普适计算中基于本体的智能家庭设备的无关性研究
随着信息社会不断发展，计算模式正逐渐从网络计算向普适计算(Ubiquitous/PervasiveComputing)方向延伸，对生活空间的智能性也提出了更高要求，于是出现了智能空间(SmartSpace)的概念。一个存在着各种各样的设备的特定的智能家庭空间，可以使人与计算环境更好的融合，让人在不知不觉中享受计算环境中的服务。
基于普适计算环境的智能家庭空间系统是一个分布式系统，它的硬件部分是由各种异构的智能家庭设备和网络协议组成，位于硬件平台之上的家庭网关软件平台必须能够理解在不同应用环境下设备的底层架构。在智能家庭网关的支持下，设备之间要可以相互连接、互操互控、交换信息和服务并扩展各自的基本功能，同时设备可以随时加入或者退出家庭网关联盟，智能网关无需关注设备硬件的底层细节，从而达到设备的无关性操作。
通过设备无关性技术，可以使智能设备的硬件设备控制、内部计算逻辑和用户接口相分离，这种分离能够灵活地改变智能设备的交互机制而无须改变底层应用，是实现智能空间中智能设备的互操作的基础。
研究表明，通过形式化的抽象方法可以将家庭智能空间中的各种异构智能设备描述为一个具有相同特征的抽象设备模型。对这些特征的抽象描述就构成了该智能设备的公共知识，知识类型包括概念、属性和关系。因此对网关平台来说，它只需要面对和处理一种设备，从而屏蔽了智能设备的差异性。
本文提出了基于本体的智能家庭设备的无关性研究。对基于OSGi的智能家庭网关进行语义扩展，构建了基于本体驱动的智能家庭网关OSHG来解决设备无关性的问题。其核心设计思路表现为：首先用使用RDF(S)/OWL语言对智能家庭空间的各种设备和服务资源进行建模和统一描述，建立了基于本体的设备资源参数化模型，以屏蔽设备底层硬件的异构性，实现设备资源无关性描述；然后在此基础上构建了多个功能管理模块层：包括设备和服务注册、设备适配和协议转换、上下文感知推理、设备专家组等，这些组件可以动态加载，根据配置确认依赖关系。在此基础上阐述了基于OSHG智能家庭网关的智能家庭设备的无关性的操作模式和实现原理。
在OSHG的支持下，设备之间能够互操互控，家庭网关具有设备感知能力和语义推理能力，为用户提供更为高级的服务；另外OSHG服务以Bundle的形式提供，在系统运行时动态加载，可以为将来系统的扩展和其他应用接口提供灵活的支持。
文章最后给出了模型实例，验证了模型的实用性和有效性，并进行了总结和对下一步的展望。结果表明基于本体的智能家庭网关能够较好的实现设备无关性操作，并且具有设备感知和环境推理能力，为进一步的研究打下坚实的基础。
普适计算;智能家庭空间;设备无关性;本体建模;智能家庭网关
中国海洋大学
硕士
计算机应用技术
魏志强
2009
中文
TP273
60
2009-09-28（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）