【致命干货】可穿戴计算与系统仿真

tive to others）可穿戴计算可以作为穿戴者之间的交流媒体。

　　Bass，L. 在CHI ’97 可穿戴式计算机专题讨论会的会议招集人报告中建议可穿戴式计算机应具备以下五个特征：

　　1） 可在运动状态下使用。

　　2） 使用WearComp 的同时可腾出双手或用手做其它的事。

　　3） WearComp 不应只是穿在身上，而应该成为衣物的一部分。

　　4） 穿戴者可进行控制。

　　5） 具有可持续性 constancy。

　　这五个建议的特征比较容易理解。

　　1.2 可穿戴计算机的初级结构和形态

　　目前，尽管可穿戴计算机产品已投入市场并有实际应用，但尚属处在初级阶段。现在的可穿戴计算机虽已初步具备以上的一些属性和功能，并能满足目前特殊应用领域的一些需求，但离前面提出的构想还相差甚远。

　　现阶段的可穿戴计算结构的最大特点是将微型化的电子器件（计算机、通讯和传感等微型器件）分布在身体的不同部位或嵌入（或编织）在衣物上，通过分布在人体和衣物上的网络连接起来。这只是可穿戴计算机的上层结构和形态，目前可穿戴计算机的底层体系结构主要还是嵌入式系统的，尽管可穿戴计算机的特有体系结构是该领域的重点课题，但目前还没有突破性的成果。

　　目前可穿戴计算机从构成方式或形态上可初步分为集中主机集中式和分布式两种。

　　1） 主机集中式系统将处理器、硬盘、通信和电源等主要模块都以某种形式集中封装的一个微型机壳内，可放在腰包、挎包或背心中，一般都采用单目或See Through 的双目头戴显示器，配有单手操作键盘（带鼠标）或手臂键盘、鼠标，语音装置，视频捕捉装置，位置和方位传感装置（如GPS， Gyro）等。这类系统主要采用目前已有的电子器件和计算机技术，设计出适合可穿戴计算的系统。这类系统是开放式的，可采用通用的桌面操作系统 window 98，2000， Xp和Linux 等。

　　目前这类可穿戴计算机已有不少研究性样机和商品化产品，也已在军事、航空、通信仓储和物流等领域投入实际应用。图1 为重庆大学设计和开发的第一代挎包式可穿戴计算机系统。

　　2） 分布式可穿戴计算机系统结构，将整个系统的计算、通信和传感等主要模块分布在衣物上或夹层之内，用所谓的身体网络和总线互联， 甚至采用"编织"电路的技术。MIT 的MIThril 是这类典型系统。这类系统只是处在研究阶段，还只能是在较简单的系统层次上实现，更没有商品化和实际应用。

　　2 可穿戴计算与系统仿真

　　可穿戴计算机作为一种崭新的计算模式肯定也会给系统仿真带来新的概念，促进形成新的系统仿真模式和技术。这应该引起我们的重视，积极研究基于可穿戴计算的系统仿真概念、特点、体系、技术和应用。

　　图 1 重庆大学研制的可穿戴计算机 Netdaily-I 的组成及穿戴示意图

　　2.1 研究背景

　　在 20 世纪90 年代中期，在国际上可穿戴计算机研究刚兴起时，就有人尝试在仿真应用中采用可穿戴计算机。例如，美国陆军仿真及训练指挥部（STRICOM）在那时开发了一套军事演练系统（AUGSIM），该系统在单兵级采用了"穿戴"在步兵身上的演练仿真器。和传统的基于虚拟现实（VR）技术的步兵演练仿真器不同，这种穿戴式步兵演练仿真器可以使得演练者能够在自由跑动中或匍匐前进中与仿真的战场实体（如士兵、坦克、地雷等）进行交互，大大提高了演练效果，降低了演练成本。

　　目前国际上对可穿戴仿真研究仍集中在个别应用研究上，主要结合增强现实技术应用于训练仿真，缺乏对可穿戴仿真的全面和系统的研究，还没有明确提出基于可穿戴计算仿真（或可穿戴仿真）的概念，没有一个明确、规范的定义，更没有给出可穿戴仿真本质特征、系统构架以及应用模式等。可穿戴计算在仿真领域的应用已引起国际学术界的关注，CNDS 2002 已将可穿戴计算机系统列为主题之一。

　　现有的计算机仿真平台大多是局限于某个物理位置（如单机仿真）或分散到多个不同的物理位置（如分布仿真），不具备移动性，尽管也有车载或机载的移动分布仿真，但这种移动性不是以人为中心移动的，和人是分离的，即不能很好地做到人到哪儿，仿真就跟到哪儿，因而难以应用于某些特殊的仿真场合，如人在特殊状态下（运动、工作、躺卧等）或在特殊环境下（狭窄空间、野外、高空、水下等）进行的仿真。随着可穿戴计算机的发展，基于可穿戴计算的仿真逐步成为解决上述问题的有效途径。

　　2.2 可穿戴仿真的概念及特点

明确可穿戴仿真的基本概念和特征是很必要的。本文将基于可穿戴计算的仿真简称为"可穿戴仿真"（Wearable Simulation），缩写为WS。可穿戴仿真要充分体现可穿戴