[论文解读] Development of a Context Aware Virtual Smart Home Simulator

Tam Nguyen, Huy A. Nguyen+1 more|arXiv (Cornell University)|Jul 8, 2010

Context-Aware Activity Recognition Systems参考文献 8被引用 12

一句话总结

本文提出了交互式智能家居模拟器（ISS），一种情境感知的虚拟环境，通过虚拟传感器生成情境数据来模拟智能家居行为，使开发人员和设计人员能够在无需物理硬件的情况下原型化和测试普适计算应用。该系统模拟用户、电器与环境之间的交互，提供一种可扩展、低成本的现实智能家居部署替代方案，并在模拟场景中展示了其可用性。

ABSTRACT

Context awareness is the most important research area in ubiquitous computing. In particular, for smart home, context awareness attempts to bring the best services to the home habitants. However, the implementation in the real environment is not easy and takes a long time from building the scratch. Thus, to support the implementation in the real smart home, it is necessary to demonstrate that thing can be done in the simulator in which context information can be created by virtual sensors instead of physical sensors. In this paper, we propose ISS, an Interactive Smart home Simulator system aiming at controlling and simulating the behavior of an intelligent house. The developed system aims to provide architects, designers a simulation and useful tool for understanding the interaction between environment, people and the impact of embedded and pervasive technology on in daily life. In this research, the smart house is considered as an environment made up of independent and distributed devices interacting to support user's goals and tasks. Therefore, by using ISS, the developer can realize the relationship among virtual home space, surrounded environment, use and home appliances.

研究动机与目标

• 解决在研究与开发中部署真实智能家居所面临的高昂成本和复杂性问题。
• 使建筑师和设计师能够模拟并理解嵌入式与普适技术对日常生活的影响。
• 提供一种使用虚拟传感器而非物理传感器来模拟情境感知行为的虚拟环境。
• 通过建模用户、电器与环境条件之间的动态交互，支持智能家庭系统的原型设计。

提出的方法

• 该系统使用虚拟传感器框架生成用户存在、活动模式和环境条件等情境信息。
• 它将智能家居建模为一个由分布式、自主设备组成的网络，通过通信与协调来支持用户任务。
• 通过基于规则的推理引擎实现情境感知，解释虚拟传感器数据以触发适当的响应。
• 模拟器支持交互式用户输入，以模拟人类行为，包括移动、电器使用和任务执行。
• 它集成了图形用户界面，用于实时可视化虚拟家庭环境和系统状态。
• 该架构设计为可扩展，支持新设备、传感器和情境感知服务的插件式集成。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何在无物理传感器的情况下，使虚拟智能家居模拟器有效复制情境感知行为？
• RQ2 在模拟智能家居应用的用户-环境交互方面，可达到何种程度的保真度？
• RQ3 虚拟传感器能否可靠地生成支持有意义自动化与服务自适应的情境数据？
• RQ4 该模拟器如何在低成本、可扩展的环境中支持普适计算系统的设 计与测试？
• RQ5 在智能家居环境中，建模动态、分布式交互所需的关键架构组件是什么？

主要发现

• ISS成功地仅通过虚拟传感器在虚拟智能家居中模拟了情境感知行为，消除了早期开发阶段对物理硬件的需求。
• 该系统能够真实模拟用户活动和环境变化，支持家庭服务的动态自适应。
• 模拟器表明，虚拟传感器能够生成足够准确的情境数据，适用于普适计算应用的原型设计与测试。
• 该架构具有可扩展性，支持在无需重大重新配置的情况下集成新设备和服务。
• 该系统为设计师和开发人员提供了一个可用、交互式的平台，可在实际部署前探索和验证智能家居交互模型。