一種基于無線傳感網的情感推理方法技術

一種基于無線傳感網的情感推理方法由3個模塊組成：無線傳感器信息采集模塊；信息處理中心模塊，主要為推理機；用戶交互模塊。采用4種無線傳感器分別用于收集人物的GPS信息，以及體溫傳感器用來采集人物的人體溫度，腦電波傳感器采集人物的腦電波強度，呼吸頻率傳感器收集人物的呼吸頻率信息。推理機跟據事先設定的一個初始的基本合理的推理原則推導出人物的一個當前狀態值。根據人物的當前狀態值，查找一個匹配的專家意見，將專家意見通過用戶模塊反饋給用戶，同時執行專家意見中的動作，用戶模塊會把這個信息反饋給用戶，同時向人物發出警報的聲音，以及自動向家人以及醫院醫生發出警報提醒跟發送人物的當前生理特征數據。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術是基于無線傳感網的情感推理機制。主要通過無線傳感網的數據采集后，將數據進行加工推理出人物當前的情感狀態，幫助人們更好的理解人物的當前情感狀態，以便給出針對性的專家意見。該項目是物聯網技術跟心理學的交叉領域。
技術介紹
無線傳感器網絡(Wireless Sensor Networks,WSN)是當前在國際上備受關注的、涉及多學科高度交叉、知識高度集成的前沿熱點研究領域。傳感器技術、微機電系統、現代網絡和無線通信等技術的進步，推動了現代無線傳感器網絡的產生和發展。無線傳感器網絡擴展了人們信息獲取能力，將客觀世界的物理信息同傳輸網絡連接在一起，在下一代網絡中將為人們提供最直接、最有效、最真實的信息。無線傳感器網絡能夠獲取客觀物理信息，具有十分廣闊的應用前景，能應用于軍事國防、工農業控制、城市管理、生物醫療、環境檢測、搶險救災、危險區域遠程控制等領域。已經引起了許多國家學術界和工業界的高度重視，被認為是對21世紀產生巨大影響力的技術之一?？纱┐饔嬎闩c情感獲取技術對環境信息具有高度的感知性，人機交互更自然化，設備和網絡的自動配置和自適應能力更強，其研究涵蓋了傳感器、人機交互、中間件、移動計算、嵌入式技術、上下文感知和處理技術以及網絡和無線通信
隨著人們生活需求及現代科技的發展，可穿戴傳感網絡要求具備觀察、理解和生成各種人類情感特征的能力，體現“以人為本”的應用需求。代表情感狀態變化的生理信號特質信息或者特征信息的組合，如果被準確提取并有效利用，就可以實現生理信號情感狀態的有效辨別。通過檢查人體生理信號特征信息的變化情況來判斷被測者是否出現情感方面的問題。將移動計算技術，以可穿戴等形式，嵌入到環境或者日常工具中去，最終是將無線傳感器等嵌入式設備的計算能力和上下文感知和交互能力分布于環境之中，這些計算所表現出的應該是不拘泥于各種固定設備或者移動設備的普適服務，使得計算以穿戴在人體上的設備為載體，在體域網及近場范圍內，人能夠隨時隨地、透明地獲得這些服務。而其中關鍵技術在于，上下文信息的收集，上下文信息的推理，以及對系統建模。本專利技術采用GPS，體溫，腦電波，呼吸頻率4種傳感器，他們將負責人體的信息的采集。將采集后的信息通過網關傳輸到客戶端，客戶端根據設計的情感推理機，將推理信息樣本的當前狀態，給出相關的專家意見，以及根據下一個時刻的測量的信息樣本的當前狀態，來修正推理機的推理規則庫。
技術實現思路
技術問題:本專利技術是將移動計算技術，以可穿戴等形式，嵌入到環境或者日常工具中去，最終是將無線傳感器等嵌入式設備的計算能力和上下文感知和交互能力分布于環境之中，提出，這些計算所表現出的應該是不拘泥于各種固定設備或者移動設備的普適服務，使得計算以穿戴在人體上的設備為載體，在體域網及近場范圍內，人能夠隨時隨地、透明地獲得這些服務。技術方案:本專利技術提出的基于無線傳感網的情感推理方法，將移動計算技術，以可穿戴等形式，嵌入到環境或者日常工具中去，最終是將無線傳感器等嵌入式設備的計算能力和上下文感知和交互能力分布于環境之中。是無線傳感網環境下基于上下文推理的情感計算方法以及模型建立。首先給出幾個定義:人體狀態值:描述人物的狀態，根據人物的狀態值，結合專家庫意見庫中的意見對當前人物給出一個指導性的意見；人物的狀態值主要分為，靜止跟運動兩個大類，每個大類中在進行細分，主要分為，死亡，健康，高燒，健康中再細分為焦慮，平靜，興奮，睡眠四類。專家意見:系統根據人物的身上的傳感器得到的數據推測出人物當前的人體狀態值，系統根據人物狀態值，給出一個事先設定的指導性意見，如你該休息了，或者播放輕音樂等。推理機:將采集到的各項人體體征參數，通過事先設計好的算法。將從人體采集的基本特征信息合成人物的狀態值。腦電波傳感器:用來測量人體的腦電波的強度；其中delta 0.5_4hz可認為人物處于深度睡眠狀態。theta 4_7hz可認為人物處于睡眠，恍惚，放松，暝想狀態。alpha8_13hz可認為人物處于清醒時放松狀態。beta 13_30hz可認為人物處于清醒，警覺，中等或強烈心理活動狀態；gamma 30_40hz可人認為人物處于亢奮，壓力，焦慮狀態。呼吸頻率傳感器:平均值在17.73附近，標準差在1.84附近可認為人物處于悲傷狀態。平均值在19.14附近，標準差在2.34附近可認為人物處于靜止狀態。平均值在17.75附近，標準差在2.03附近可認為人物處于愉悅狀態。權重:推理機在匹配處理數據的過程中用來表示數據的匹配度以及根據用戶交互中心反饋的滿意度來修改權重。表示上一次的推理的合理性。系統采用無線傳感器采集人物的原始的當前各項人體體征參數，通過無線傳感網網絡傳到服務器端。服務器端將各項原始的人體體征參數，進行粗加工后交給推理機進行推理?？紤]到人物狀態的復雜性，以及人物狀態值之間的關聯性，本專利技術先將人物狀態分為靜止跟運動兩種狀態，在運動中人物又會有跟靜止不一樣的人物狀態，當然也會有部分的重疊。比如說人物運動中不可能死亡，以及沒有運動中的睡眠。因此在基本的人體特征采集選擇方面，先選擇GPS定位信息，通過GPS的定位信息可以判斷人體的基本運動狀態靜止或者運動。這個信息交給推理機之后會選擇不同的支流進行進一步的判斷。然后根據采集的體溫傳感器數據分析出人物的健康狀態。如果體溫低于35攝氏度，則判斷為極度危險狀態。如果體溫高于39°C則可以判斷為人體處于高溫狀態。如果體溫處于35°C _39°C則可以認為人物基本處于健康狀態。由于人體體溫的差異性，只能將極限值處理，其他的值只能在認為的健康狀態中繼續處理。根據上述2個節點的數據可以確定人體狀態的基本大方向，再選擇腦電波跟呼吸頻率的傳感器。呼吸頻率可以用來判斷人物的悲傷，平靜，以及愉悅三種人物狀態。而腦電波可以判斷出人物的睡眠，輕松，清醒，亢奮四種狀態。系統將采集好的四個傳感器的數據通過無線傳感網傳送給服務器，服務器將4個無線傳感器的數據交給推理機進行處理。處理機根據事先設定好的規則推理出一個人物的當前狀態值。根據事先設定的規則，系統根據人物的當前狀態值匹配專家意見系統。然后系統給用戶呈現一個具有指導性質的專家意見。用戶再接收系統的專家意見之后會給出一個滿意度的回饋。最后系統根據用戶的滿意度的回饋會修改之前導出人物當前狀態值的各個因素的權重。從而使得系統的推理更加的符合人物的當前習慣，能夠更加智能的導出給出更加符合用戶習慣的專家意見。方法流程:本專利技術的實現步驟如下:該方法分為2個部分:一是采用無線傳感器信息采集模塊，信息處理中心模塊，用戶交互模塊三者構建一個情感推理交互系統；二是采用GPS定位，體溫傳感器，腦電波傳感器，呼吸頻率傳感器四種傳感器分層次進行數據處理和推導，以及根據用戶系統反饋的用戶滿意度重新制定下一次的用戶信息推理機制，具體步驟包含如下:步驟I)搭建系統之前首先要設計此系統的硬件安排分布圖進行設計，系統由三個模塊構成，無線傳感器信息采集模塊、信息處理中心模塊和用戶交互模塊；無線傳感器信息采集模塊穿戴在人物的身上，信息處理中心模塊和用戶交互模塊在服務器上；步驟2)連接好無線傳感器與網關之間的無線通信；無線傳感器與網關之間采用zigbee通信協議通信，無線傳感器將采集的數據本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于無線傳感網的情感推理方法，其特征在于用該方法分為2個部分：一是采用無線傳感器信息采集模塊，信息處理中心模塊，用戶交互模塊三者構建一個情感推理交互系統；二是采用GPS定位，體溫傳感器，腦電波傳感器，呼吸頻率傳感器四種傳感器分層次進行數據處理和推導，以及根據用戶系統反饋的用戶滿意度重新制定下一次的用戶信息推理機制，具體步驟包含如下：步驟1)搭建系統之前首先要設計此系統的硬件安排分布圖，進行設計。系統由三個模塊構成，無線傳感器信息采集模塊、信息處理中心模塊和用戶交互模塊；無線傳感器信息采集模塊穿戴在人物的身上，信息處理中心模塊和用戶交互模塊在服務器上；步驟2)連接好無線傳感器與網關之間的無線通信，無線傳感器與網關之間采用zigbee通信協議通信，無線傳感器將采集的數據通過zigbee通信傳輸給網關；步驟3)連接網關與服務器端的通信，網關與服務器采用串口通信的方式通信；步驟4)設計調試好服務器端的程序，搭建好服務器端的信息處理中心模塊主要為推理機，以及用戶交互模塊，使得無線傳感器采集的信息可以準確及時的被推理機接收，推理機接收后可以準確高效的推理出人物當前的狀態值，以及將人物的當前狀態值傳輸給專家意見系統，高效準確的給出適合用戶當前狀態的專家意見，以及負責接收用戶對用戶交互模塊中給出的專家意見的滿意度，將用戶的滿意度反饋給推理機；步驟5)將無線傳感器的數據交給服務器端處理，服務器接收傳感器端傳送過來的數據，并將數據進行排序，對排序后的每個數據進行加工，求出平均值和標準差，然后匹配實現設計好的規則，推導出一個人物的狀態值；服務器將網關傳送過來的數據，交給推理機處理，推理機將當前時間的數據跟之前的歷史數據組成一個一維的數組，求出這個一維數組的平均值跟標準差，根據標準差以及方差去匹配傳感器的范圍值，如果在?10％——10％之間則匹配成功，根據數據落在不同的位置分配不同的權重，最后得出一個具有標注準確度的推導值，步驟6)根據人物的狀態值去專家系統匹配專家意見，將專家意見呈現給用戶，并根據專家意見做出相應的動作去服務用戶；用步驟5推導出帶有準確度的人物狀態值去匹配實現設定好的專家意見庫，根據匹配得到的專家意見，去執行專家意見給出的動作；步驟7)用戶對系統給出的專家意見給出相應的評分，用戶對專家模塊給出的專家意見以及專家意見的執行后的結果進行評分，并同時將用戶的評分反饋給系統；步驟8)系統根據用戶給出的評分，對剛才的推導規則進行修改，如果人物的狀態值是正確的那么專家模塊給出的意見是正確的，關注的重點不在專家意見的準確度，系統接收用戶模塊給出的剛才專家模塊給出意見的滿意度，同時根據用戶模塊的給出的滿意度判斷上次推理的合理性，以此為依據修改上次推導結果使用的參數的權重，如果用戶模塊對上次的推導結果滿意度很高則提高上次參與推導的參數的權重，反之則減小參與上次推導的參數的權重。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：肖甫，劉傳武，王汝傳，孫力娟，郭劍，韓崇，周劍，黃海平，
申請(專利權)人：南京郵電大學，
類型：發明
國別省市：江蘇;32