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本文分享如何从 Android或 iOS (我的手机是ios)移动设备收集加速度数据,并使用它来对行走步数进行计数。


1、设置移动设备

为了在 MATLAB中从移动设备接收数据,移动设备上安装和设置 MATLAB Mobile™ App。

Matlab从移动设备获取加速度数据对步数进行计数_移动设备

从 MATLAB Mobile 设置登录到 MathWorks® Cloud。

2、打开传感器

Matlab从移动设备获取加速度数据对步数进行计数_Time_02

设置对应的采样频率、数据输出地址等

Matlab从移动设备获取加速度数据对步数进行计数_数据_03

3、准备数据采集

点击start开始数据采集,人员四处走动记录所有三个轴上生成加速度变化。采集结束后,输入对应的文件名,结果会自动上传到matlab云

Matlab从移动设备获取加速度数据对步数进行计数_Time_04

Matlab从移动设备获取加速度数据对步数进行计数_移动设备_05


4、从matlab云下载数据

云地址:https://drive.matlab.com/files/

Matlab从移动设备获取加速度数据对步数进行计数_移动设备_06

5、检索记录的数据

clc
close all
clear
load('./sensor.mat')
t = Acceleration.Timestamp;
x = Acceleration.X;
y = Acceleration.Y;
z = Acceleration.Z;

6、绘制原始传感器数据

记录的所有三个轴的加速度数据可以一起绘制。

plot(t,a);
legend('X', 'Y', 'Z');
xlabel('Relative time (s)');
ylabel('Acceleration (m/s^2)');

Matlab从移动设备获取加速度数据对步数进行计数_Time_07

7、处理原始加速度数据

为了将每个时间点的 XYZ 加速度向量转换为标量值,计算其幅值。这使得无论设备方向如何,都可以检测到整体加速度的较大变化,例如行走步。

x = a(:,1);
y = a(:,2);
z = a(:,3);
mag = sqrt(sum(x.^2 + y.^2 + z.^2, 2));

绘制幅值是为了可视化加速度的总体变化。

plot(t,mag);
xlabel('Time (s)');
ylabel('Acceleration (m/s^2)');

Matlab从移动设备获取加速度数据对步数进行计数_移动设备_08

绘图显示加速度幅值不是零均值。从数据中减去均值将消除任何常量影响,如重力。

magNoG = mag - mean(mag);


plot(t,magNoG);
xlabel('Time (s)');
ylabel('Acceleration (m/s^2)');

Matlab从移动设备获取加速度数据对步数进行计数_移动设备_09

绘制的数据现在以零为中心,清楚地显示加速度幅值的峰值。每个峰值对应一个行走步。

8、对行走步进行计数

​findpeaks​​ 是 Signal Processing Toolbox 提供的一个函数,用于求加速度幅值数据的局部最大值。只有最小高度超过一倍标准差的峰值才被视为一个行走步。此阈值应通过试验来调整,以匹配人行走时移动的水平、地面的硬度等。

minPeakHeight = std(magNoG);


[pks,locs] = findpeaks(magNoG,'MINPEAKHEIGHT',minPeakHeight);
# 行走步数即求得的峰值数。
numSteps = numel(pks)

峰值位置可以通过加速度幅值数据可视化。

hold on;
plot(t(locs), pks, 'r', 'Marker', 'v', 'LineStyle', 'none');
title('Counting Steps');
xlabel('Time (s)');
ylabel('Acceleration Magnitude, No Gravity (m/s^2)');
hold off;

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