【正文】 ）的新的非終端方式。該系統(tǒng)的可行性已經(jīng)通過了測試平臺的實(shí)驗(yàn)性評估。索引詞——智能家居，定位服務(wù)，熱釋電紅外傳感器（紅外傳感器），定位識別算法I. 簡介現(xiàn)在由于人人都想有一個方便，舒適，安全的居住環(huán)境，因此大家對于智能家居表現(xiàn)的越來越感興趣[1] [2]。一般來說，智能家居旨在提供合適的智能服務(wù)來積極促進(jìn)住戶更好的生活，比如家務(wù)勞動，娛樂，休息和睡眠。因此，為了提高住戶的便捷和安全，像家用電器，多媒體設(shè)備和互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備應(yīng)通過家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)連接在一起，如圖1所示。并且它們應(yīng)通過電視或個人數(shù)字助理（PDA）來控制或遠(yuǎn)程監(jiān)控[3] [4]。圖1 智能家居的家庭網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)尤其要注意的是，作為一種提供高質(zhì)量的智能服務(wù)，目標(biāo)應(yīng)集中于定位服務(wù)，同時考慮人為因素，比如住戶的生活方式，健康狀況和居住感受[5]—[7]。也就是說，如果智能家居能識別住戶的生活方式或健康狀況，那么家用電器應(yīng)該能預(yù)見住戶的需要，并能更主動的提供適合的智能服務(wù)。例如，在一個被動的服務(wù)環(huán)境下，需要住戶控制供熱通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)（供暖，通風(fēng)和空調(diào)），而智能家居將根據(jù)住戶情況自動調(diào)節(jié)房間的溫濕度。智能家居或智能辦公室的各種室內(nèi)感應(yīng)定位系統(tǒng)的已經(jīng)研發(fā)到能夠識別住戶的位置。一般來說，室內(nèi)定位感應(yīng)系統(tǒng)根據(jù)測量技術(shù)分為三種類型：三角測量，場景分析和接近方法[8]。三角測量法是通過多個已知點(diǎn)來計(jì)算位置距離。運(yùn)用三角測量法的例子包括Active Badges[9]，Active Bats[10]和Easy Living[11]，它們分別運(yùn)用了紅外傳感器，超聲波傳感器和視覺傳感器來實(shí)現(xiàn)的。場景解析法是檢測一個場景內(nèi)的特定著眼點(diǎn)。場景解析法的典型例子是使用直流磁力跟蹤器的MotiveStar[12]，和使用無線局域網(wǎng)絡(luò)[LAN]標(biāo)準(zhǔn)IEEE 802,11的RADAR[13]。接近法則是以一組已知點(diǎn)中最接近的點(diǎn)近似作為定位點(diǎn)。接近法的例子有使用壓力傳感器的Smart Floor[14]。另外，室內(nèi)感應(yīng)定位系統(tǒng)可以根據(jù)是否需要住戶隨身攜帶一種設(shè)備來分類。終端方式，例如Active Bats，不需要直接找到住戶位置，但是可以感應(yīng)到住戶隨身攜帶的設(shè)備位置，例如紅外收發(fā)器或者射頻識別技術(shù)（RFID）標(biāo)簽。因此，如果住戶沒有隨聲攜帶終端設(shè)備，那就不可能找到他。相反的，非終端方式如Easy Living和Smart Floor則不需要這種設(shè)備就能找到住戶位置。然而，人們認(rèn)為Easy Living侵犯了住戶隱私，Smart Floor則是擴(kuò)展和維護(hù)都比較困難。本文提出一種使用陣列熱釋電紅外（PIR）傳感器實(shí)現(xiàn)的基于非終端方式的室內(nèi)感應(yīng)定位系統(tǒng)[15] [16]。紅外傳感器固定在天花板上，并使相鄰的傳感器的感應(yīng)范圍有重疊。當(dāng)它感應(yīng)到一名住戶時，通過多個紅外傳感器的綜合，能夠比較準(zhǔn)確的確定住戶的位置。該系統(tǒng)不僅具有非終端方式的特有優(yōu)點(diǎn)，還避免了侵犯隱私，擴(kuò)展性不佳和維護(hù)困難的問題。為了證明其有效性，已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)平臺上通過了各種不同測試環(huán)境下的實(shí)驗(yàn)性評估。包括此簡介，本文共分為四個部分，第二部分介紹基于紅外傳感器的室內(nèi)定位感應(yīng)系統(tǒng)架構(gòu)（PILAS）以及定位識別算法。第三部分介紹了基于紅外傳感器的住戶檢測法和在實(shí)驗(yàn)測試平臺上的不同環(huán)境下評估系統(tǒng)的表現(xiàn)。最后一部分為總結(jié)和結(jié)論。II. 基于熱釋電紅外傳感器的室內(nèi)感應(yīng)定位系統(tǒng)架構(gòu)A．智能家居的結(jié)構(gòu)鑒于智能家居的室內(nèi)環(huán)境，室內(nèi)感應(yīng)定位系統(tǒng)必須滿足一下條件。第一，由于需要在各種大小不同的房間里安裝大量傳感器來感知智能家居中的住戶，因此定位感應(yīng)系統(tǒng)需保持較低的成本。第二，傳感器的安裝必須是靈活可變的，因?yàn)楦鱾€房間的形狀結(jié)構(gòu)不同，并且還有各樣阻礙傳感器正常工作的家電和家具。第三，要求定位感應(yīng)系統(tǒng)使用的傳感器能夠抵御很強(qiáng)的噪聲，這是因?yàn)橹悄芗揖幽芾酶鞣N無線傳輸技術(shù)，比如無線局域網(wǎng)，射頻系統(tǒng)，它們都會產(chǎn)生電磁噪聲，并且光或溫度的巨大變化也會影響傳感器的正常工作。最后該系統(tǒng)的精度可以，根據(jù)房間類型作出最合適的調(diào)節(jié)。盡管基于熱釋電紅外傳感器的這個系統(tǒng)有諸多的優(yōu)點(diǎn)，但在眾多滿足要求的產(chǎn)品中并不能吸引人們更多的關(guān)注。它已應(yīng)用于感應(yīng)燈（當(dāng)它感應(yīng)到人體移動時使燈自動打開），并且成本低于許多其他種類的感應(yīng)器。另外，～，從溫度、濕度和電磁噪聲來說，這種波長相對周圍環(huán)境較為明顯。而且，它可以通過調(diào)整感應(yīng)半徑來控制定位精度，并容易安裝在天花板上，這樣就不會受到房間結(jié)構(gòu)和障礙物的影響。圖2顯示的是為住戶提供基于位置的智能服務(wù)的PILAS智能家居框架。在這個框架下，包括熱釋電紅外傳感器、房屋終端、智能家居服務(wù)器和家用電器在內(nèi)的各種設(shè)備通過家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)連接在一起。每個房間被視為一個單元，并在每個單元的天花板上安裝適當(dāng)數(shù)量的傳感器，為定位服務(wù)提供足夠的定位精度。每個紅外傳感器周期性的感應(yīng)住戶位置，然后將感應(yīng)信息通過家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)傳輸?shù)椒课萁K端。因此，房屋終端通過集合來自同一個單元的傳感器信息來確定住戶的位置，再將住戶位置傳輸?shù)街悄芗揖臃?wù)器，服務(wù)器就會控制家用電器為住戶提供基于位置的定位服務(wù)。圖2 PILAS智能家居框架在這個框架內(nèi)，智能家居服務(wù)器具有以下功能：（1）虛擬地圖發(fā)生器為智能家居提供虛擬地圖（生成虛擬地圖），并在虛擬地圖中標(biāo)出由房屋終端提供的住戶位置信息（標(biāo)注住戶位置）。然后，它通過連接住戶的連續(xù)定位點(diǎn)來繪制住戶的運(yùn)動軌跡（追蹤住戶運(yùn)動）。（2）家電控制器通過家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)發(fā)送控制命令給家用電器為住戶提供智能服務(wù)。（3）運(yùn)動模式預(yù)測器保存當(dāng)前的住戶運(yùn)動軌跡、家電的動作和反映居家環(huán)境的參數(shù)，比如時間、溫度、濕度、光照度。儲存足夠的信息后，它可能會使家電主動提供滿足人們需要的人性化的智能服務(wù)。例如，如果智能家居服務(wù)器“知道”住戶通常在早上7點(diǎn)醒來，之后要淋浴，它也許就會在那一時間打開燈并播放音樂。另外，住戶的淋浴水溫也會被自動記錄。