基于上下文感知计算的智能家居系统研究.pdf

摘 要

上世纪 80 年代，智能家居概念的提出，至今已取得非常显著的成就，如美
国 X-10 系统、欧洲 EIB 系统、新加坡 8X 系统、日本 HBS 以及中国清华 e-Home
等。然而人们对智能家居系统的研究大部分都集中在组网技术上，很少从用户的
角度去考虑如何建立一个“以人为中心”面向服务的生活环境。随着全球信息化浪潮
的来临和家居网络的兴起，(人们的)家居生活正逐步变化着。而网络技术的迅速发
展以及人工智能技术跨学科交叉应用的逐渐增多，又为智能家居系统设计和实现
提供了新的思路和方法。根据普适计算“以人为中心”的本质特征，构建上下文感知
计算的智能家居系统，对解决现有家居系统在开放性和协作性等方面的不足将起
着一定积极作用。针对上述目标，本文从以下几个方面进行了研究讨论：
① 对普适计算两大本质特点——为人提供透明服务和上下文感知计算进行深
入研究，从上下文、上下文感知计算、上下文感知计算研究现状以及相关应用进
行了讨论。
② 构建上下文感知计算家居系统对集成性、智能性、开放性和自主性要求较
高，依据 Agent 的诸多特点，提出了利用多 Agent 技术构建该智能家居系统，并详
细讨论了各种 Agent 的功能、通信和工作流程。最后运用 JADE(Java Agent
Development Framework)开发框架设计了简单家居系统实验模型，同时进行了实例
探讨。
③ 从学习用户习性的目标出发，利用传统隐马尔可夫模型对采集到的用户上
下文进行建模推理，从而揭示出用户生活习惯。由于用户单个活动间相关性较强，
我们对传统隐马尔可夫模型及相应算法进行了扩展，并通过实验验证了扩展后的
模型较优于传统模型。
上下文感知计算与多 Agent 技术相结合，并运用于智能家居系统的研究不仅
是现实应用的需要，而且也是理论发展的必然趋势，必将越来越受到人们的关注。

关键字：智能家居系统，普适计算，上下文感知计算，Agent，隐马尔可夫模型



I
ABSTRACT

So far, remarkable achievements have been made since the concept of Smart Home
came into being in the 1980s, such as the X-10 System from the USA, EIB System from
the Europe, 8X system from Singapore, HBS from Japan and the e-Home from
Tsinghua China ect. However, most of the researchers focusing on the study of the
network technology instead of building human-centered & service-oriented living
environment failed to reveal the essence of services in the Home System. With the
expansion of the global informationization tide and the rise of the household network,
people’s home-life is gradually developing. On the other hand, the rapid development of
network technology and the increasing interdiscipline cross-applications of artificial
intelligent technology