专利名称：一种应用于数字家庭网络的上下文事务感知系统及方法
技术领域：
本发明属于数字家庭网络中的计算技术领域，特别是涉及一种应用于数字家庭网络的上下文事务感知系统。
背景技术：
随着通信技术和计算技术的不断发展和普及，智能化的人机交互系统越来越成热门的话题。特别是普适计算(Pervasive Computing)概念的提出，人机交互的智能化趋势越发明显。在普适计算所描述的前景中，计算技术深入到日常生活中的每个角落，用户的输入不再是系统运行的唯一驱动，智能系统能够在用户不发出服务请求的情况下判断何时向用户提供服务，以及提供何种服务。
上下文信息(Context)是指计算机系统及用户所处环境中一组与当前应用相关的状态或变量的信息集合，这些信息包括时间、温度、光亮、声音大小、网络流量以及用户状态、习惯等。上下文感知(Context Awareness)则是指将与计算机系统当前应用有关的上下文、上下文变化、上下文历史转化为带有明确指示语义的信息，并根据这些带有指示语义的信息，调整系统自身的行为。
上下文感知是实现人机系统交互智能化的一个重要途径，如何利用上下文信息(Context)是普适计算技术的一个核心问题。当前有关上下文感知模型方面的研究大都是基于某种具体应用的，是与具体应用紧耦合的。同时，这些模型或者是从用户定制出发，或者是系统基于知识库自动调整，不能将二者结合，很大程度上限制了该技术的应用，特别是在数字家庭网络技术中。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种应用于数字家庭网络中的既可以按照用户定制的规则，也可以按照知识库的规则来自动调整系统行为，并且能有效处理二者的冲突的上下文事务感知系统。
本发明的另一目的在于根据该感知系统，提供一种上下文事务感知方法。
为了实现发明目的一，采用的技术方案如下一种应用于数字家庭网络的上下文事务感知系统，通过感知事务信息来调整数字家庭网络设备的行为，包括事务管理模块、上下文管理模块、条件解析模块、触发管理模块、信息融合模块、自动事务管理模块、以及上下文数据库和知识库；所述事务管理模块对内与条件解析模块、触发管理模块、自动事务管理模块、上下文数据库连接，对外则通过有线或无线网络与数字家庭网络设备连接；所述上下文管理模块对内与触发管理模块及信息融合模块连接，对外与环境传感器连接；所述条件解析模块还与触发管理模块连接；所述自动事务管理模块还与信息融合模块连接；所述上下文数据库还分别与条件解析模块、自动事务管理模块、信息融合模块、知识库连接；所述知识库还与信息融合模块连接。
上述技术方案中，所感知的事务包括由用户定制具体规则的定制事务，和通过知识库推理出来的自动事务。
所述上下文数据库存储定制事务模型。
所述的上下文数据库所存储的定制事务模型包括用户设定的还未执行的事务以及已经执行的历史事务。
所述的事务模型抽象化为Task(C，A)，其中C为事务触发条件的集合，A为事务触发行为的集合。
采用上述结构，具体的模块所实现的功能如下所述事务管理模块是本发明调整自身行为指令的发出者，同时也是用户定制事务的接收者。它负责事务的生成、定制、冲突管理和事务触发。本发明调整自身行为指令的发出有两种方式一，用户定制的事务在满足了各种触发条件时；二，知识库根据底层传来的上下文信息作出处理后，提交了一个或多个的系统调整指令，即自动事务。
所能提供的定制事务都在上下文数据库中的有一对应的抽象事务模型，而每一个具体的经过量化的定制事务就是抽象事务模型的一个实例。管理模块将这些抽象事务模型提供给用户，而用户的定制过程就是对抽象模型中每一个分量进行量化的过程。例如上下文数据库中有一个抽象事务模型表示为Temperature & Time→Air-conditioning它表示当温度和时间满足某条件时，调整空调的状态。即触发条件C1＝Temperature，C2＝Time；触发行为A＝Air-conditioning；用户从某个智能终端(如手机)向系统定制了此类型的事务的过程就是量化各个分量的过程，比如用户要求系统在温度低于20℃，而时间又是在晚上的时候，自动把空调打调整为制暖状态。事务管理模块接受这个定制事务，分解出触发条件和触发行为，将触发行为插入到触发行为队列，将触发条件提交给下层的条件解析模块。当触发条件满足时，事务管理模块引发相应的触发行为。同时还将该定制事务存入上下问数据库中，作为上下文历史存储。
事务管理模块将所有定制事务分为触发条件和触发行为，但对自动事务，只接受其触发行为部分。由于自动事务是基于知识库的规则推理出来的行为，这些规则可以是包含用户历史的统计规则、基本的常识规则、以及人工智能的推理。
条件解析模块接受事务管理模块提交的每个定制事务的触发条件部分，与上下文数据库交互，分解出详细的各个触发条件，对应每个定制事务都分解出一个触发条件链表。将分解出来各个链表信息向触发管理模块提交。
触发管理模块将每个链表中的触发条件数据向下层的上下文管理模块进行数据申请和查询，并对每个触发条件进行判断。当查询到某个定制事务链表中的所有条件都满足时，向事务管理模块发出可以执行触发行为的消息。
上下文管理模块将上层数据申请分配到每个传感器上，接受将传感器感应到的各个数据。对数据进行必要的归一与标准化形成上下文数据。这些上下文数据，一方面提供给触发管理模块查询，进行用户定制事务的触发判断。另一方面，将传递到信息融合模块，进行自动事务触发条件的分析，形成相关的自动事务。在实际应用中，上下文管理模块还可以对传感器进行管理，如传感器的位置管理，传感器的舔加删除管理，传感器的分类管理。
信息融合模块的功能是根据知识库的推理以及用户上下文的历史，将上下文信息转化为系统调整自身行为的指令集合，也就是自动事务。由于上下文管理模块递交的上下文信息表示了当前系统的状态信息，这些信息包括了时间、温度、光亮、声音大小、网络流量，但是这些信息包括是不具有指示语义的。所以通过信息融合模块转化成控制指令，在每一个调整周期内，信息融合模块都将产生一个自动事务并将这个事务提交给自动事务管理模块，上下文信息没有变化的情况下，这个事务为空。
多个自动事务之间的触发行为，以及自动事务的触发行为与定制事务的触发行为之间有存在冲突的可能。比如当温度低于20℃，时间为晚上时，根据用户定制的事务触发规则，则应该打开空调制暖。假定知识库里存在这样的推理家里无人时，空调不打开，于是即使温度与时间都满足条件的时候，如果传感器检测到家里无人时，自动事务的触发行为是关闭空调。这里用户定制事务的触发行为与自动事务发生冲突。自动事务管理模块的其中一个功能就是解决这些冲突，自动事务管理模块在事务之间发生冲突时根据规则有效的解决冲突，这些规则可以是简单的用户定制事务的触发行为优先，即一旦发生冲突，则取消或延缓自动触发的行为。更为智能的规则，则要基于人工智能的知识库推理以及系统行为的最优化原则。因此自动事务管理模块是可调整的可升级的模块。将经过冲突处理的自动事务的触发行为递交给事务管理模块，由事务管理模块发出系统调整指令。
上下文数据库决定了用户可以定制的事务的类型，这些类型可以由用户自己制定，随着系统的升级，能提供的事务类型也是相应的变化的。上下文数据库还存储了用户的上下文历史，即用户曾经定制过的事务，详细记录了事物触发条件和行为的各个分量的数值。如前述用户定制的事务，将在库中记录为触发条件Temperature＝20℃，Time＝晚上；触发行为打开空调取暖。
知识库是存储推理规则以及进行上下文信息到自动触发的行为转化的智能库。知识库的推理可以是基于常识推理，如同一个人不可能既在厨房又在卧室；也可以是机遇用户历史统计的推理，如用户晚上10点就睡觉。基于这个统计规则，系统将在晚上10点以后关掉电视。历史记录的统计规则是一个不断调整的过程，最终将形成相对稳定的按照用户习惯的推理规则。
为了实现发明目的二，采用的技术方案为一种应用于数字家庭网络的上下文事务感知方法，可同时实现定制事务及自动事务的感知；所述定制事务的感知包括如下步骤(1)通过事务管理模块接收外部的定制事务，并将定制事务分为触发条件和触发行为；(2)通过条件解析模块将定制事务的触发条件逐一分解，并形成每个定制事务的触发条件链表，将触发条件链表提交给触发管理模块；(3)通过触发管理模块将每个触发条件链表中的触发条件数据向下层的上下文管理模块进行数据申请和查询，并对每个触发条件进行判断，当定制事务链表中的所有条件都满足时，向事务管理模块发出执行触发行为的消息；(4)通过上下文管理模块接收外部环境传感器感应到的各种数据，并将感应到的数据转化成可供触发管理模块查询的上下文数据；所述自动事务的感知包括如下步骤(a)上下文管理模块将上下文数据传递到信息融合模块；(b)信息融合模块结合知识库的推理以及上下文数据库的历史事务信息，将上下文数据转化为形式为调整数字家庭网络设备的指令集合的自动事务，并将自动事务提交给自动事务管理模块；(c)通过自动事务管理模块解决多个自动事务之间以及自动事务与定制事务之间的规则冲突，并将自动事务的触发行为递交给事务管理模块。
上述的上下文事务感知方法中，所述事务管理模块通过有线或无线网络接收外部的定制事务和发送调整数字家庭网络设备的触发行为。
本发明可以实现按照用户定制的规则，和按照知识库的规则来调整系统行为，并且能有效处理二者的冲突。
本发明的具有如下特点1、本发明提出的模型不是基于某个应用的，与具体应用是松耦合的，是基于整个感知系统的一个框架模型。因此对于某个特定的应用，如基于位置上下文的感知，在简化本系统的某些功能后，都将适用。如环境传感器既可以是物理上的传感器，如光电传感器等；也可以是逻辑上的软件类型的传感器，如电池的电量，网络流量等。
2、本发明的上下文事务感知过程，可以实现用户的定制的任务，同时也可以实现系统自动调整行为，是至顶向下和至底向上双向的。因此系统既是自动交互驱动的，也是用户输入驱动。能有机的结合而者，突破了以往上下文感知模型的或者是用户定制，或者是系统自发的单向驱动。
3、本发明设计的模型是抽象化的感知处理流程模型，并不局限于是系统模块还是某个应用软件。在具体应用中，该模型的实例可以在数字家庭网络中的中心计算机上以软件的形式实现，也可是数字家庭微观系统架构中的某个模块。缩微的系统模型还可以直接运行在智能终端上。
图1为本发明的上下文事务感知系统结构框图；图2为本发明的实施流程图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明做进一步的说明。
本发明的感知系统框图如附图1所示，包括事务管理模块、上下文管理模块、条件解析模块、触发管理模块、信息融合模块、自动事务管理模块、以及上下文数据库和知识库；所述事务管理模块对内与条件解析模块、触发管理模块、自动事务管理模块、上下文数据库连接，对外则通过有线或无线网络与手机、电脑、智能家电等数字家庭网络设备连接；所述上下文管理模块对内与触发管理模块及信息融合模块连接，对外与位置传感器、温度传感器、光传感器等环境传感器连接；所述条件解析模块还与触发管理模块连接；所述自动事务管理模块还与信息融合模块连接；所述上下文数据库还分别与条件解析模块、自动事务管理模块、信息融合模块、知识库连接；所述知识库还与信息融合模块连接。
本实施例的工作流程如附图1所示，用户通过手机定制了这样一个事务当冰箱里的缺少某物品，且时间为白天时系统向自己的手机发出提示。系统接收定制事务，并分解出触发的详细条件1冰箱里的缺少某物品2时间为白天。触发管理模块向上下文管理模块提出冰箱物品数据和时间数据的请求。冰箱和时钟(可以是系统的电子时钟)的传感器将传感数据向上提交。无论两个触发条件是否已经全部满足，变化了的上下文信息，如温度变，天气发生了变化都将引起系统的行为调整，前提是这些行为在触发以前已经进行了冲突处理。也就是说系统在处理用户定制的事物时，还在不停的处理其他的上下文信息。当前述两个条件都已经满足，触发管理模块将条件已经满足这个信息告知事务管理模块，此时，系统向用户手机发出冰箱物品缺稀的通知。
权利要求
1.一种应用于数字家庭网络的上下文事务感知系统，通过感知事务信息来调整数字家庭网络设备的行为，其特征在于包括事务管理模块、上下文管理模块、条件解析模块、触发管理模块、信息融合模块、自动事务管理模块、以及上下文数据库和知识库；所述事务管理模块对内与条件解析模块、触发管理模块、自动事务管理模块、上下文数据库连接，对外则通过有线或无线网络与数字家庭网络设备连接；所述上下文管理模块对内与触发管理模块及信息融合模块连接，对外与环境传感器连接；所述条件解析模块还与触发管理模块连接；所述自动事务管理模块还与信息融合模块连接；所述上下文数据库还分别与条件解析模块、自动事务管理模块、信息融合模块、知识库连接；所述知识库还与信息融合模块连接。
2.根据权利要求1所述的应用于数字家庭网络的上下文事务感知系统，其特征在于所感知的事务包括由用户定制具体规则的定制事务，和通过知识库推理出来的自动事务。
3.根据权利要求1或2所述的应用于数字家庭网络的上下文事务感知系统，其特征在于所述上下文数据库存储定制事务模型。
4.根据权利要求3所述的应用于数字家庭网络的上下文事务感知系统，其特征在于所述的上下文数据库所存储的定制事务模型包括用户设定的还未执行的事务以及已经执行的历史事务。
5.根据权利要求4所述的应用于数字家庭网络的上下文事务感知系统，其特征在于所述的事务模型抽象化为Task(C，A)，其中C为事务触发条件的集合，A为事务触发行为的集合。
6.一种应用于数字家庭网络的上下文事务感知方法，其特征在于可同时实现定制事务及自动事务的感知；所述定制事务的感知包括如下步骤(1)通过事务管理模块接收外部的定制事务，并将定制事务分为触发条件和触发行为；(2)通过条件解析模块将定制事务的触发条件逐一分解，并形成每个定制事务的触发条件链表，将触发条件链表提交给触发管理模块；(3)通过触发管理模块将每个触发条件链表中的触发条件数据向下层的上下文管理模块进行数据申请和查询，并对每个触发条件进行判断，当定制事务链表中的所有条件都满足时，向事务管理模块发出执行触发行为的消息；(4)通过上下文管理模块接收外部环境传感器感应到的各种数据，并将感应到的数据转化成可供触发管理模块查询的上下文数据；所述自动事务的感知包括如下步骤(a)上下文管理模块将上下文数据传递到信息融合模块；(b)信息融合模块结合知识库的推理以及上下文数据库的历史事务信息，将上下文数据转化为形式为调整数字家庭网络设备的指令集合的自动事务，并将自动事务提交给自动事务管理模块；(c)通过自动事务管理模块解决多个自动事务之间以及自动事务与定制事务之间的规则冲突，并将自动事务的触发行为递交给事务管理模块。
7.根据权利要求6所述的应用于数字家庭网络的上下文事务感知方法，其特征在于所述事务管理模块通过有线或无线网络接收外部的定制事务和发送调整数字家庭网络设备的触发行为。
全文摘要
本发明提供了一种应用于数字家庭网络的上下文事务感知系统及方法，包括事务管理模块、上下文管理模块、条件解析模块、触发管理模块、信息融合模块、自动事务管理模块、以及上下文数据库和知识库；采用本发明可以按照用户定制的规则，也可以按照知识库的规则来调整系统行为，并且能有效处理二者的冲突。
文档编号G06F9/44GK1937551SQ20061003666
公开日2007年3月28日 申请日期2006年7月25日 优先权日2006年7月25日
发明者罗笑南, 俞晏林 申请人:中山大学