22132字硕士毕业论文可穿戴人际信息交换设备的设计

介绍

1.1项目背景

人类对彼此之间的信息交互有着巨大的需求。传统上，人类依靠语言、行为和表达来传递信息，但这不能满足人类对信息交互的需求。一方面，人们忙于日常工作和学习，不能花太多时间与其他人交流。另一方面，当人们经常在日本见面时，信息交流不够，沟通难以深化。人们希望有一种不用自己干预就能自动与周围的人交流特定信息的方式，并找到潜在有用的人际信息。传统的网络社交已经不能满足人们日常生活的需求。网络社会交往中双方联系的建立往往是基于现实中存在的关系或共同利益。一旦关系的拓扑结构在形成后略有变化，互联网上提供的信息就不真实，地理上的分离限制了与互联网的通信。

移动终端设备的出现扩大了互联网的范围，将用户从笨重的电脑中解放出来，并且可以随时随地发送和接收社交信息。然而，它本质上并没有改变传统互联网的缺点，也没有利用在工作生活中与各种各样的人随机相遇所产生的信息交互机会。它无法找到新的人际关系，解决信息真实性问题，甚至无法将在线交流扩展到离线。基于位置的服务(LBS)在移动终端设备(例如移动电话)上的应用的出现改变了这种情况。移动定位服务也称为移动定位服务。它是指移动网络通过特定的定位技术获取移动终端用户的位置信息，并在电子地图平台的支持下为用户提供相应服务的增值服务11。例如，商家通过使用位置信息来推动促销广告，用户通过查看附近用户的信息来寻找具有共同兴趣的用户。移动终端通常使用全球定位系统和移动基站来定位。通过个人与其环境和社会群体的融合，他们可以找到并发展个人与社会之间的关系，而这种关系在[2]之前他们并不知道或从未接触过。

然而，当前移动互联网终端的定位误差超过20m [3]，这对于希望将参与用户限制在更小的地理范围内或者以有针对性和私密的方式传输数据的一些应用来说是不可接受的。目前，移动终端上的信息交互仍然需要用户的积极干预，所以工作和社交活动不能同时进行。移动终端的短待机时间也使得随时随地为用户提供信息交互功能变得困难。因此，我们建议将无线个人区域网络技术应用于低功耗和全天候运行的可穿戴设备。该设备结合了两者的优点，构建了适合短程随机个人信息交互应用的可穿戴无线个人信息交互设备。

该设备自动与人们日常生活中检测到的设备进行交互，并努力发现新的人际关系和潜在的兴趣群体，从而为人际信息的交互应用设计提供新的机会。基于IEEE802.15.4无线个人区域网的定位技术可以将误差降低到约1 [4]，通过可穿戴计算机识别和提取用户信息，可以提供更加智能和人性化的服务。FfiEE802.15.4无线个人区域网与现有互联网连接良好，也可以作为泛在网络的终端接入链路，实现泛在、自由集成的泛在网络接入环境[5]。科技的发展最终将技术与人和社会融合，可穿戴无线人际信息交互应用就是这一趋势的体现。

1.2国外研究现状

可穿戴随机人群信息交互设备在国外发展较早，包括伯克利、麻省理工、谷歌、苹果等国外著名研究机构和公司在这一领域做了一系列研究。奥利维蒂研究公司在1992年率先使用了一种叫做活动徽章的电子标签。该电子标签由嵌入式微控制器和红外发射器组成，红外发射器不断广播佩戴者的用户身份信息，以触发自动门和自动电话拨号[6]等功能。麻省理工学院媒体实验室(MIT Media Laboratory)自20世纪90年代中期以来，对可穿戴无线互动平台和应用进行了一系列研究，并取得了许多开创性的研究成果。

思考标签(Think Tags)于1996年在[7]推出，这是一款比主动徽章更复杂的可穿戴互动平台。它主要面向会议应用程序，可以发现会议双方的共同点并在屏幕上显示出来。两年后，模因标签(MemeTags)将使参与者能够相互分享他们的经验，并为参与者提供更加智能和人性化的人际信息交流服务。2006年，麻省理工学院媒体实验室推出优步徽章系统[8]，该系统已成功应用于东部赞助大会和校园招聘会。该装置可以实现兴趣标记、电子名片交换、公共信息显示、人群分类投票、时间提醒等功能。用户反映良好。在此基础上，麻省理工学院媒体实验室于2008年引入了通信器徽章系统[9]。与UBer徽章相比，通信器徽章在尺寸和节能方面有所改进。这种伙伴关系已被用于员工沟通模式和工作效率的研究，其成果被《哈佛商业评论》(Harvard Business Review)评为“2009年突破理念”。

第二章系统总体规划设计……6

2.1可穿戴计算机和可穿戴社区……6

2.2可穿戴随机人际信息交互设备的应用模式……7

2.3可穿戴随机人际信息交互设备的传输协议选择……8

2.4可穿戴随机人际信息交互设备的硬件框架……10

第三章人际信息网络互动机制的设计……13

3.1 IEEE802.15.4协议……13

3.2低功耗网络发现算法……15

3.3网络信息交换机制……18

第四章实施……23通过软件平台和通用串行总线通信

4.1 IEEE802.15.4协议栈……24

4.2统一图形用户界面向STM32的迁移……25

4.3模块之间的通信……29

4.4通用USB通信工具……29

结论

1.参考大量文献，总结了可穿戴计算机在人际信息交互应用中的研究热点，从可穿戴计算和无线个人局域网通信两个方面提出了对随机人际信息交互设备的要求，并基于这些要求提出了设备的总体设计方案。

2.分析了IEEE802.15.4协议的信道管理机制。在此基础上，设计了一种低功耗网络发现算法。本项目设备节能效率为87.5%。由于设备的主要时间处于网络发现阶段，该阶段节能效率的提高极大地扩展了设备的可持续工作能力。

3.在发现对方网络并建立可靠的通信网络后，设备需要采用节能有效的信息传输机制。结合组播的高效传输和按需服务的低信道占用，设计了一种网络内的数据交换机制。

4.分析了媒体访问控制的分层网络模型以及媒体访问控制事件与用户程序的交互机制。实现了uCGUI在STM上的移植。扩展闪存用于在资源较少的平台上支持汉字库，并定义了通信模块和显示模块之间的通信协议。

参考

李海燕，张岩。移动台定位技术及其在移动通信网络中的应用[。邮电设计技术，2006(3):27-34。

[2]李实·冯。地理位置:划时代的移动社会服务[。新兴媒体，2011(6):59-61。

吴娟郎亚东。手机定位技术研究[。无线通信，2007(7):18-22。

汪洋，王钟。基于CC2431的无线定位系统。通信技术，2009，42(9):190-192。

[5]朱晓芒，刘丽娜。物联网和无处不在的通信技术[。北京:人民邮电出版社。

[6]罗伊·旺德，安迪·霍珀，维罗妮卡·法尔考，乔纳森·吉本斯。信息系统上的主动定位系统。1992年，10(1):92-102。

[7]博罗沃伊，麦当劳，马丁·弗，雷斯尼克·姆，《眨眼的事:计算化的姓名标签[》，国际商用机器公司系统杂志，1996，35(3-4):488-495。

[8]约瑟夫·帕拉迪索，乔纳森·吉普斯？马修·莱博维茨，标准识别和促进与可穿戴无线传感器网络的社交互动[。个人世界普适计算. 2010？14(2): 137-152。

[9]丹尼尔·奥尔古\'在奥尔古姆，约瑟夫，帕拉迪索。可佩戴的通信徽章:设计一个新的http://sblunwen.com/jsjwwsb/平台，用于展示组织动态[。//IEEE 10可穿戴计算机国际研讨会。瑞士.2006.

[10]麦卡伦·杰，你在对我唠叨。《新科学家[》，2000年1月15日:20-23。