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可穿戴多人协同支撑软件系统研究

徐强  
【摘要】: 可穿戴计算是一种随着计算机不断向微型化、智能化发展而应运而生的一种新颖的围绕“以人为本”提出的一种崭新的概念和计算模式。本世纪以来,随着材料工艺和计算机技术的飞速发展,可穿戴计算机以其可穿戴、环境适应性强、人机交互能力突出等特点在军事、工业、航空、医疗等领域开始崭露头角并进入了实用性阶段。但是,作为一种新兴的理念,可穿戴计算仍然面临较大的困难。特别是在软件领域,由于可穿戴计算机本身存在硬件资源受限和网络环境复杂等问题,传统的桌面计算软件的设计模式和支撑体系不能满足可穿戴计算的需要。 鉴于以上研究,本文以可穿戴计算机在企业现场作业辅助方面的应用为背景,针对企业移动作业的工程技术人员所提出的远程多人协同需求,提出建立可穿戴多人协同支撑软件系统( Wearable Computer Supported Multiplayer Collaborative Soft System,WCSMCSS),针对其具体实现研究相关的系统框架构建、多设备高效协同以及多人协同模式等关键技术。主要内容和创新之处可概括为: 针对构建可穿戴多人协同系统在系统结构方面的特殊需求,将P2P(Peer- To-Peer)协议与OSGi(Open-Services-Gateway-Initiative)等技术相结合,设计具备自组织、模块化、可扩展等特征的软件框架,并以此框架为基础构建了以表现层、服务层、中间层、网络层为核心的四层软件体系结构。 围绕设计出的四层软件体系结构,研究其具体实现。内容包括:以头戴显示器和平板显示器两种模式下的界面设计构建表现层;以实际应用中提出的远程觉察、远程列席、远程交流、远程指点、远程感知以及远程操控等需求为目标,开发出各种远程协同功能(在线人员列表、文字聊天、音视频协助、远程桌面协助、白板协助)构建服务层;以提升系统效率和节约系统资源为目标,通过对服务管理器、资源管理器、事件管理器的实现构建中间层;针对系统的工业应用背景、以车间的网络环境为基础构建网络层;最后,针对可穿戴计算机软件系统的特殊要求,提出服务的动态加载、感知服务及服务预取两种系统优化策略。 针对多人协同任务的可靠性、可用性等评估需求,设计出以模拟车间环境为实验场景,评估所实现的多人协同系统的实用性能,分析实验结果,完善系统设计,提炼关键技术。 实验结果证明,本系统在功能上能较好的满足现场作业人员的远程协同需求,且能在硬件配置较低的可穿戴计算机上良好的运行,整体层次架构合理、具有可扩展性,在对于可穿戴计算机软件系统的设计上具有参考意义。


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