行为导向的信息交互设计研究

以用户行为模型为切入点,指出在进行信息架构的时候除了关心信息展示的同时还要关注用户的心理与目标。将用户行为融入交互设计,进而分析行为引导对信息交互设计的价值以及表现形式。利用信息交互体现出行为过程、行为目标对信息交互的映射、用户认知对行为指导的特点,将用户行为过程转化为设计元素应用于交互设计中,从而探索出设计指导原则。     

基于扩展DPN的CPS混成行为时效建模与综合评估

信息物理融合系统行为是一种由离散计算过程与连续物理动态过程深度融合并紧密交互的混成行为.在CPS设计早期对信息系统实体的信息实体的关键监控参数、实时指标,以及物理系统设施的连续行为规律进行综合评估,是这类系统进一步设计与实现的基础.基于扩展DPN语义,以某智能车CPS系统自主行进紧急避障过程为研究对象,建立了其信息物理混成行为的Petri网模型,以融合并集中体现各关键参数和指标的时序协作效应;通过对该模型的仿真运行,实现了CPS行为的在线观测与综合评估.该方法为CPS子系统关键设计指标的综合合理性评估及其组合设计提供了一种解决途径.     

基于信息生命周期的多主体交互模型及形式化

研究社会行为主体间信息交互模型优化问题,社会在应用多主体建模技术模拟人群社会行为的过程中,多主体间的信息交互模式决定着主体自组织和自学习的方式和效率。从现实社会中人与人之间的消息传播行为规律出发,分析主体间信息交互过程,以信息生命周期理论为基础建立多主体间信息交互模型,给出主体信息交互各个阶段的形式化方法和表述结果。利用新闻传播学中消息的5W1H定义来表达信息内容,采用时态逻辑描述单一主体信息需求的判定,应用多目π-演算形式化方法表述多主体获取和转发信息的行为,使用模糊集和Brooks方程分别表示信息过滤与信息吸收行为。进行分析的结果表明,多主体间信息交互模型的建立及其形式化描述,可为人群社会行为仿真模型的实现奠定了基础。     

面向虚拟环境的装配体模型研究

人机交互是虚拟装配的本质特性和技术瓶颈，能反映交互过程的装配体模型构造，是虚拟装配领域的一个关键问题，给出一种时序的装配体模型，对时序的聚合关系、时序的约束关系以及时序的行为结构给出定义和分析，为实现该模型，还给出了零件的中间模型和对象复杂行为构造，同时对虚拟装配直接操作的交互过程、交互模式及装配工艺知识给出了时序的形式描述，这是连接人机交互与装配体模型以及模型与工艺生成的桥梁．一致的表示模型减少了交互装配信息的冗余性，有利于提高交互信息的复用，为交互生成工艺提出了新方法。     

基于系统调用的软件行为模型

由于系统调用信息可以在一定程度上反映程序的行为特性,因此利用系统调用来对程序行为进行建模是目前入侵检测领域的研究热点。以静态建模、动态建模和混合建模这3种不同的建模方式为切入点,按照时间顺序将基于系统调用的软件行为模型的发展划分为3个阶段:初期阶段、发展阶段和综合发展阶段。然后剖析了各阶段内的模型的发展轨迹以及它们之间的内在联系,并对它们做了横向对比分析。研究表明,基于系统调用的软件行为建模技术的发展趋势应是结合静态和动态建模技术以及结合系统调用的控制流信息和数据流信息,并综合考虑其他实时信息,如环境变量和上下文信息等,开发出检测能力更强、完备性更高以及实际可行性高的软件行为模型。     

信息-物理融合系统动态行为模型构建方法

信息-物理融合系统(Cyber-Physical System,CPS)特有的计算、通信、控制的联合动态性,计算与物理的多尺度融合性,系统环境及状态的时空交互性以及系统动态行为的非确定性,不但使面向CPS的模型驱动设计与验证方法在CPS系统设计中更为重要,而且也向其提出了新的技术挑战.论文在结合典型实例分析CPS系统特征及其模型构建具体挑战的基础上,研究并总结了CPS动态行为建模的主要方法:一体化建模方法从CPS系统层面描述计算过程与物理过程的交互与融合;时空交互建模方法关注CPS系统行为与时间及空间关系的语义表示;功能和实现兼容建模方法侧重刻画CPS系统的逻辑设计和物理实现的映射与支撑;而集成建模方法则重点解决多异构模型的交互方式与语义的一致表达.论文基于多异构实体的CPS系统建模框架,提出了一种CPS系统结构与动态行为的协同建模方法,并用CPS-ADL对其进行了实现和验证.     

基于自然手势跟踪的直接操作型三维人机交互范式

针对自然手势单通道条件下建立统一交互模型的难点问题和关键问题,该文提出一种基于二级行为模型的3D手势跟踪和交互方法,实现了一种基于自然手势的直接操作型3D人机交互界面范式原型系统.首先,建立了二级行为模型,然后,以行为模型为基础,设计并实现了一种基于行为模型的三维人机交互界面范式.文中主要创新点在于:建立了基本手势库的二级行为模型;用"令牌环"技术捕捉用户的交互意图;建立"多选一"的交互模型;用"替身"技术解决人手模型与不同物体的抓取过程中的多样性和复杂性问题,建立了抓取和释放操作的统一范式并提出了相关算法.文中算法在多个交互型虚拟装配平台上得到了验证.实验结果表明,与现有相关算法相比较,文中算法在时间开销和跟踪精度等方面得到了明显改善.     

大型工程车辆驾驶室的人机交互模型及设计应用

<正>从经典的人机工程学交互模型出发,结合大型工程车辆驾驶室在显示系统、控制系统、交互环境和用户要素等4个方面的特征,构建了大型工程车辆驾驶室的人机交互模型。并从设计流程优化、操作行为设计、视觉信息与空间设计等方面提出了交互模型在驾驶室设计中的应用方法。     

支持服务行为和质量的面向服务软件开发

面向服务的软件开发方法减少了开发应用程序的时间和复杂度。当前面向服务架构中的服务注册和发现主要关注于服务的接口描述和静态属性,却较少考虑服务行为和服务质量。对服务行为即外部可见的操作序列的忽视,可能导致服务产生运行时的异常和错误;忽视服务质量即其运行时的质量信息,则可能导致系统运行的低效。本文提出了一种扩展的面向服务的软件开发过程,探宄服务交互过程中其行为一致和质量匹配。在面向服务的组件模型OSGi平台上,采用动态AOP技术,设计了一种支持服务行为和服务质量的中间件系统。该系统不但保证服务发现的调用一致性和服务替换的观察一致性,而且支持对服务运行时操作行为的检测和服务质量信息的收集,从而保证选择最佳的服务实现,提高应用系统的运行效率。     

一种信息物理融合系统行为预测模型

信息物理融合系统(CPS)是一类集成了计算系统、通信网络、传感器网络、控制系统和物理系统的新型互联系统。由于CPS内部异构单元之间的通讯、协同和交互的形式错综复杂,目前尚无统一的模型进行描述和分析,因此对其行为的建模和预测是一个难点问题。首先以混杂系统、模糊集理论和人因学方法为基础,提出一种模糊时间混合Petri网,随后通过对一类典型CPS的行为进行建模和分析,实现了CPS动态行为和状态迁移的预测,最后以仿真数据验证了模型的有效性。该模型可用于分析CPS中的物理世界连续状态和信息世界离散事件之间的联系和交互,有助于研究CPS中的不确定性问题和系统组成单元之间的异步并发关系,为CPS的行为预测、状态评估和实时控制提供了有效方法。     

基于3D可视化技术的儿童早教系统交互设计

早教是指孩童在上小学之前的阶段教育,由于原有早教系统中的交互要素设计过少,不能清晰地进行行为特征分析,导致儿童在学习过程中缺少真实的展示画面,常常发生视觉混乱等问题,研究基于3D可视化技术的儿童早教系统交互方法。在硬件设计上,构建3D可视化的儿童早教交互系统运行框架,依靠感知和控制以及传输等多个模块,对儿童的指令信息进行详细的表达;选择早教课程指令内置设备,以协作机器人和深度相机两种装置,精准识别和定位儿童所需的早教信息。在软件设计上,分析儿童早教交互任务的行为特征,基于3D可视化技术预处理行为图像,以最大轮廓区域划分指令信息覆盖范围,实现儿童早教交互页面处理,完成基于3D可视化技术的儿童早教系统交互设计。实验结果：通过降雨画面和降雪画面的学习模拟,系统能够真实地展示出两种天气状态,并且在两种画面100次的交互过程中,系统没有出现错误显示状态,不会发生视觉混乱现象,而传统系统错误次数分别为8次和10次,说明系统的性能更优越。     

基于动态偏好机制的学生群体演化合作研究

社交网络具有随机性和复杂性的特点,针对大学生群体中社交关系的异质性以及动态变化情况,构建博弈模型并设计动态偏好机制用于模拟和促进学生在交互网络中的合作行为。在该机制中,首先构建了加权网络用于描述学生交互网络的异质性;然后通过学生动态的交互关系,模拟学生的社交偏好。仿真结果表明,该机制能够有效促进合作者密度。为了进一步验证该机制在学生群体交互中的有效性,通过线下社交网络收集系统收集学生群体的交互行为信息并构建交互网络,通过数据分析发现学生群体在动态偏好机制下更愿意与其他个体进行交流。研究结果对学生合作行为演化具有参考作用。     

ESP系统实验平台的研发

采用9自由度汽车动力学模型设计了一种基于Matlab/Simulink的人机实时交互汽车ESP仿真实验系统。描述了系统的软硬件关系和交互过程。通过实验对模型进行了有效性分析,验证了模型的有效性和可用性。为汽车稳定性控制器的检测提供了一种有效的实验平台。     

基于交互的Agent行为选择动态性分析

在动态不可预知环境下,Agent行为选择过程表现出动态性。该文基于人工生命和MAS框架,建立Agent行为选择动态系统模型,运用动态系统观点研究Agent感知、认知交互和适应,分析Agent行为选择适应外部环境和满足内部需求的动态平衡过程。在仿真试验中,通过21个Agent局部感知和交互,实现了全局平衡、稳定的群体运动行为。     

个体交互行为的平滑干预模型

基于交互行为的用户特征提取和身份认证方法是一种重要的身份识别方式,但高频用户的交互行为模式和操作习惯相对稳定,易被欺诈者模仿使得现有模型对此类欺诈行为的误判较高.如何使得用户行为主动平滑变化且可区分成为解决上述问题的关键.针对此问题本文提出一种基于个体交互行为系统平滑干预模型,首先根据用户历史交互行为日志从多个维度得到用户的交互行为变化趋势;然后结合行为的稳定性和偏向性提出行为时域漂移算法（TDDA）,为每个用户确定行为引导的时机,最后基于Petri网提出交互行为重构系统干预模型,在系统中的非关键路径叠加行为触发因素,引导用户产生新的交互行为习惯.实验证明本文提出的方法能够很好的引导用户行为平滑变化,且产生足够的区分性使得行为伪装异常检测场景下模型的准确性显著提高.     

基于活动的情境感知系统交互设计

情境感知是移动和普适计算研究中一个重要的组成部分。现有研究大多从技术的角度进行情境感知系统的设计和实现。由于缺少对人的情境感知机制的认识,导致系统的情境感知行为和人的期望之间存在着很大的差距。在活动理论和人的情境感知理论的基础上,提出了基于活动的情境感知模型,用于描述特定活动中人的情境感知过程;并在该模型的基础上,提出了基于活动的情境感知系统交互设计方法。通过基于活动的情境感知购物助手的交互设计过程,验证了基于活动的情境感知模型在情境感知系统交互设计中的应用。     

软件组件组装行为兼容性检查研究

在开放环境下,仅包含了语法层信息的组件接口不足以刻画组件交互的行为信息,从而不能对组装后的系统进行兼容性验证。提出了既包含组件接口调用方法又包含内部逻辑行为的组件视图,采用LTS表示组件行为协议,将组件交互过程表示为多个LTS之间的同步变迁;借助LTS操作语义,通过LTS同步积模拟组合系统交互的动态行为,以此为基础,检查同步积中是否出现死锁状态来进行兼容性判定,并设计了判定算法以实现兼容性的自动判定,通过一个典型的电子商务应用检验该方法的有效性。     

虚拟家居设计系统的笔式交互应用研究

以虚拟家居设计系统为应用目标,以笔式交互在虚拟家居设计系统中的应用为主要研究内容,将基于笔交互的自由勾画技术和概念设计过程中的草图设计技术相结合,并利用已有的手势识别技术,系统研究了虚拟家居系统中笔式交互的交互任务、交互过程模型和交互技术,具体包括：建立了手势知识库,研究了虚拟家居系统中从草图绘制到三维漫游过程中的约束求解技术等,为笔式交互在家居设计系统中应用提供了参考原型。基于笔交互的虚拟家居设计展示系统已经投入应用,并取得较好的效果。     

一种基于事件-响应关系的Cyber系统行为模型

CPS(Cyber-Physical System)系统中的Cyber系统旨在根据用户要求,应用计算、通信和控制等技术实现对现实世界物理行为的精准控制.物理行为是连续和并发的,而Cyber行为是离散的,这种异构性给Cyber系统行为的分析和设计带来了巨大的挑战,迫切需要一种精确的模型来捕获Cyber系统与外界的交互行为语义.按照行为角色的不同,分析了CPS系统的抽象组成架构,阐述了各实体的行为;提出了一种基于事件-响应关系的Cyber系统行为模型,给出了事件的形式化定义和各类事件的形成规则的语法和语义,对事件的属性取值条件和时序特性进行了详细刻画;在此基础上,定义了事件-响应关系模型的语法和语义;最后以智能探测车为例,分析了该模型在Cyber系统设计与开发中的作用,并提出了进一步的研究工作.     

CAD交互行为模型、实现与组织

通过对CAD交互行为研究,描述了该类行为的形式化模型,并基于软件工程思想给出了该模型的统一方法及其组织设计方法.