基于可穿戴計算的企業(yè)現(xiàn)場作業(yè)輔助系統(tǒng)及關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、可穿戴計算機的思想早在上世紀60年代就已出現(xiàn)，而形態(tài)化的可穿戴計算機則問世于80年代，其突破了傳統(tǒng)桌面計算的束縛，為人們勾畫了一種全新的，追求“以人為本，人機合一”目標的計算方式。 進入90年代中期，在以美國國防高級研究計劃局(DefenseAdvancedResearchProjectsAgency，DARPA)為首的一批機構(gòu)帶動下，可穿戴計算技術(shù)得到了軍方、工業(yè)界、大學(xué)等多方面研究力量的關(guān)注和重視。國際上主要的發(fā)達國家都有相

2、關(guān)的著名大學(xué)和研究機構(gòu)成立了專門的研究中心或?qū)嶒炇遥瑢Ｗ⒂诳纱┐饔嬎慵夹g(shù)的研究，其在工業(yè)、軍事等重要領(lǐng)域的研究成果不斷見諸報道，國內(nèi)也有多個大學(xué)、科研院所逐步進入了該研究領(lǐng)域。 近年來，隨著電路材料、計算機制作工藝、結(jié)構(gòu)設(shè)計等技術(shù)的飛速發(fā)展，可穿戴計算機在工業(yè)、軍事領(lǐng)域的應(yīng)用逐步走向?qū)嵱没A段，在可穿戴計算軟件研究領(lǐng)域中則面臨了較多的困難和挑戰(zhàn)，主要反映在傳統(tǒng)桌面計算模式下設(shè)計、開發(fā)的軟件無法滿足可穿戴計算應(yīng)用需求，而移動計算、

3、普適計算模式一方面和可穿戴計算模式存在特征差異，另一方面自身的軟件支撐技術(shù)很多方面也還處于探索階段，不能很好的為可穿戴計算軟件研究提供支持。 鑒于上述分析，本文針對可穿戴計算技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，特別是針對企業(yè)工程技術(shù)人員作業(yè)任務(wù)輔助方面的應(yīng)用，提出構(gòu)建基于可穿戴計算的企業(yè)現(xiàn)場作業(yè)輔助系統(tǒng)(EnterpriseOn—siteTaskAssistantSystem，EOTAS)，并圍繞其開展可穿戴計算軟件支撐關(guān)鍵技術(shù)研究。主要研究

4、內(nèi)容和創(chuàng)新之處可概況如下： 1．知曉車間實驗原型的構(gòu)建與上下文信息服務(wù)研究企業(yè)移動作業(yè)的工程技術(shù)人員面臨企業(yè)現(xiàn)場環(huán)境的復(fù)雜性和多變性，以及目標設(shè)備的技術(shù)復(fù)雜性等實際問題，其作業(yè)輔助需求同樣存在復(fù)雜性和多變性等特征，給EOTAS構(gòu)建帶來了較大的困難和挑戰(zhàn)。本文從企業(yè)現(xiàn)場信息空間基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)入手，提出了一種新的概念——“知曉車間”，構(gòu)建實驗原型，歸納了企業(yè)現(xiàn)場作業(yè)輔助領(lǐng)域中的典型上下文類型，研究基于知曉車間的上下文信息服務(wù)，力圖為實現(xiàn)上

5、下文驅(qū)動的EOTAS構(gòu)建模式提供高效的信息服務(wù)支持。重點研究了適合知曉車間應(yīng)用需求的上下文知識表示和演化方法。 2．EOTAS結(jié)構(gòu)描述和自主構(gòu)建方法研究知曉車間上下文驅(qū)動的EOTAS構(gòu)建模式帶來了EOTAS在結(jié)構(gòu)上的特殊性，使得傳統(tǒng)的軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)描述方法不能很好的為EOTAS結(jié)構(gòu)描述提供支持。本文針對典型的現(xiàn)場作業(yè)輔助應(yīng)用需求開展原型軟件系統(tǒng)研究，歸納出EOTAS典型的結(jié)構(gòu)特征，研究EOTAS結(jié)構(gòu)形式化描述方法，提出了一種新的擴

6、展分層有色Petri網(wǎng)形式，進而以其為基礎(chǔ)，提出了一種結(jié)合模型驅(qū)動架構(gòu)、開放式服務(wù)平臺規(guī)范和Petri網(wǎng)標識語言等的EOTAS自主構(gòu)建方法。 3．EOTAS動態(tài)調(diào)度方法研究為了避免EOTAS頻繁的應(yīng)用功能重構(gòu)對系統(tǒng)實時性能和計算資源開銷等的影響，需要在一定程度上擴展所構(gòu)建的EOTAS功能集合，從而帶來了現(xiàn)場輔助應(yīng)用中的EOTAS動態(tài)調(diào)度需求。本文開展了EOTAS動態(tài)調(diào)度方法的相關(guān)研究，首先針對可穿戴計算所具備的自然人機交互形式基

7、礎(chǔ)，提出了一種基于多通道人機自然交互的可穿戴人機協(xié)同概念形式，并圍繞其應(yīng)用，提出了一種基于擴展模糊有色Petri網(wǎng)的EOTAS動態(tài)調(diào)度方法，從而能有效的應(yīng)對動態(tài)調(diào)度過程面臨的來自企業(yè)現(xiàn)場的不確定性和非結(jié)構(gòu)化因素等的影響。 4．EOTAS應(yīng)用實例研究針對典型的企業(yè)現(xiàn)場設(shè)備測試、診斷和維修任務(wù)，構(gòu)建EOTAS應(yīng)用系統(tǒng)?？偨Y(jié)了圍繞EOTAS應(yīng)用實例構(gòu)建開展的上下文獲取方法、上下文知識本體具體實現(xiàn)方法、EOTAS自主構(gòu)建中的MEHCPN