Anwendungen im Bereich Ubiquitous Computing verwenden regelmäßig Kontexte, um daraus zusätzliche Informationen zu schließen. Kontexte dienen hier dazu, möglichst viel Wissen über die Umgebung, in der eine Anwendung läuft, in diese mit einzubeziehen. Genauso, wie Menschen im Gespräch zu einem Thema alleine schon durch die Nennung des Themengebietes, über welches geredet wird, eine gewisse Menge an impliziertem Wissen zu diesem Thema haben, wird auch bei Anwendungen im Bereich Ubiquitous Computing versucht, die Gesamtsituation, in der sich die Anwendung abspielt, zu erkennen und das sich daraus ergebende Wissen, das in aller Regel deutlich über die Daten hinaus geht, die aus den Sensoren gewonnen werden können, mit in die Anwendung einzubeziehen.
Eine Umlegung von Sensordaten auf Kontexte ist jedoch mit verschiedenen Schwierigkeiten verbunden. So muß beachtet werden, dass mehrere Sensorwerte den identischen Kontext repräsentierenkönnen, dass Sensoren für die Zuordnung des Kontextes nicht relevante Daten liefern oder auch, dass eine Kombination von Sensorwerten nicht eindeutig einem Kontext zugeordnet werden können. Weiterhin ist in Anwendungen, bei denen Bewegungs- oder Sprachinformationen von Personen verarbeitet werden, zu beachten, dass verschiedene Personen unterschiedliche Sprach- und Bewegungsmuster haben. Gleiche Daten, die bei verschiedenen Personen erfasst wurden, können daher unter Umständen unterschiedliche Bedeutungen repräsentieren.
Ziel dieser Diplomarbeit ist es, eine Vereinheitlichung des Entwicklungsprozesses für kontextsensitive Ubicomp Applikationen zu erreichen und als direkte Folge dessen die Geschwindigkeit für die Entwicklung neuer Ubicomp Applikationen deutlich zu steigern.
Aktuell existiert noch kein einheitliches Verfahren, um Kontextinformationen für eine Ubicomp Anwendung aus den aktuell vorliegenden Sensordaten, die von den für die Anwendung installierten Sensorknoten geliefert werden, zu schließen. Bao et al. bezeichnen in ihrer Ausarbeitung zum Thema „Activity Recognition from User-Annotated Acceleration Data“ [08] die Erkennung von Kontexten, in denen sich eine Anwendung gerade befindet, gar als eines der Schlüsselprobleme des Ubiquitous Computings.
Im Rahmen dieser Diplomarbeit soll daher ein einheitlicher Prozess entwickelt werden, mit dessen Hilfe es in Zukunft bei verschiedenen Projekten möglich sein soll, die Verarbeitung der Sensordaten zu Kontexten auf die gleiche Art und Weise einzurichten.
Inhaltsverzeichnis
- Einleitung
- Ziele der Arbeit
- Gliederung der Arbeit
- Analyse
- Ubiquitous Computing Applikationen
- Applikationsentwicklung
- Programmierung durch Anwender
- Programmierung durch Experten
- Methoden der Anwendungsentwicklung in Ubicomp Umgebungen
- Zusammenfassung
- Auswahl von Algorithmen zur Kontextklassifikation
- Anforderungen an das zu erstellende System
- Entwurf
- Entwurf eines Prozesses
- Entwicklungsmodell
- Schritt 1: Sammeln von Daten
- Schritt 2: Annotation
- Schritt 3: Datenverarbeitung
- Schritt 4: Auslieferung des Systems
- Evaluation
- Implementierung
- Anwendungsumgebung
- Datenbank-Logger
- Werkzeug zur Annotation
- Klassifikator für die Kontexterkennung
- Komponentenbasierte Implementierung des Klassifikators
- Mathematische Grundlagen des Klassifikators
- Der implementierte Bayes-Klassifikator
- Hilfskomponenten
- CReSB im Überblick
- Evaluation
- Methodik
- Szenario 1: Dokumentenhandling
- Szenario 2: Whiteboard Aktivitäten
- Szenario 3: Raumüberwachung
- Szenario 4: Bewegungserkennung
- Analyse möglicher Fehlerquellen
- Fazit
- Zusammenfassung und Ausblick
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Die Diplomarbeit befasst sich mit der Vereinheitlichung des Entwicklungsprozesses für kontextsensitive Ubicomp Applikationen, mit dem Ziel die Entwicklung neuer Ubicomp Applikationen deutlich zu beschleunigen. Dazu wird ein System zur Erkennung von Anwendungskontexten auf Basis von Sensordaten entwickelt, das in verschiedenen Einsatzszenarien verwendbar ist.
- Analyse der Anforderungen von Ubicomp Anwendungen
- Entwicklung eines Prozesses zur automatischen Kontexterkennung
- Implementierung des Systems CReSB (Context Recognition System Builder)
- Evaluation von CReSB in verschiedenen Anwendungsszenarien
- Ausblick auf zukünftige Entwicklungen und Forschungsfragen
Zusammenfassung der Kapitel
- Einleitung: Die Einleitung stellt die Problematik der Kontext-sensitiven Applikationsentwicklung im Ubiquitous Computing dar und definiert die Ziele und den Aufbau der Diplomarbeit.
- Analyse: In diesem Kapitel werden die grundlegenden Anforderungen an Ubicomp Applikationen, verschiedene Programmiermethoden und bestehende Werkzeuge für die Entwicklung von Ubicomp Anwendungen betrachtet. Zudem werden Algorithmen zur Kontextklassifikation und die Anforderungen an das zu entwickelnde System vorgestellt.
- Entwurf: Das Kapitel beschreibt den Entwurf eines Prozesses zur automatischen Erkennung von Kontexten in Ubicomp Anwendungen. Es werden die einzelnen Schritte des Prozesses detailliert erläutert und die gewählten Entwicklungsmodelle vorgestellt.
- Implementierung: Dieses Kapitel stellt die konkrete Implementierung des Systems CReSB vor. Es werden die einzelnen Bestandteile wie Datenbank-Logger, Annotationstool und Kontextklassifikator erläutert und die gewählten technischen Ansätze beschrieben.
- Evaluation: In diesem Kapitel wird die Leistungsfähigkeit von CReSB in vier verschiedenen Anwendungsszenarien untersucht. Die Ergebnisse der Tests werden analysiert und mögliche Fehlerquellen identifiziert.
Schlüsselwörter
Die Diplomarbeit befasst sich mit der Entwicklung eines Systems zur automatischen Erkennung von Anwendungskontexten in Ubiquitous Computing Umgebungen. Die wichtigsten Schlüsselwörter sind: Ubiquitous Computing, Kontext-sensitive Applikationen, Kontexterkennung, Sensordaten, Bayes-Klassifikator, Komponentenbasierte Systeme, Equip, CReSB, Evaluation.
- Quote paper
- Thomas Morper (Author), 2007, Prozessgestützte Entwicklung von Ubicomp Applikationen, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/75450
