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普适计算中的定位感知系统

2014-06-14 01:07 摘要：普适计算的目的是为了使计算机更好地为人类服务，提高人们的生活质量。普适计算中的定位感知系统是普适计算研究中的核心部分之一。如何确定室内用户的动态位置信息，如何主动向用户提供各种所需的信息，都是本文的研究话题。文章最后给出一种自行设计的普适计算室内定位感知系统的最小功能模型。

引 言

牐犓孀偶扑慊计算能力不断呈指数型的增长以及硬件的微型化，各种计算型的小器件应运而生。由于其重量和体积都足够小，用户能够随身携带，因而被应用在各个领域。

牐燤ark Weiser 在《21世纪的计算机》一文中这样描述：计算机硬件技术的飞速发展以及无线通信技术的不断成熟，造就了新一代普适计算（Ubiquitous Computing）的典范。普适计算设想这样一种计算环境：人们生活在一个充满各种各样的计算型小器件当中，这些器件通过足够带宽和速度的有线或无线网络完全互连。网络家电便属于这种计算机系统中的一个功能单元，它们能够积极有效地为用户提供各种所需的信息。

牐犉帐始扑愕奶氐闶欠务设备无处不在，并已完全融入人们的日常生活中，即这种计算机系统对用户是完全透明的，计算机技术已在人们生活中得到了充分的应用。普适计算的目的是充分发挥计算机系统的功能，利用它们更好地为人们服务，极大地提高人们的生活质量。

1 定位感知系统

牐牰ㄎ桓兄系统是普适计算环境中的重要组成部分之一。在不考虑用户个人隐私问题的前提下，如何动态获取用户的位置信息，而且得到的位置信息必须能够达到一定的精确度，一般误差控制在几cm以内；如何为用户积极主动地提供各种所需服务，这些都是定位感知系统必须能够实现的功能。现在世界上已有的成熟系统大都只能实现简单的定位功能，这些系统一般都遵循传统的请求-应答模式。

牐犜谇肭-应答模式中，用户要得到所需信息必须先向服务系统提出请求，系统响应后给出回复，按照要求的格式提供信息。我们称这种模式为被动模式。采用被动模式的系统无法满足用户动态信息的需求，无法积极智能地主动提供服务，而且同一时间服务的对象一般只能有一个。

牐牰ㄎ桓兄系统必须采用主动模式系统，它能够同时为多个用户提供服务。系统能够根据自己取得的信息主动向用户进行广播，说明自己能够提供的服务；用户按照自己的所需，获取自己的信息。主动模式系统其最小规模必须拥有两个功能系统：定位系统（Locating System）和位置系统（Location System），我们称之为L2系统。

1.1 L2系统

牐犑紫缺匦胝确区分定位系统与位置系统。它们之间的核心区别在于，定位系统的重点在于获取对象所在的位置信息，而位置系统则侧重于获取特定位置上的对象集。为了更好地说明问题，我们应用数学上映射的概念加以描述。

假设有位置集L={l1，l2，l3}，有对象集O={o1，o2，o3，o4，o5，o6}，对象o1、o2、o3在位置l1，对象o4、o5在位置l2，对象o6在位置l3。我们用映射λ：O→L来表示定位系统实现的功能，用映射：L→P（O）表示位置系统实现的功能，则有图1所示的映射图。

由映射图可知有如下等式成立：

λ（o1）=λ（o2）λ（o3）= l1

λ（o4）=λ（o5）= l2

λ（o6）= l3

ω （l1） = P1 ={ o1，o2，o3}

ω（l2） = P2 ={ o4，o5}

ω（l3） = P3 ={ o6}

牐犇壳坝τ帽冉铣墒斓南喙叵低持饕有：3GPP（the 3rd Generation Partnership Project）工作组实施的GMLC（Gateway Mobile Location Center）系统，由AT