國立臺灣師範大學博碩士論文全文系統

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研究生：	徐培然 Hsu Pei-Jan
論文名稱：	規則式推論情境感知系統之設計 The Design of Rule-based Inference Context Aware System
指導教授：	葉耀明 Yeh, Yao-Ming
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	資訊工程學系 Department of Computer Science and Information Engineering
論文出版年：	2011
畢業學年度：	99
語文別：	中文
論文頁數：	62
中文關鍵詞：	智慧型手機、情境感知、本體論、SWRL規則
英文關鍵詞：	smart phone, context aware, ontology, SWRL rule
論文種類：	學術論文
相關次數：	點閱：245 下載：19
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目前智慧型手機的發展蓬勃，普及率也日漸提高，不論是硬體或是軟體技術都越來越進步。目前手持裝置上有許多感應器可以取得使用者周遭的環境資訊，再加上wifi、3G等連線功能，使得我們可以發展有如隨身行動助理般的情境感知(Context Aware)功能。情境感知的最主要目的是讓手持裝置更加的智慧化，盡量的減少使用者的輸入，主動提供使用者最需要的資訊、服務，以解決手持裝置上輸入不易、顯示螢幕尺寸小帶來的不便。
想要完成一個情境感知系統必須從兩大部分著手，一部分是情境資訊的取得，另一部分為情境推理的過程。本研究以本體論(Ontology)描述環境，以規則為基礎進行推論來實現情境推理。本研究根據各種不同場景(scene)以及模式(mode)下建立相關的Ontology來描述環境，再以不同的參數、SWRL規則來進行推理，藉由推理出的結果可以得到使用者可能的情境或是直接回傳使用者可能需要的服務。
本體論可以明確的表達知識以及詳細的描述環境，如此一來我們可以明確的定義我們想要完成情境感知服務的各種場景。除此之外我們選用SWRL作為規則語言來直接對本體論下的實體撰寫規則，使得整體的推論完整，而本體論以及SWRL都是以OWL語言表示，在進行推理時不需要做任何語言轉換，整個推理過程顯得更有效率。本研究也提供使用者操作介面，使用者可以在介面上觀看情境資訊、服務資訊或是操作代表使用者位置的圖示，如此一來可以使用者可以更深刻的感受到情境感知服務帶來的便利以及魅力。

Recently the trend of smart phone is booming and its penetration rate is rising. The smart phone related technologies are progressing very fast. Currently, context aware services based on hand-held sensor devices which can obtain the user’s context information are getting popular and are used as a mobile assistant. The main purpose of context awareness is to make handheld devices be more intelligent, which includes reducing the need of user input as much as possible and providing users the most needed information and services.
The development of a context aware system includes two parts: first is to obtain the context information from sensors, second is to execute the context reasoning process. In this study, we use ontology to describe the environment according to different scenes and modes, in addition, rule-based reasoning based on SWRL rules is established to achieve context reasoning. Finally, the reasoning results derived from the SWRL rule engine can be used to call the predefined services in different scenario. In our system, both ontology and SWRL rules are based on OWL language. We also develop a graphic user interface to provide the user to monitor the progress of context scenario including the context information, service information, or action of the user.

圖目錄    8
第1章    緒論    10
1.1    研究背景    10
1.2    研究動機    10
1.3    研究目的    11
第2章    文獻探討    12
2.1    情境感知(Context Awareness)    12
2.2    可延伸標記語言(XML)    13
2.3    本體論(Ontology)    1
2.4    網路本體論語言(OWL)    16
2.5    SWRL Rule    19
第3章    規則式推論情境感知系統    21
3.1    系統架構    21
3.1.1    UI    21
3.1.2    OWL Process Module    22
3.1.3    SWRL Rule Engine    23
3.1.4    Knowledge Base    23
3.1.4.1    Ontology    23
3.1.4.2    SWRL Rule    24
3.2    使用者介面(UI)    25
3.3    OWL Process Module    26
3.4    SWRL Rule Engine    27
3.5    Knowledge Base    29
3.5.1    Ontology    29
3.5.2    SWRL Rule    30
3.6    使用者情境資訊    31
第4章    規則式推論情境感知系統的實現    33
4.1    系統開發及開發工具介紹    33
4.1.1    Protege-OWL    33
4.1.1.1    Protege-OWL editor    33
4.1.1.2    Protege-OWL API    36
4.1.2    SWRLTab    38
4.2    規則式推論情境感知系統的實作    39
4.2.1    系統使用循序圖    39
4.2.2    軟體使用案例圖    40
4.2.3    使用者介面    43
4.3    規則式情境感知系統應用於日常生活之概念呈現    46
4.3.1    Ontology設計    46
4.3.2    應用流程    47
第5章    結論與未來發展    58
5.1    結論    58
5.2    未來發展    59
第6章    參考文獻    61



圖目錄
圖 2.1情境感知架構圖    13
圖 2.2XML文件範例    15
圖 2.3 Ontology範例圖    16
圖 2.4 OWL 子語言比較    19
圖 2.5 SWRL呈現方式    20
圖 3.1規則式推論情境感知系統織架構圖    21
圖 3.2規則推論情境感知系統織架構圖    24
圖 3.3 SWRL Rule範例    24
圖 3.4 UI架構圖    26
圖 3.5 Ontology樹狀結構圖    29
圖 3.6 Property欄位圖    32
圖 4.1 Protege-OWL editor OWL Classes介面圖    34
圖 4.2 Protege-OWL editor Properties介面圖    34
圖 4.3 Protege-OWL editor Individuals介面圖    35
圖 4.4 Protege-OWL editor Jambalaya介面圖    35
圖 4.5 Protege-OWL API對照表    38
圖 4.6 Protege-OWL SWRLTab介面圖    38
圖 4.7系統使用循序圖    39
圖 4.8系統使用案例圖    40
圖 4.9使用者介面圖    43
圖 4.10使用者狀態面板圖    44
圖 4.11場景面板圖    44
圖 4.12手機面板圖    45
圖 4.13操作面板圖    45
圖 4.14 Ontology圖    46
圖 4.15應用流程圖    48
圖 4.16家庭環境概念圖    48
圖 4.17鬧鈴服務圖    48
圖 4.18交通資訊概念圖    49
圖 4.19交通工具到達時間預估服務圖    49
圖 4.20公車行駛概念圖    50
圖 4.21到站鬧鈴服務圖    50
圖 4.22校園環境概念圖    51
圖 4.23課程提醒服務圖    51
圖 4.24門禁系統服務圖(進入成功)-1    52
圖 4.25門禁系統服務圖(進入成功)-2    52
圖 4.26門禁系統服務圖(進入失敗)-1    53
圖 4.27門禁系統服務圖(進入失敗)-2    53
圖 4.28進入教室概念圖    54
圖 4.29手機音量調整服務圖(調整為震動)    54
圖 4.30離開教室概念圖    55
圖 4.31手機音量調整服務圖(調整為鈴聲)    55
圖 4.32用餐資訊服務圖    56
圖 4.33活動資訊服務圖    56
圖 4.34校車資訊服務圖    57
                                

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