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1、-范文最新推荐-1 / 15健康监护系统中基于最长公共子序列的用户行为分析摘要随着老年人口的不断增长，很多老年人都可能因为他们年纪越来越大，或者本身就存在健康问题，而不得不需要受到其家人或监护人员的监护，但由于现代人多数都工作紧张或空闲时间少，无法全天监护老年人，当老年人发生意外时，很可能错过救助的最佳时机。因此，建立一个能够及时监测老年人是否发生异常行为的自治系统是非常必要的了。本文，研究在基于无线传感网络的健康监护系统中监测老年人的行为，尝试收集老年人的行为序列，然后通过最长公共子序列算法进行异常行为检测，一旦发生异常则立即报告给家人或监护人员。目前已经存在监测用户行为的系统，但存在侵犯用
2、户隐私的问题。因此，在本文中，我们并不采用视频或音频设备，而是使用简单、便宜的红外传感器收集行为事件，并且仅仅判断行为是否异常，而不需要判断用户的每个行为究竟是在做什么。9526在实验中，我们通过最长公共子序列比较的方法可以判断出收集到的用户行为序列是否异常，及时报知监护人员做出恰当的处理。同时，也研究了 3 种不同最长公共子序列算法的复杂度，实验证明使用基于矩阵搜索的动态规划算法是最佳的。本课题提出的采用简单的相似度比较检查异常行为的方法可以广泛的适用于家庭、医疗场所的监护系统中。关键词无线传感网络健康监护系统字符串匹配最长公共子序列异常行为检测毕业设计说明书（论文）外文摘要TitleAna
3、lysis of User Behavior Based on The LongestCommon Subsequence in Health Care SystemAbstractAs the increasing number of the elderly, more and more elderly people are likely to have a sudden behavioral change due to their aging or existing health problems,so there must -范文最新推荐-3 / 15need someone take
4、care of them all day long. However, because most modern people have the problem of working pressure or little leisure time, they cannot take care of the elderly all-day, so when an accident occurs, it is likely to miss the best time of rescuing. Therefore, it is necessary to have an autonomous syste
5、m that can monitor them in order to prevent emergent situation in advance. In this paper, we study human behavioral patterns of elderly who lives alone in a health monitoring system based on wireless sensor networks. We try to collect series of events for a persons behavior every day. And then, use
6、the longest common subsequence algorithm to detect the abnormal behavior. Once an exception occurs,the alarm should be immediately reported to family members or guardians. 目次1 引言 12 研究发展现状及技术背景 22.1 事件和行为序列 22.2 辅助生活环境中的无线传感网络 32.3 异常行为检测 133. 最长公共子序列匹配算法分析 153.1 穷举法 163.2 求解最长公共子序列长度问题的分析 163.3 求解最
7、长公共子序列问题的分析 214. 用户行为最长公共子序列匹配算法实现 244.1 限制匹配率的 Limited-LCS 算法定义 254.2 限制匹配率的 Limited-LCS 算法实现 25-范文最新推荐-5 / 155. 构造最长公共子序列算法的比较 256.实验与结果分析 306.1 异常行为检测的实验 306.2 LCS 算法的比较实验 346.3 实验结论 36结论 37致谢 38参 考 文 献 391.引言众所周知，中国是世界上的人口大国，但同时也是头号的老年人大国。随着社会的发展，人们在追求健康长寿的同时，更追求生活质量的提高。尽管现在养老基础设施日趋完善，依然不能满足日益增加
8、的需求，并且老年人更希望在家安度晚年，所以如何为独居老年人提供必要的健康看护，已成为一个迫切的社会问题。随着人工智能和计算机视觉领域研究的日益深入，目标跟踪及行为分析技术的不断发展，针对独居老年人的智能服务与及时监护等问题引起了人们的广泛关注，并成为一个新的研究热点。目前已有多家国外公司和高校从事老年人异常检测的研究。如 Oregon OHSU 的智能床技术 1，可以跟踪老年人的睡眠模式，检测用户的睡眠异常；Intel 面向老人的主动计算技术，预测老人的需求并主动提供服务，使用RFID 技术推测用户的日常行为模式；Honeywell 的健康监护系统对生命体征和日常行为进行远程监控等。但在国内这
9、方面的研究还刚刚起步，如中科院计算所的健康普适服务，以“创新的服务模式 ”为人民“适时”、“适地”地提供普遍适用的健康服务与医疗服务等。 -范文最新推荐-7 / 15如何通过对用户行为进行分析，来判断用户是否出现异常行为，针对这一问题，本文采用 LCS 算法进行相似度匹配来解决。本算法不但避免了额外的字符索引开销，成功提高了检索速率，并且由于在匹配的过程中就采用了基于 LCS 的度量模型，实现了动作序列的时间轴弹性匹配，保证较低的漏查率和误检率，并且在引入数据噪声的情况下，依然有着较高的正确性。2.研究发展现状及技术背景在
10、本节中，将会定义在整个工作中都会使用到的事件和行为序列，并描述整个系统的架构。异常行为检测能够应用到很多领域中，如盯梢系统、网络入侵检系统、健康监护系统。特别是在健康监护系统中，大多数研究人员都使用图像、视频、录音等检测异常行为，但是，绝大多数的老年人或者病人并不愿意受到这些设备的监测，因为这样侵犯了他们的个人隐私。因此，本文提出不使用视频、音频等设备，而是使用非侵犯性的无线传感网络系统。2.1 事件和行为序列传感器能够依附于物体之上，或者直接放置在特定的位置以检测行为人做的动作。例如放置在走廊上的传感器能够检测到人是否经过此处。在这个例子中传感器 ID 是传感器的位置和监测到的行为（人经过此
11、处） 。当传感器检测到行为时会将此时的时间戳记录下来，这个时间即为传感器被激化的时间。时间戳的格式是时：分：秒，时间戳也能表示出日期，格式为月/日/年。如果另一个传感器也检测到了某一行为，它也会记录下它被激化的时间。这里将前后两个传感器被激化时间的差值记为前一个传感器的持续时间。定义事件 为当传感器满足一定的条件时的响应，i是事件标识。每个事件是由传感器 ID、事件触发时间，持久性的三元组组成，即 。因为我们感兴趣的是多个连续事件的一个行为序列，而不是单个的某个事件，因此定义行为序列 为一系列的事件， -范文最新推荐-9 / 15图 1 无线传感网络体系结构2.2.3 无线传感网络的节点结构节
12、点是无线传感器网络的基本功能单元，典型的节点结构如图 2 所示，主要包括数据采集模块 ( 传感器、A/D 转换器) 、数据处理和控制模块( 微处理器、存储器) 、无线通信模块( 无线收发器) 和供电模块( 电池、能量转换器) 这 4 部分。数据采集模块负责监测区域内信息的采集和数据转换，传感器用于感知、获取外界的信息，被检测的物理信号决定了传感器的类型，A/D 转换器将物理信号转换为数字信号；数据处理和控制模块负责控制整个传感器节点的操作，微处理器负责协调节点各部分的工作，通常选用嵌入式 CPU；数据传输模块负责与其他传感器节点进行无线通信，交换控制消息和收发采集数据；供电模块为传感器节点提供
13、正常工作所必需的能量。 图 2 无线传感网络的节点结构2.2.4 无线传感网络的特点作为一种新型的网络，无线传感器网络主要有如下特点:(1) 电源能力局限性。节点通常由电池供电，每个节点的能源是有限的，一旦电池能量耗尽，节点就会停止正常工作。(2) 节点数量多。为了获取精确信息，在监测区域通常部署大量传感器节点，通过分布式处理大量采集的信息能够提高监测的精确度，降低对单个节点传感器的精度要求; 大量冗余节点的存在，使得系统具有很强的容错性能; 大量节点能够增大覆盖的监测区域，减少洞穴或盲区。(3) 动态拓扑。无线传感器网络是一个动态的网络，节点可以随处移动14; 某个节点可能会因为电池能量耗尽
14、或其他故障，退出网络运行; 也可能由于工作的需要而被添加到网络中。-范文最新推荐-11 / 15(4) 自组织网络。在无线传感器网络应用中，通常情况下传感器节点的位置不能预先精确设定。节点之间的相互邻居关系也不能预先知道，如通过飞机撒播大量传感器节点到面积广阔的原始森林中，或随意放置到人不可到达或危险的区域。这样就要求传感器节点具有自组织的能力，能够自动进行配置和管理。无线传感器网络的自组织性还要求能够适应网络拓扑结构的动态变化。 美国科学基金委员会 2003 年制定了无线传感器网络研究计划，研究领域涉及能感知有毒化学物、生物攻击等的传感器节点、分布环境下传感器网络的特性等问题。2005 年，对网络技术和系统的研究计划中，主要研究下一代可靠性高、安全的可扩展的网络、可编
