、建筑物中，街道上，公園里等等)中的靜態傳感器，還有人或車輛攜帶的移動傳感器，例如智能手機、平板電腦、穿戴設備中內嵌的傳感器，以及車載GPS、雷達等。此外無線通信網絡(例如WSN、Wi-Fi以及3G/4G網絡等)的覆蓋范圍越來越廣，它們可以將感知設備獲取的感知數據傳送到數據處理單元。在這樣的背景下，機會感知(Opportunistic?Sensing)逐漸成為一種重要的感知范型。相比于傳統的感知系統而言，機會感知應用(Opportunistic?Sensing?Application)充分利用某個時間和地點恰好出現的傳感器來實現感知目標，而不是為了該感知目標而專門部署相應的傳感器。

由于機會感知的特點，在機會感知范型下的情境識別便遇到了新的技術挑戰。抽象而言，主要有以下兩個方面：

一是傳感器數據可得性(Availability)的不確定性。機會感知試圖發現和利用某個時間和地點恰好出現的傳感器來完成感知目標，因此情境識別過程中需要的某類傳感器數據可能由于相應的傳感器資源缺乏而不能獲得。

二是傳感器數據可信度(Confidence)的不可預測。即使情境識別所需的感知數據都能夠獲取，感知數據的可信度仍然是不可預測的。造成這種不可預測性的原因主要有兩方面：一方面，在機會感知范型下完成感知目標的傳感器很可能來自其他感知系統。而在不同感知系統中即使是同類傳感器，其精度也可能相差很大；另一方面，在完成某個感知目標時究竟會選取哪個傳感器是在設計時無法預測的。

以上挑戰抽象出來就是如何進行不確定的語義推理的問題。為了解決這一問題，一些研究工作基于不同數學模型對語義網語言OWL和SWRL進行擴展，開發了很多新的擴展語言。這些語言從某種程度上是有效的，然而它們都有一個共同的不足，那就是這些語言的使用十分復雜，即使是對語義網語言非常熟悉的人來說，學習起來也非常困難。

發明內容

本發明主要是解決現有技術所存在的擴展的語義網語言使用復雜，學習困難等問題，提出了一種基于機會感知的情境識別系統及方法，該系統及方法可以使得情境感知應用的開發者仍然使用OWL和SWRL語言對情境識別的規則和概念進行建模，而無需使用新的擴展語言。

本發明的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的：

一種基于機會感知的情境識別系統，包括：用于感知不同上下文信息的機會感知數據采集器、用于記錄情境識別知識的情境識別知識庫、用于根據所述機會感知數據采集器采集到的上下文信息和所述知識庫記載的情境識別知識進行情境推理的情境推理機。

其中，情境推理機主要負責在運行時解決不確定的情境推理任務。情境是對一個實體所處狀態的一種語義抽象，對于一個情境感知應用而言，當情境發生變化時則會觸發相應的動作執行。通常來說，一個實體(例如一個人)所處的情境種類是無限的。然而對于一個特定的情境感知應用而言，其關注的情境種類是有限的。因此，將一個應用所關注的所有可能的情境組成一個集合，稱之為情境候選集合。

上下文信息是能夠刻畫一個實體的情境的任何信息，一個實體的情境是由一組上下文信息來確定的。