Android

Question

我正在尝试使用智能手机的加速度计构建一个用于跌倒检测的应用程序作为学校项目（所以我还有很多地方需要改进）。我正在做一些研究，我通过一些计算发现了这个 article，所以我试图将它们转换成一些代码。

我向一位朋友求助，他向我解释了如何进行这些计算。但考虑到我高中毕业已经几年了，而且我的数学也不是很好，我肯定我做错了一些事情。所以我期待有人能帮助我。

这是我需要的和我已经拥有的，以防有人发现任何错误。

return Math.abs(x) + Math.abs(y) + Math.abs(z);

    double anX = this.accelerometerValues.get(size -2).get(AccelerometerAxis.X) * this.accelerometerValues.get(size -1).get(AccelerometerAxis.X);
    double anY = this.accelerometerValues.get(size -2).get(AccelerometerAxis.Y) * this.accelerometerValues.get(size -1).get(AccelerometerAxis.Y);
    double anZ = this.accelerometerValues.get(size -2).get(AccelerometerAxis.Z) * this.accelerometerValues.get(size -1).get(AccelerometerAxis.Z);
    double an = anX + anY + anZ;

    double anX0 = Math.pow(this.accelerometerValues.get(size -2).get(AccelerometerAxis.X), 2);
    double anY0 = Math.pow(this.accelerometerValues.get(size -2).get(AccelerometerAxis.Y), 2);
    double anZ0 = Math.pow(this.accelerometerValues.get(size -2).get(AccelerometerAxis.Z), 2);
    double an0 = Math.sqrt(anX0 + anY0 + anZ0);

    double anX1 = Math.pow(this.accelerometerValues.get(size -1).get(AccelerometerAxis.X), 2);
    double anY1 = Math.pow(this.accelerometerValues.get(size -1).get(AccelerometerAxis.Y), 2);
    double anZ1 = Math.pow(this.accelerometerValues.get(size -1).get(AccelerometerAxis.Z), 2);
    double an1 = Math.sqrt(anX1 + anY1 + anZ1);

    double a = an / (an0 * an1);

    return (Math.pow(Math.cos(a), -1)) * (180 / Math.PI);

    double aX = this.accelerometerValues.get(0).get(AccelerometerAxis.X) * this.accelerometerValues.get(3).get(AccelerometerAxis.X);
    double aY = this.accelerometerValues.get(0).get(AccelerometerAxis.Y) * this.accelerometerValues.get(3).get(AccelerometerAxis.Y);
    double aZ = this.accelerometerValues.get(0).get(AccelerometerAxis.Z) * this.accelerometerValues.get(3).get(AccelerometerAxis.Z);

    double a0 = aX + aY + aZ;

    double a1 = (Math.sqrt(Math.pow(aX, 2)) + Math.sqrt(Math.pow(aY, 2)) + Math.sqrt(Math.pow(aZ, 2)));

    return (Math.pow(Math.cos(a0 / a1), -1)) * (180 / Math.PI);

我从第二次和第三次计算中得到相同的 return，但似乎都不是预期的结果，但我找不到我做错了什么。

这是 class 的代码，了解更多详情

import android.app.IntentService;
import android.app.Service;
import android.content.Context;
import android.content.Intent;
import android.hardware.Sensor;
import android.hardware.SensorEvent;
import android.hardware.SensorEventListener;
import android.hardware.SensorManager;
import android.os.IBinder;
import android.support.annotation.Nullable;
import android.support.annotation.VisibleForTesting;
import android.util.Log;
import android.widget.Toast;

import com.google.gson.Gson;
import com.google.gson.GsonBuilder;

import java.util.ArrayList;
import java.util.HashMap;
import java.util.List;
import java.util.Map;

import br.com.aimcol.fallalertapp.activity.FallNotificationActivity;
import br.com.aimcol.fallalertapp.model.Elderly;
import br.com.aimcol.fallalertapp.model.Person;
import br.com.aimcol.fallalertapp.model.User;
import br.com.aimcol.fallalertapp.util.AccelerometerAxis;
import br.com.aimcol.fallalertapp.util.RuntimeTypeAdapterFactory;

public class FallDetectionService extends IntentService implements SensorEventListener {


    private static final int ACCELEROMETER_SAMPLING_PERIOD = 1000000;
    private static final double CSV_THRESHOLD = 23;
    private static final double CAV_THRESHOLD = 18;
    private static final double CCA_THRESHOLD = 65.5;

    private SensorManager mSensorManager;
    private Sensor mAccelerometer;
    private User user;
    private Gson gson;

    private Long lastSentInMillis;
    private Long minTimeToNotifyAgain = 3000000L;

    private List<Map<AccelerometerAxis, Double>> accelerometerValues = new ArrayList<>();


    public FallDetectionService() {
        super(".FallDetectionService");
    }

    /**
     * Creates an IntentService.  Invoked by your subclass's constructor.
     *
     * @param name Used to name the worker thread, important only for debugging.
     */
    public FallDetectionService(String name) {
        super(name);
    }

    @Override
    public void onCreate() {
        super.onCreate();
    }

    @Override
    public IBinder onBind(Intent intent) {
        // TODO: Return the communication channel to the service.
        throw new UnsupportedOperationException("Not yet implemented");
    }

    @Override
    public final void onAccuracyChanged(Sensor sensor,
                                        int accuracy) {
    }

    @Override
    public void onSensorChanged(SensorEvent event) {
        // Axis of the rotation sample, not normalized yet.
        double x = event.values[0];
        double y = event.values[1];
        double z = event.values[2];

        if (this.isFallDetected(x, y, z)) {
            if (this.isOkayToNotifyAgain()) {
                this.lastSentInMillis = System.currentTimeMillis();
                Toast.makeText(this, "Fall", Toast.LENGTH_LONG).show();
                FallNotificationActivity.startFallNotificationActivity(this, this.gson.toJson(this.user));
            }
        }
    }

    private boolean isFallDetected(double x,
                                double y,
                                double z) {

        double acceleration = this.calculateAcceleration(x, y, z);// - SensorManager.GRAVITY_EARTH;
        this.addAccelerometerValuesToList(x, y, z, acceleration);

        String msg = new StringBuilder("x: ").append(x).append(" y: ").append(y).append(" z: ").append(z).append(" acc: ").append(acceleration).toString();
        Log.d("FDS-Acc-Values", msg);

        if (acceleration > CSV_THRESHOLD) {
//            double angleVariation = this.calculateAngleVariation();
//            if (angleVariation > CAV_THRESHOLD) {
//                double changeInAngle = this.calculateChangeInAngle();
//                if (changeInAngle > CCA_THRESHOLD) {
                    Log.d("FDS-Fall-Happened", msg);
                   return true;
//                }
//            }
        }
        return false;
    }

    private void addAccelerometerValuesToList(double x,
                                              double y,
                                              double z,
                                              double acceleration) {
        if(this.accelerometerValues.size() >= 4) {
            this.accelerometerValues.remove(0);
        }
        Map<AccelerometerAxis, Double> map = new HashMap<>();
        map.put(AccelerometerAxis.X, x);
        map.put(AccelerometerAxis.Y, y);
        map.put(AccelerometerAxis.Z, z);
        map.put(AccelerometerAxis.ACCELERATION, acceleration);
        this.accelerometerValues.add(map);
    }

    private double calculateAcceleration(double x,
                                         double y,
                                         double z) {
        return Math.abs(x) + Math.abs(y) + Math.abs(z);
    }

    private double calculateAngleVariation() {
        int size = this.accelerometerValues.size();
        if (size < 2){
            return -1;
        }

        double anX = this.accelerometerValues.get(size -2).get(AccelerometerAxis.X) * this.accelerometerValues.get(size -1).get(AccelerometerAxis.X);
        double anY = this.accelerometerValues.get(size -2).get(AccelerometerAxis.Y) * this.accelerometerValues.get(size -1).get(AccelerometerAxis.Y);
        double anZ = this.accelerometerValues.get(size -2).get(AccelerometerAxis.Z) * this.accelerometerValues.get(size -1).get(AccelerometerAxis.Z);
        double an = anX + anY + anZ;

//        double an = this.accelerometerValues.get(size -2).get(AccelerometerAxis.ACCELERATION) * this.accelerometerValues.get(size -1).get(AccelerometerAxis.ACCELERATION);

        double anX0 = Math.pow(this.accelerometerValues.get(size -2).get(AccelerometerAxis.X), 2);
        double anY0 = Math.pow(this.accelerometerValues.get(size -2).get(AccelerometerAxis.Y), 2);
        double anZ0 = Math.pow(this.accelerometerValues.get(size -2).get(AccelerometerAxis.Z), 2);
        double an0 = Math.sqrt(anX0 + anY0 + anZ0);

        double anX1 = Math.pow(this.accelerometerValues.get(size -1).get(AccelerometerAxis.X), 2);
        double anY1 = Math.pow(this.accelerometerValues.get(size -1).get(AccelerometerAxis.Y), 2);
        double anZ1 = Math.pow(this.accelerometerValues.get(size -1).get(AccelerometerAxis.Z), 2);
        double an1 = Math.sqrt(anX1 + anY1 + anZ1);

        double a = an / (an0 * an1);

        return (Math.pow(Math.cos(a), -1)) * (180 / Math.PI); //cosseno inverso? Ou cosseno ^-1?
    }

    private double calculateChangeInAngle() {
        int size = this.accelerometerValues.size();
        if (size < 4){
            return -1;
        }
        double aX = this.accelerometerValues.get(0).get(AccelerometerAxis.X) * this.accelerometerValues.get(3).get(AccelerometerAxis.X);
        double aY = this.accelerometerValues.get(0).get(AccelerometerAxis.Y) * this.accelerometerValues.get(3).get(AccelerometerAxis.Y);
        double aZ = this.accelerometerValues.get(0).get(AccelerometerAxis.Z) * this.accelerometerValues.get(3).get(AccelerometerAxis.Z);

        double a0 = aX + aY + aZ;

        double a1 = (Math.sqrt(Math.pow(aX, 2)) + Math.sqrt(Math.pow(aY, 2)) + Math.sqrt(Math.pow(aZ, 2)));

        return (Math.pow(Math.cos(a0 / a1), -1)) * (180 / Math.PI);
    }

    @Override
    protected void onHandleIntent(@Nullable Intent intent) {
        if (this.user == null) {
            String userJson = intent.getStringExtra(User.USER_JSON);
            this.user = this.gson.fromJson(userJson, User.class);
        }
    }

    @Override
    public int onStartCommand(Intent intent,
                              int flags,
                              int startId) {

        if (this.gson == null) {
            RuntimeTypeAdapterFactory<Person> runtimeTypeAdapterFactory = RuntimeTypeAdapterFactory
                    .of(Person.class, "type")
                    .registerSubtype(Elderly.class, Elderly.class.getSimpleName());
            this.gson = new GsonBuilder().registerTypeAdapterFactory(runtimeTypeAdapterFactory).create();
        }

        if (this.user == null) {
            String userJson = intent.getStringExtra(User.USER_JSON);
            this.user = this.gson.fromJson(userJson, User.class);
        }

        this.mSensorManager = (SensorManager) super.getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE);
        this.mAccelerometer = this.mSensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_ACCELEROMETER);
        if (this.mAccelerometer == null) {
            throw new RuntimeException("Acelerometro não encontrado");
        }

        this.mSensorManager.registerListener(this, this.mAccelerometer, ACCELEROMETER_SAMPLING_PERIOD);

        return Service.START_STICKY;
    }

    private boolean isOkayToNotifyAgain() {
        return this.lastSentInMillis == null || (this.lastSentInMillis + this.minTimeToNotifyAgain) < System.currentTimeMillis();
    }

    public static void startFallDetectionService(String userJson,
                                                 Context context) {

        Intent fallDetectionServiceIntent = new Intent(context, FallDetectionService.class);
        fallDetectionServiceIntent.putExtra(User.USER_JSON, userJson);
        context.startService(fallDetectionServiceIntent);
    }

    @VisibleForTesting(otherwise = VisibleForTesting.PRIVATE)
    protected boolean testFallDetection(List<Map<AccelerometerAxis, Double>> values) {
        for (Map<AccelerometerAxis, Double> value : values) {
            if (this.isFallDetected(
                    value.get(AccelerometerAxis.X),
                    value.get(AccelerometerAxis.Y),
                    value.get(AccelerometerAxis.Z))) {

                return true;
            }
        }
        return false;
    }
}

Ps：抱歉，如果我有什么不对的地方。英语不是我的第一语言，我有点生疏。

Ps2：对不起我的变量名。

Ps3：代码在 github 上，如果您想查看其余代码，或者如果您不想在此处发布回复，而是想提出拉取请求什么的，随意。

Answer 1

这个问题可能不适合这里。 SO 不是一个代码审查网站。

这里有一些要考虑的评论：

您列出的第一个公式不是您在代码中表达的内容。公式中没有平方根或平方和，但出于某种原因将它们放入代码中。文章说SV应该是直线加速度矢量各分量的绝对值之和。那不是你的代码所说的。
第二个公式中的 n 和 n+1 的含义我不清楚。那些是连续的时间点吗？两个向量的点积很容易计算——但是对于哪两个向量呢？
第三个公式需要四秒内加速度矢量的平均值 window。我没有看到任何地方这样做。平均值中涉及的向量数量取决于您的采样率。

我建议您多读几遍这篇文章。

我还建议您将它们封装到函数中，并为它们编写一些好的单元测试。看看你能否重现论文中的结果。

Android - 加速度计跌倒检测算法

Android - Accelerometer fall detection algorithm

java

algorithm

math

accelerometer