（系统分析与集成专业论文）支持位置感知的协作环境及其关键技术研究.pdf

图表目录 表2 1 协作分类表2 5 表3 1 感知要素表3 3 表3 2l o g o 模型与协作服务映射表k 3 6 表3 3 协作服务与关键技术映射表3 7 表4 1 空间谓词表。4 3 表4 _ 2 时间谓词表4 4 表5 1 仿真测试结果6 6 表6 1e x - r a b c 模型对比表7 5 表7 1t 1 2 0 协议族中的主要协议7 8 表7 2t c e f 核心协议层一8 3 表7 。3t c e f 核心协议层接口8 3 表7 4t c e f 应用协议层8 5 表7 5t s t e d 协议接口8 5 表7 - 6t a c m 协议接口8 6 表7 7t c e f 应用服务层8 7 表7 8 交互工具接口8 7 表7 - 9 组织服务接口8 8 表7 1 0 场景服务接口。8 9 表7 1 1 位置感知服务接口8 9 表7 1 2t c e f 应用表示层9 0 表8 1 无线定位技术比较表9 7 图2 1l o c o 模型2 7 图4 1o t ( o r g a n i z a t i o n t r e e ) 实例。4 7 图4 2 叶子节点的组织更替：。4 9 图4 3o t 的更新4 9 图4 - 4 位置变化时受影响的组织5 0 图4 5e i l 结构图。51 图4 6 复合事件树c e t 结构实例图5 2 图4 7 时空事件两步检测法示意图5 4 图4 8 事件检测仿真结果5 5 图5 1 协作区域分割示意图5 9 图5 2 发言权四叉树示意图5 9 图6 1 简单的r a b c 模型6 7 图6 2e x 砌a c 模型。6 9 图6 3 权限管理器。7 4 图7 1i t u t 1 2 0 协议结构7 7 图7 2t c e f 协作环境实验框架：8 2 图8 1a o a 定位方法9 2 图8 - 2t o a 算法几何图形9 2 图8 3t d o a 算法几何图形9 3 图8 4 辅助g p s 定位9 5 1 3 图8 5 混合定位技术在c d m a 中实现9 6 图8 石g i s 基本构成9 8 图8 7 移动g i s 体系结构1 0 0 图8 - 8s y n m a p p e r 逻辑结构图。1 0 2 图8 - 9s y n m a p p e r 的物理结构1 0 3 图8 1 0t 1 2 0m c u 系统原理图1 0 5 图8 - 11t - 1 2 0m c u 的组成1 0 6 图8 1 2t 1 2 0 m c u 运行界面1 0 7 图8 13 位置感知服务器1 0 8 图8 1 4 场景服务器1 0 9 图8 1 5 组织服务器1 1 0 图8 1 6 实例的运行效果1 11 学位论文独创性声明 本人所呈交的学位论文是我在导师的指导下进行的研究工作及 取得的研究成果。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文 不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重 要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。 作者签名：日期：盔垒：兰：三 学位论文授权使用声明 本人完全了解华东师范大学有关保留、使用学位论文的规定，学 校有权保留学位论文并向国家主管部门或其指定机构送交论文的电 子版和纸质版。有权将学位论文用于非赢利目的的少量复制并允许论 文进入学校图书馆被查阅。有权将学位论文的内容编入有关数据库进 行检索。有权将学位论文的标题和摘要汇编出版。保密的学位论文在 解密后适用本规定。 籼文作者签名缈驴撇名：乃联恕 日期：2 1 堡：12日期： 3 万多琴j 毒譬。 o r i g i n a l i t yn o t i c e i np r e s e n t i n gt h i st h e s i si np a r t i a if u l f i l l m e n to ft h er e q u i r e m e n t sf o rt h ed o c t o r sd e g r e ea t e a s tc h i n an o r m a lu n i v e r s i t y ，1w a r r a n tt h a tt h i st h e s i si so r i g i n a la n da n yo ft h et e c h n i q u e s p r e s e n t e di nt h et h e s i sh a v eb e e nf i g u r e do u tb ym e a n yo ft h er e f e r e n c e st ot h ec o p y r i g h t ， t r a d e m a r k ，p a t e n t ，s t a t u t o r yr i g h t ， o rp r o p r i e t yr i g h to fo t h e r sh a v eb e e ne x p l i c i t l y a c k n o w l e d g e da n di n c l u d e di nt h er e f e r e n c e ss e c t i o na tt h ee n do f t h i st h e s i s s i g n a t u c o p y r i g h tn o t i c e ：* ) ih e r e i na g r e et h a tt h el i b r a r yo fe c n us h a l lm a k ei t sc o p i e sf r e e l ya v a i l a b l ef o ri n s p e c t i o n if u r t h e ra g r e et h a te x t e n s i v ec o p y i n go ft h et h e s i si sa l l o w a b l eo n l yf o rs c h o l a r l yp u r p o s e s ，i n p a r t i c u l a r ，g o r i n gt h ec o n t e n to ft h i st h e s i si n t or e l e v a n td a t a b a s e s ，a sw e l la sc o m p i l i n ga n d p u b l i s h i n gt h et i t l ea n da b s t r a c to ft h i st h e s i s c o n s i s t e n tw i t h ”f a i ru s e ”勰p r e s c r i b e di nt h e c o p 洒g h tl a w o f t h ep e o p l e sr e p u b l i co f c h i n a 鼬哼韶稿：趔3 4 捅要 c s c w 领域的一个重要研究目标就是借助于人工设旆( 如计算机、通信网络 等) 为地域分散的组织提供一个协作环境，以便共同完成一项任务。 传统的协作环境力图通过模拟仿真面对面的协作方式，提供各种感知和交互 功能构建一个虚拟的“面对面”的协作环境，让组织协作突破了空间的限制。不论 组织成员在地域上分布在何处，都可以通过此虚拟的协作环境实现“面对面”的协 作。 但是，基于位置的协作的广泛应用，我们需要新一代的协作环境支持位置 感知的协作环境，随着定位精度的提高和定位成本的下降，基于位置协作的应用 日益广泛，使得这种需求有了实现可能，从而协作环境用户不仅能够“面对面” 协作，还能具有感知对方位置和时空关系变化的能力，即位置感知。 要研究、开发支持位置感知的协作环境，首先要分析基于位置协作的特点， 然后讨论协作环境中引入位置因素，对协作环境哪些要素产生影响，是如何影响 的。因此，位置感知已经成为c s c w 领域研究的一个热点，现在的研究主要集 中在三方面：1 ) 从理论和实验的角度研究用户位置对协作分工、协调、意图推 测等各方面影响；2 ) 位置信息的获取、融合、建模和存储；3 ) 时空事件的表达 和检测。 从基于位置的协作研究方面看，现有研究缺乏用户位置对协作各要素影响的 深入分析，如缺乏用户位置对组织、规则和交互等方面影响的深入研究；从支持 位置感知的协作环境方面看：1 ) 现有位置感知的研究大都只支持简单的时空事 件；2 ) 缺乏用户位置变化对协作规则的影响研究，如对发言控制和访问控制的 影响；3 ) 缺乏通用的框架模型研究。 因此，本文首先分析了基于位置协作的特点，给出了其协作模型l o e o ；接 着，分析了基于位置协作的支持环境支持位置感知的协作环境的特征、服务和 关键技术。并解决了其中三项关键技术：1 ) 时空事件的表达和检测；2 ) 基于空 间公平的发言控制策略；3 ) 基于身份和时空约束的访问控制模型；最后，提出 了支持位置感知的协作环境实验框架模型t c e f ，分析了支持位置感知的协作环 境的支撑技术，并实现系统原型s y n m a p p e r ，以验证框架模型及关键技术的正确 性。 本文的主要研究成果可以归纳为： 从理论方面 1 ) 提出了基于位置协作的概念，并分析了其分散性、移动性和动态性的特 征，提出了l o c o 模型，从通信、协调控制和组织三方面分析了用户位置 变化对协作的动态影响。 6 2 ) 定义了支持位置感知的协作环境，并分析其特征和提供的组织、活动、 交互、场景和位置感知服务。 从关键技术方面 1 ) 时空事件的表达和检测：给出了表达丰富的时空事件模型和高效的时空 事件两步检测机制：t s e d m ；首先分析了组成时空事件的空间、时间和 比较谓词，给出了时空事件模式，利用此模式可以描述7 2 种时空事件； 接着分析了链接谓词以及其交换律、结合律和传递律，给出了复合时空 事件模式；接着提出了组织树来组织原子时空事件，提出了复合事件树 和事件映射表来构建和索引复合时空事件，并在此基础上提出了两步事 件检测机制t s e d m ；最后通过对比仿真验证了t s e d m 在支持位置感 知的协作环境中对时空事件的检测更高效。 2 ) 基于空间公平的发言权混合控制策略：首先提出了发言权四叉树，用来 记录历史发言权在空间上的分布情况，并利用发言权四叉树构建了发言 指数，作为用户发言的空间优先权的标准，并据此提出了基于空间公平 的发言排序算法；再次，把基于空间公平的发言排序算法加入到发言权 混合控制策略中，提出了基于空间公平的混合控制策略；最后，通过仿 真实验获得的对比数据验证了此策略应用在支持位置感知的协作环境中 发言权分配的空间公平性。 3 ) 基于身份和时空约束的访问控制模型：首先分析了在基于位置协作交互 过程中，用户对共享数据的访问控制需求，提出两个访问控制约束：身 份约束和时空约束；其次在基于角色的访问控制模型基础上，扩展了用 户到角色映射的两个约束：身份和时空约束；其次，通过对模型中各种 冲突的分析，提出了四条兼容性规则，给出了交互角色有效性的检测约 束和动态检测算法；再次，给出了操作合法性检测规则；最后，给出了 模型的实现，并与现有模型进行了对比分析。 从实现方面 1 ) 在国际电联i t u t 1 2 0 参考模型的基础上，扩展了位置感知的功能，提 出了支持位置感知的协作环境实验框架模型：t c e f 。 2 ) 基于t c e f 参考模型，开发了支持位置感知的协作环境的核心模块：t 1 2 0 引擎，接着给出了支持位置感知的协作环境的原型系统：s y n m a p p e r ，验 证了参考模型和关键技术的正确性。 本文的研究工作力图探索新一代的协作环境的研制方法，并起到抛砖引玉的 作用。 关键字：基于位置的协作，位置感知，t 1 2 0 ，时空事件，发言控制，访问控制 7 a b s t r a c t a ni m p o r t a n tr e s e a r c hf i e l di nc s c wi sh o wt op r o v i d eae w e ( c o l l a b o r a t i v e w o r ke n v i r o n m e n t ) f o rg e o g r a p h i c a l l yd i s p e r s e dg r o u p st oc o m p l e t eac o i m n o nt a s k c o l l a b o r a t i v ew o r ke n v i r o n m e n ts i m u l a t e st h ef a c e t o f a c ec o l l a b o r a t i o n ，a n d b u i l d sav i r t u a l ”f a c e t o f a c e ”c w et h r o u g ht h ep r o v i s i o no fi n t e r a c t i v ea n da w a r e f u n c t i o n i tb r e a k st h r o u g ht h es p a t i a lc o n s t r a i n t so fg r o u pc o l l a b o r a t i o n w h e r e v e r t h eu s e ri s ，( s ) h ec a n u s et h i sv i r t u a le w et oa c h i e v et h e ”f a c e - t o f a c e ”c o l l a b o r a t i o n a l o n gw i t ht h ei m p r o v e m e n to fp o s i t i o n i n ga c c u r a c y a n dr e d u c i n go ft h e p o s i t i o n i n gc o s t , t h ea p p l i c a t i o n so fl o c a t i o n b a s e d c o l l a b o r a t i o nb e c o m e sm o r e w i d e l y , w en e e dan e wg e n e r a t i o no fc w e ：l o c a t i o n a w a r es u p p o a e dc o l l a b o r a t i v e w o r ke n v i r o n m e n t ( s h o r tf o rl c w e ) ，t h r o u g hw h i c hu s e r sc a nn o to n l yc o l l a b o r a t eb y ”f a c e - t o f a c e ”，b u ta l s oc a na w a r et h ec h a n g e so fu s e r sl o c a t i o na n ds p a t i o - t e m p o r a l r e l a t i o n s h i pb e t w e e n e a c ho t h e r t os u p p o r tt h ed e v e l o p m e n to fl c w e ，a n dw em u s ta n a l y z et h ef e a t u r e so f l o c a t i o n b a s e dc o l l a b o r a t i o nf u l l y , a n d 也e nd i s c u s sw h i c ha n dh o we l e m e n t so ft h e c o l l a b o r a t i o nh a v eb e e na f f e c t e db yt h eu s e r sl o c a t i o n t h e r e f o r e ，t h el o c a t i o n a w a r e n e s sh a sb e c o m eah o ta r e ai nc s c wr e s e a r c h , t h ew o r ki sn o wc o n c e n t r a t e di n t h r e ea r e a s ：1 ) h o wt h eu s e r sl o c a t i o na f f e c t st h et a s kd i v i s i o n , c o o r d i n a t i o na n d i n t e n td e d u c ee t c ；2 ) h o wt og e tt h el o c a t i o ni n f o r m a t i o n , i n t e g r a t et h em u l t i s o u r c e l o c a t i o n s ，a n dm o d e lt h el o c a t i o ni n f o r m a t i o n ；3 ) h o wt oe x p r e s sa n dd e t e c tt h e s p a t i o - t e m p o r a le v e n t 。 f r o mt h ea s p e c to ft h el o c a t i o n - b a s e dc o l l a b o r a t i o n , w en e e d d of ld e e pr e s e a r c h a b o u tt h eu s e rl o c a t i o ne f f e c t so nc o l l a b o r a t i o ne l e m e n t s ，s u c ha so r g a n i z a t i o n ，r u l e s a n di n t e r a c t i o n s ；f r o mt h ea s p e c to fl c w e ，也e r ea r es t i l ls o m el i m i t a t i o n s ：1 ) l i t t l e s t u d i e so nt h ee x p r e s s i o na n dd e t e c t i o no fs p a t i o - t e m p o r a le v e n t ；2 ) l a c ko fs t u d y a b o u tu s e rl o c a t i o ni m p a c to nt h er u l e so fc o l l a b o r a t i o n , s u c ha sf l o o rc o n t r o la n d a c c e s sc o n t r o l ；3 1l a c ko fac o m m o nf r a m e w o r km o d e lt od e v e l o pl c w e t h e r e f o r e f i r s t l yw ea n a l y z et h ec h a r a c t e r i s t i c so f1 0 c a t i o n b a s e dc o l l a b o r a t i o n , a n dt h e np r o p o s ei t sc o l l a b o r a t i v em o d e l ；s e c o n d l yw ea n a l y z et h ef e a t u r e s ，s e r v i c e s a n dk e yt e c h n o l o g i e so fl c w e t h i r d l y , w er e s o l v et h r e ek e yt e c h n o l o g i e s ：1 ) m e x p r e s s i o na n dd e t e c t i n go fs p a f i o t e m p o r a le v e n t ；2 ) s p a t i a lf a i rb a s e df u z z yf l o o r c o n t r o ls t r a t e g y ；3 ) me x t e n d e dr o l e - b a s e da c c e s sc o n t r o lm o d e l ；f i n a l l y , w e p r o p o s et h ef r a m e w o r km o d e lo fl c w e t c e f , a n dd e v e l o pap r o t o t y p e s y n m a p p e r 8 t ov e r i f yt h ec o r r e c t n e s so ff r a m e w o r k m o d e la n dk e yt e c h n o l o g i e s t h e m a i nc o n t r i b u t i o n sc a l lb es u m m a r i z e da sf o l l o w s ： f r o mt h e o r ya s p e c t 1 ) f i r s t l yw ep r o p o s et h ec o n c e p to fl o c a t i o n - b a s e dc o l l a b o r a t i o n , a n a l y z e i t sd i s p e r s i o n , m o b i l i t ya n dd y n a m i cc h a r a c t e r i s t i c s ，a n dt h e ng i v et h e l o c om o d e lt od e s c r i b et h ed y n a m i ce f f e c to fu s e r sl o c a t i o no n c o m m u n i c a t i o n , n e g o t i a t i o n c o n t r o la n do r g a n i z a t i o n 2 ) w ep r o p o s el o c a t i o n - a w a r es u p p o r t e dc o l l a b o r a t i v ew o r ke n v i r o n m e n ta t f l r s tt i m e ，a n dt h e na n a l y z ei t sc h a r a c t e r i s t i c sa n df i v es e r v i c e s ： o r g a n i z a t i o ns e r v i c e s ，a c t i v i t ys e r v i c e ，i n t e r a c t i o ns e r v i c e ，s c e n es e r v i c e a n dl o c a t i o n a w a r es e r v i c e f r o mk e yt e c h n o l o g ya s p e c t 1 ) w 色p r o p o s et h es p a t i o - t e m p o r a le v e n tm o d e lt oe x p r e s ss p a t i o - t e m p o r a l e v e n ta n dt w o - s t e pe v e n td e t e c t i o nm e c h a n i s m ：t s e d m ； 2 ) b a s e do nt h ef u z z yf l o o rc o n t r o lp o l i c y , w ep u tf o r w a r dt h es p a t i a lf a i r b a s e df u z z yf l o o rc o n t r o lp o l i c yb ya d d i n gs p a t i a lf a i rb a s e df l o o rs o r t i n g a l g o r i t h m ； 3 ) b ya d d i n gt w oc o n s t r a i n t sf o rm a p p i n gu s e r t o r o l e ：i d e n t i t ya n d s p a t i o - t e m p o r a lc o n s t r a i n t s ，w ep r o p o s ea ne x t e n d e dr a b cm o d e l ： e x r a b c f r o mt h er e a l i z a t i o na s p e c t 1 ) b a s e do ni t u t 12 0r e f e r e n c em o d e l ，w ep u tf o r w a r da f r a m e w o r k m o d e lo fl c w e ：t c e f 2 ) b a s e do nt c e fr e f e r e n c em o d e l ，w ef i r s t l yd e v e l o pt h ec o r em o d u l eo f l c w e ：t 12 0e n g i n e ，a n dt h e np r e s e n tap r o t o t y p e ：s y n m a p p e rt ov e r i f y t h ec o r r e c t n e s so f f r a m e w o r k m o d e la n dt h ek e yt e c h n o l o g i e s i nt h i sp a p e r , t h er e s e a r c hw o r ko nt h en e x tg e n e r a t i o no fc o l l a b o r a t i v ew o r k e n v i r o n m e n th a sa ni m p o r t a n tt h e o r e t i c a lg u i d a n c ea n dp r a c t i c a ls i g n i f i c a n c e k e yw o r d ：l o c a t i o n - b a s e dc o l l a b o r a t i o n , l o c a t i o na w a r e ，t 12 0 ，s p a t i o - t e m p o r a l e v e n t ，f l o o rc o n t r o l ，a c c e s sc o n t r o l 9 支持位置感知的协作环境的关键技术研究 1 绪论 1 1 研究背景 协作是人类社会活动的固有特性，最原始的基于共享空间的协同工作环境， 比如基于一个会议桌的协同工作环境，协作者围坐于同一会议桌，就共同感兴 趣的问题进行探讨与研究， 最后做出决议。 随着电视、电话等通信技术的普及应用，协作环境的发展就突破了空间限 制，使与会者不处于同一个“办公桌”上也可以进行协同工作。从六、七十年代的 电话会议到今天的电视会议，其根本核心在于借助通信技术的发展， 将需要协 作的信息传递到不同地域的与会者，以提供一种协同工作环境。电话会议与电 视会议是对协同工作环境“空间”上的解放。 随着计算机技术的应用，协作环境产生了革命性变化，以计算机支持的协作 环境具有了主动控制能力，与会者可以克服电话、电视会议中被动角色的限制， 积极参与协同工作。同时也克服了传统会议中的许多缺点，如：等待讲话、支 配与控制、群组冲突、缺少中心、离题、不集中精力、丢失信息、不好的计划等， 使协同效果极大提高。计算机支持的协作环境主要目的是为在时空分散的人们提 供了一个“面对面”( f a c et of a c e ) 和“你见即我见”w y s i w i s ( w h a ty o us e ei sw h a t is e e ) 的远程协作环境，支持多个时间上分离、空间上分布而工作又相互依赖的 组织成员的协同工作【1 3 】。 不论是基于电视、电话的，还是计算机支持的协作环境都力图仿真组织面对 面的协作方式，消除协作者位置及其变化对协作的影响，通过感知和交互服务构 建一个虚拟的“面对面”的远程协作环境，让组织成员的协作突破空间的限制。 但对于诸如集体郊游、警察抓捕、救火和搜救等协作来讲，协作者位置及其 变化是协作进行的重要上下文。传统的远程协作环境已经不能很好的支持此类协 作的进行，需要研究和开发新一代的协作环境，能够感知协作者位置及其变化， 并据此提供各种协作服务，我们把此协作环境称为支持位置感知的远程协作环 境。 同时随着定位技术在精度的提高和成本的下降，感知( 测量和跟踪) 人或其 他任何对象的位置成为可能，研究支持位置感知的远程协作环境成为了可能。 现在，研究支持位置感知的远程协作环境已经成为c s c w 领域的研究热点， 其成果具有十分广阔的应用前景。 第1 章绪论 1 2 研究内容 支持位置感知的协作环境的研究也就日益引起了c s c w 领域相关学者和研 究机构的密切关注，成为c s c w 研究一个热点。因此，在2 0 0 5 年举行的欧洲 e c s c w ( e u r o p ec s c w ) 会上就首次设置了专门的工作小组( w o r k s h o po n l o c a t i o na w a r e n e s sa n dc o m m u n i t y ) 从位置对协作的影响、如何构建支持位置感 知的协作环境两方面进行了探讨。 1 2 1 位置对协作的影响 研究位置对协作有那些影响，如对组织结构、协作目标、任务分工、协作协 调、意图推断、共识建立、协作执行效果的影响。 位置对协作的具有很重要的作用，已有一些学者在这方面做了一些探索， g u t w i n 提出协作环境中的感知要考虑位置的因数 4 】，n o v a 在 5 7 中总结了位置 对协作的认知影响，并在研究了位置感知在基于位置的移动游戏中技术和实现 【8 1 1 ，并开发了c a t c h b o b 游戏通过试验定量分析了位置感知工具对移动协作的 影响 1 2 ，1 3 】，发现位置感知有利于移动协作过程中的社会认知交互的进行， 如任务分工、共享知识的建立与交流、协调策略或相互建模( m u t u a lm o d e l i n g ) 【9 。文献 1 4 】中探讨了在虚拟3 d 环境中位置感知的重要性和相关技术。总的说 来，现有研究表明位置对协作有以下几个方面的影响： 1 ) 有利于协作分m 1 5 】 在有些协作中，协作目标是与位置相关的，所以需要根据协作者的位置进行 分工，共同完成协作任务。比如在某个道路发现嫌疑犯，为了逮捕嫌疑犯，需要 根据当前附近警员的位置进行调度，让他们分别赶往各个路口进行拦堵。在一个 基于文本的虚拟现实环境( m o o ) 的研究表明位置感知能在团队协作中提供任务 分i 1 5 。 2 ) 有利于任务协调 1 5 】 在协作的进行中，了解协作者的位置以及位置变化有助于协作者之间的任务 协调。比如消防员在火灾现场搜救过程中，消防员都分布在不同位置，某个消防 员发现情况后，就会向邻近的同伴发出协助请求，收到请求的消防员就会根据自 己与请求者的位置关系进行协调，然后前往发出消息的消防员进行协助。 w e i l e n m a n n 也通过分析手机用户的通话记录也发现知晓对方位置有利于人们协 调集中地点 1 6 。一些任务只能在某个地方执行，比如从当地的咖啡店拿一杯咖 啡，或者从报栏拿一份报纸，或者在休息室贴一个广告。如果某人当前不在相应 1 6 支持位置感知的协作环境的关键技术研究 地方，他们会要求其他人( 朋友或同事) 去完成任务。因为这些任务是与位置相 关的，所以人们会看同伴中那些人当前在那里或附近。 3 ) 有利于推测同伴的意图 9 事实上，从同伴的位置可以推断他们的意图。不同层次的交互知识能够从空 间定位推断出来。比如，在医院理，如果你知道你的同伴是一个医生，并且在手 术室，你就推断他正在做手术，你就不会打电话给他让他把你的分析报告给你。 我们想立即空间是否并且如何影响交互建模，人们依赖那些空间特征去推断他人 的策略。以前的一个3 d 虚拟游戏 9 也揭示给玩家提供空间信息可以更好的完成 游戏任务，并更容易理解同伴的策略和意图。 4 ) 有利于缩小参考上下文 1 7 知道同伴的位置信息，通过对同伴所处位置情况的了解有利于理解同伴谈话 中提及对象及其含义。l a u r i e r 在对移动环境下工作的人们的研究后指出位置感 知可以让地域分散的手机用户相互建立和共享时空上下文 1 8 。d a v i do t t 在3 d 虚拟环境中的研究也表明位置的接近感知能减少参考上下文的模糊性 1 9 。在博 物馆使用位置感知工具的试验表明位置对协作是一个强有力的资源 2 0 】，因为它 使得参照引用( r e f e r e n t i a lc o m m u n i c a t i o n ) 更加容易，它让人们更容易理解同 伴在看什么。 5 ) 有利于提高任务执行效果 9 由于执行与位置相关的协作任务时，知晓同伴的位置可以提高任务的执行效 果。如文献 2 3 】表明在搜索物品的时候，提供物品的接近信息( p r o x i m i t y ) 能减 少搜寻者的路程。当然，如果不能很好使用位置感知工具，对移动协作会产生不 好影响 1 3 。 1 2 2 支持位置感知的协作环境的构建 如何构建支持位置感知的协作环境，包括位置感知和协作环境两方面的研 究： 位置感知方面 位置感知的研究包括定位技术、数据融合、位置信息建模和时空事件订阅与 发布。 1 ) 定位技术的研究 由于应用领域、系统环境和精度需求各不相同，这就需要研究不同类型的定 位技术 2 1 满足不同的应用，其中包括室外( 如基于g p s 的定位) 与室内定位( 如 基于w l a n 的定位技术) 、单一( 如基于g p s 的定位) 和混合定位( 如基于a g p s 1 7 第1 章绪论 的定位) 、绝对和相对定位等各种定位技术的研究。孙巍 2 2 】总结了当前移动定 位技术的分类、特点和问题。 2 ) 多源数据融合 数据融合是研究如何从多种定位设备获取的对某个目标的定位数据进行综 合处理，以便得到更高精度的定位信息。如一个人有手机、带无线的笔记本和 g p s 接收仪，这些设备均可定位，此人的位置信息就可以从这三者进行综合处理 得来。在这方面l e o n h a r d t 首先提出多种定位数据源融合【2 3 】的重要性，m y l l y m a k i 和e d l u n d 率先提出了多源定位数据融合的方法论 2 4 】。 3 ) 位置信息建模 研究如何表示和计算位置信息，即如何提供一个与定位技术无关的统一的位 置信息模型，使得应用不用关心具体的定位技术。l e o n h a r d t 在分析符号模型 ( s y m b o lm o d e l ) 和几何模型( g e o m e t r i cm o d e l ) 的基础上提出了混合模型 ( c o m b i n e dm o d e l ) 2 3 ，该模型吸收了符号模型位置表述上的优势和几何模型 空间计算上的优势。 4 1 时空事件的订阅发布 在支持位置感知的协作环境中，协作者之间位置关系发生变化会产生一些时 空事件，时空事件对协作的进行有重要影响，这就需要让用户能订阅时空事件， 系统能分析、计算和发布时空事件给用户。在时空事件订阅发布方面已有一些 学者做了一些探索，如g r y p h o n 【2 5 】提出了一个高效可伸缩的过滤算法去处理事 件匹配。s i e n a 2 6 提出了一个表现丰富的时空事件订阅语言，订阅者可以使用此 语言选择订阅感兴趣的事件。但是g r y p h o n 的过滤算法和s i e n a 的事件订阅语言 只支持简单数据类型，y c h e n 等 2 7 在两人的研究基础上实现了对复杂数据类 型支持。b a u e r 等 2 8 】提出了事件描述语言用来描述时空事件的定义和组成。 p o d n a r 等【2 9 】在订阅发布的模式基础上提出了一个向移动用户发送内容的位置 服务体系架构。还有剑桥大学提出了基于分布式事件技术和动态r 树索引的体 系结构c a l a i s 3 0 】。 协作环境方面 计算机支持的协作环境的研究内容包括体系结构、用户界面、并发控制、访 问控制、发言控制和协作感知等方面。 1 、体系结构 协作环境的设计的首要问题，就是需要根据所支持的协作的性质、协作赖以 运行的软、硬件等因数，选择一个合适的体系结构。各种结构各有优缺点，适合 的场合不同。现在广泛采用的体系结构包括集中结构、复制结构和混合结构三种。 1 8 支持位置感知的协作环境的关键技术研究 集中结构，这种结构包括一个或多个集中式的服务器及多个与服务器交互的 客户。客户将负责与用户的交互，并以某种方式把对象现实给用户。同时它还可 以将用户对这些对象的处理转化成系统能够识别并处理的事件，并将这些事件传 给服务器处理。系统中所有事件及对象将由集中式的服务器来维护与管理。所有 事件将被发送给服务器，服务器按照某种调度方式依次对这些事件进行处理，并 将处理结果反馈给对这些事件感兴趣的客户方，有客户方根据这些结果去刷新它 所现实的内容。 复制结构，这种结构实际上将集中式结构中服务器的功能下放到各客户方， 系统中的各进程( 或站点) 都具有双重身份。此时，各进程( 或站点) 在地位上 是对等的，例如它们都可以为主某个对象，并可以在将用户的操作转换称相应事 件之后，直接将这些事件作用于它所维护的对象。由于协作用户的操作结构可能 会对其他协作用户产生某种影响，因此各进程( 或站点) 还需要将它所生成的事 件发送到有关的其他站点处。每个站点都可以接手其他站点传来的事件，并将这 些事件作用于他所维护的对象。 混合结构，是集中结构和混合结构的综合，以发挥其各自的优点，并避免其 缺点。与复制结构类似，参与协作的各站点也将各自维护目标对象的一个拷贝。 能够在本地完成各种处理并将在本地立即执行。而对那些可能造成不一致的事 件，才能借助集中式的服务器进行统一调度，降低系统的一致性控制的复杂性。 2 ) 用户界面 协作环境的用户界面，与其他类型用户界面的一个重要差别是：这种界面可 能同时