基于Petri网的情境感知服务建模及冲突发现

作     者：胡志芳 

作者单位：大连理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：卢涛

授予年度：2014年

学科分类：08[工学] 081202[工学-计算机软件与理论] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

主      题：情境感知 Petri网 服务建模 仿真 冲突监测 

摘      要：以人为中心的普适计算以其服务的透明性和随时随地可获取性而成为未来计算机及其应用技术发展的主要趋势。情境感知计算是普适计算的支撑技术,该技术能够感知与用户相关的情境信息,进行推理和决策来推断用户的行为和目的,并主动为用户提供相应的信息和服务。但在情境感知系统中,随着用户需求的增加,服务数量逐渐增加,服务类型多样化,服务间的关系复杂化,这极大的增加了服务间相互冲突的可能。服务冲突可以在系统运行过程中通过动态检测机制检测并协调和解决,但这种机制加重了系统的运行负担,实时协调也可能使用户无法及时获取所需的服务。因此,建立一种情境感知服务建模和仿真方法,在系统实施之前尽可能真实的模拟情境感知服务的运行情况及其环境的变化,发现潜在的服务冲突,将问题止于设计阶段,显得非常必要。 Petri网是一种适用于多种系统的图形化、数学化建模工具,尤其适合描述系统的动态特性,被广泛应用于具有高度动态性的情境感知系统研究中。传统Petri网在刻画情境感知服务特性方面存在诸多局限,因此很多研究学者对其进行了扩展。目前虽然有很多基于扩展后的Petri网的情境感知服务及其环境建模方法,但仍缺乏扩展良好的Petri网能够刻画情境的多样性和动态随机性以及服务行为间的相互约束。本文针对该现状,结合情境感知服务及其环境特性对传统Petri网扩展,提出基于Petri网的情境感知服务模型,并研究了基于该模型的情境感知服务及其环境的建模方法和服务冲突监测方法。本文首先分析了国内外相关研究现状,在此基础上定义了基于Petri网的情境感知服务模型(Context-aware Service Model based on Petri net, CSMP),采用托肯颜色刻画情境的多样性,用时间和随机函数刻画情境的动态随机性,同时结合变迁优先级和ConDec约束描述服务行为间的约束,并研究了CSMP模型的相关性质;然后针对目前情境感知服务逻辑多由ECA规则描述这一现状,研究了服务逻辑从ECA规则转化为CSMP模型的转换模式;接着系统化的阐述了采用CSMP对情境感知服务及其环境建模的方法;并从约束的角度入手,建立了基于CSMP的服务冲突监测模型。最后结合CPN Tools建模仿真工具,以阿尔茨海默病患者智能辅助系统为例,对提出的方法进行了有效性验证。 本文的研究表明：CSMP模型能够较好的刻画情境感知服务及其环境的特性,基于CSMP的服务冲突监测机制能有效发现潜在的服务冲突和问题,能够在一定程度上支持情境感知服务逻辑的设计,为设计人员提供有效的改进依据,实例研究表明该方法具有一定的应用价值和进一步深入研究的意义。