移動(dòng)傳感器與情境感知計(jì)算

譯者序
前言
致謝
第1章　緒論 1
1.1　移動(dòng)計(jì)算的定義 1
1.2　移動(dòng)計(jì)算系統(tǒng)面臨的約束與挑戰(zhàn) 2
1.2.1　資源不足 2
1.2.2　低安全性和低可靠性 2
1.2.3　間斷性連接 3
1.2.4　能耗限制 3
1.3　歷史視角與市場(chǎng)影響 3
1.3.1　增強(qiáng)用戶體驗(yàn) 4
1.3.2　改進(jìn)相關(guān)技術(shù) 4
1.3.3　新的影響因素 4
1.3.4　新增的連接項(xiàng)/計(jì)算項(xiàng) 4
1.4　市場(chǎng)趨勢(shì)與發(fā)展領(lǐng)域 4
1.4.1　新傳感器技術(shù)和產(chǎn)品 4
1.4.2　傳感器融合 6
1.4.3　新應(yīng)用領(lǐng)域 9
1.5　參考文獻(xiàn) 10
第2章　情境感知計(jì)算 11
2.1　情境感知計(jì)算簡(jiǎn)介 11
2.1.1　情境感知基礎(chǔ)設(shè)施的交互級(jí)別 12
2.1.2　普適計(jì)算 13
2.1.3　普適計(jì)算面臨的挑戰(zhàn) 14
2.2　情境 15
2.2.1　計(jì)算情境 16
2.2.2　被動(dòng)與主動(dòng)情境 16
2.2.3　情境感知應(yīng)用程序 17
2.3　位置感知 17
2.4　定位算法 18
2.4.1　到達(dá)角 18
2.4.2　到達(dá)時(shí)間 19
2.4.3　到達(dá)時(shí)間差 20
2.4.4　接收信號(hào)強(qiáng)度 21
2.5　參考文獻(xiàn) 22
第3章　傳感器和執(zhí)行器 24
3.1　術(shù)語概述 24
3.2　傳感器生態(tài)系統(tǒng)概述 25
3.2.1　位置傳感器 25
3.2.2　接近傳感器 39
3.2.3　壓力傳感器 45
3.2.4　觸摸傳感器 48
3.2.5　生物傳感器 55
3.3　參考文獻(xiàn) 56
第4章　傳感集線器 58
4.1　傳感集線器簡(jiǎn)介 58
4.1.1　專用微控制器 59
4.1.2　基于應(yīng)用處理器的傳感集線器 59
4.1.3　帶微控制器的傳感集線器 59
4.1.4　基于FPGA的傳感集線器 59
4.2　具有微控制器的Atmel SAM D20傳感集線器 59
4.2.1　Cortex-M0 +處理器及其外圍設(shè)備 60
4.2.2　設(shè)備服務(wù)單元 62
4.2.3　電源管理單元 62
4.2.4　系統(tǒng)控制器 64
4.2.5　看門狗定時(shí)器 64
4.2.6　實(shí)時(shí)計(jì)數(shù)器 65
4.2.7　外部中斷控制器 66
4.2.8　串行通信接口 66
4.3　Intel Moorefield平臺(tái)（基于應(yīng)用處理器的傳感集線器） 67
4.4　帶微控制器的基于STMicro--electronics傳感器的集線器（LIS331EB） 72
4.5　參考文獻(xiàn) 80
第5章　電源管理 81
5.1　電源管理簡(jiǎn)介 81
5.2　ACPI電源狀態(tài) 82
5.2.1　ACPI全局電源狀態(tài) 82
5.2.2　ACPI睡眠狀態(tài) 83
5.2.3　ACPI設(shè)備電源狀態(tài) 83
5.3　傳感器、智能手機(jī)和平板電腦中的電源管理 85
5.3.1　Android Wakelock架構(gòu) 85
5.3.2　Windows連接待機(jī) 86
5.3.3　硬件自主電源門控 88
5.4　傳感器中的電源管理架構(gòu)示例 89
5.4.1　傳感器中的自主電源管理架構(gòu) 89
5.4.2　基于應(yīng)用的電源管理架構(gòu) 89
5.4.3　電源管理方案 94
5.5　典型傳感集線器中的電源管理 100
5.5.1　Atmel SAM G55G/SAM G55中的電源管理實(shí)例 102
5.5.2　Xtrinsic FXLC95000CL 104
5.6　參考文獻(xiàn) 106
第6章　軟件、固件與驅(qū)動(dòng)程序 107
6.1　軟件組件簡(jiǎn)介 107
6.2　Windows傳感器軟件堆棧 107
6.2.1　傳感器驅(qū)動(dòng)程序配置 108
6.2.2　傳感器類擴(kuò)展實(shí)現(xiàn) 109
6.2.3　傳感器狀態(tài) 111
6.2.4　傳感器融合 112
6.3　Android傳感器軟件堆棧 112
6.3.1　Android傳感器框架 113
6.3.2　硬件應(yīng)用層 114
6.3.3　Android傳感器類型和模式 115
6.3.4　Android傳感器融合/虛擬傳感器 117
6.4　傳感集線器軟件和固件架構(gòu) 118
6.4.1　Viper內(nèi)核 118
6.4.2　傳感器驅(qū)動(dòng)程序 118
6.4.3　傳感器HAL 119
6.4.4　傳感器核心 119
6.4.5　傳感器客戶端 122
6.4.6　協(xié)議接口 122
6.4.7　固件和應(yīng)用程序加載過程 123
6.4.8　情境感知框架 127
6.4.9　節(jié)能型固件架構(gòu) 128
6.5　參考文獻(xiàn) 129
第7章　傳感器驗(yàn)證和軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì) 131
7.1　驗(yàn)證策略和挑戰(zhàn) 131
7.2　通用驗(yàn)證階段 131
7.2.1　質(zhì)量和技術(shù)準(zhǔn)備設(shè)計(jì) 131
7.2.2　硅前仿真 132
7.2.3　原型 132
7.2.4　系統(tǒng)驗(yàn)證 133
7.2.5　模擬驗(yàn)證 133
7.2.6　兼容性驗(yàn)證 133
7.2.7　軟件/固件驗(yàn)證 133
7.2.8　生產(chǎn)資質(zhì) 133
7.2.9　硅調(diào)試 134
7.2.10　傳感集線器硅前驗(yàn)證 134
7.2.11　監(jiān)視器 135
7.2.12　檢查器 135
7.2.13　記分板 135
7.2.14　定序器 135
7.2.15　驅(qū)動(dòng)程序 135
7.2.16　傳感集線器原型 135
7.2.17　QEMU 136
7.2.18　FPGA平臺(tái) 136
7.3　傳感器測(cè)試卡解決方案 139
7.3.1　帶物理傳感器的測(cè)試板 139
7.3.2　軟件傳感模擬器 140
7.4　驗(yàn)證策略和概念 142
7.4.1　軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì) 142
7.4.2　矩陣驗(yàn)證和基于特征的驗(yàn)證 143
7.5　參考文獻(xiàn) 144
第8章　傳感器校準(zhǔn)和制造 145
8.1　校準(zhǔn)傳感器的動(dòng)機(jī) 145
8.2　供應(yīng)鏈利益相關(guān)方 145
8.2.1　傳感器供應(yīng)商 145
8.2.2　系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員 146
8.2.3　系統(tǒng)制造商 146
8.3　校準(zhǔn)過程 147
8.3.1　創(chuàng)建系統(tǒng)模型 147
8.3.2　分析誤差來源 147
8.3.3　設(shè)計(jì)校準(zhǔn)過程 147
8.3.4　動(dòng)態(tài)校準(zhǔn) 148
8.3.5　管理校準(zhǔn)過程和設(shè)備 148
8.4　單軸和多軸線性校準(zhǔn) 148
8.4.1　傳感器限制和非線性 149
8.4.2　校準(zhǔn)具有多個(gè)正交輸入的傳感器 149
8.4.3　校準(zhǔn)顏色傳感器 150
8.5　參考文獻(xiàn) 151
第9章　傳感器安全和位置隱私 152
9.1　移動(dòng)計(jì)算安全和隱私簡(jiǎn)介 152
9.2　傳感器安全 153
9.2.1　傳感器攻擊類型 153
9.2.2　傳感器數(shù)據(jù)安全 154
9.3　位置隱私 160
9.3.1　攻擊威脅類型 160
9.3.2　保護(hù)位置隱私 165
9.3.3　位置隱私保護(hù)方法 167
9.4　參考文獻(xiàn) 181
第10章　可用性 182
10.1　移動(dòng)計(jì)算的傳感器需求 182
10.1.1　操作系統(tǒng)標(biāo)志要求和傳感器支持 183
10.1.2　基于情境和位置的服務(wù) 186
10.1.3　基于傳感器的電源管理 187
10.1.4　基于傳感器的用戶交互 191
10.2　人機(jī)交互：手勢(shì)識(shí)別 194
10.3　傳感器使用 199
10.4　傳感器實(shí)例 201
10.5　參考文獻(xiàn) 205
第11章　傳感器應(yīng)用領(lǐng)域 206
11.1　傳感器應(yīng)用簡(jiǎn)介 206
11.2　增強(qiáng)現(xiàn)實(shí) 206
11.2.1　增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的硬件組件 207
11.2.2　增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的架構(gòu) 207
11.2.3　增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用 208
11.2.4　增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)中的傳感器融合 209
11.2.5　增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)中的深度傳感器 211
11.3　傳感器在汽車行業(yè)中的應(yīng)用 211
11.3.1　轉(zhuǎn)向扭矩傳感器 212
11.3.2　轉(zhuǎn)向角傳感器 214
11.3.3　助力轉(zhuǎn)向電機(jī)位置傳感器 215
11.4　傳感器在能量收集中的應(yīng)用 216
11.4.1　能量收集系統(tǒng)的組成 216
11.4.2　Net-Zero能源系統(tǒng) 217
11.4.3　能量收集的醫(yī)學(xué)應(yīng)用 220
11.5　傳感器在健康產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用 220
11.5.1　心率監(jiān)測(cè) 220
11.5.2　健康檢測(cè) 221
11.5.3　光纖健康傳感器 222
11.6　參考文獻(xiàn) 223