传感器常用算法

Ber_thaw99

一、在传感器使用中，我们常常需要对传感器数据进行各种整理，让应用获得更好的效果，以下介绍几种常用的简单处理方法：3 q" v" C: `4 M- |9 z* h# q& Q
9 n0 V6 k" Y/ {3 y& i4 t4 u8 n
( t* r: q$ d' j0 h, m* w) X9 s) a: V7 N* c/ F9 a4 b4 A  X+ H3 T* ~
1.加权平滑：平滑和均衡传感器数据，减小偶然数据突变的影响；- _& V7 J% @4 R
2.抽取突变：去除静态和缓慢变化的数据背景，强调瞬间变化；! |) V; M' @/ e+ Y0 t. Y
: X" v2 K5 ]( |3 Q3.简单移动平均线：保留数据流最近的K个数据，取平均值；0 N5 U& M4 K, I1 `0 l
  i: b9 c, S; v0 z, g' P$ i4 a. g( n$ k8 \; F4 ~1 F7 W" K

二、加权平滑
使用算法如下：
* z  C3 B4 H6 _' {: s（新值） = （旧值）*（1 - a） + X * a1 \- ]/ |3 S- p9 K
其中a为设置的权值，X为最新数据，程序实现如下：
& y( ?. e8 j9 k5 |/ nfloat ALPHA = 0.1f;
3 W# l) X! R" W& apublic void onSensorChanged(SensorEvent event){
1 z  Z: i+ |  E9 j- o9 _( s5 \x = event.values[0];
$ K7 E1 p5 o+ v+ uy = event.values[1];2 a" a1 m7 ^+ O/ R) `4 B
% a9 _. ~; e/ L! Uz = event.values[2];
mLowPassX = lowPass(x,mLowPassX);0 K9 @  L. a$ L. G) s) ^( R
) i" a9 j6 j& Y* XmLowPassY = lowPass(x,mLowPassY);
mLowPassZ = lowPass(x,mLowPassZ);
}
private float lowPass(float current,float last){$ n' ~% G% N( w. u# p! D
return last * (1.0f - ALPHA) + current * ALPHA;
. @( j0 o8 ^0 q$ z- ~3 }}) ]3 m6 L6 A0 F8 j" p
/ C7 ]% w* _* R" b- b+ M6 q3 D

% _/ V6 k4 g6 E' n三、抽取突变7 J5 r9 ?# C3 r' q
4 P* i- j2 G  Z8 m0 b采用上面加权平滑的逆算法。
. X% C+ g. `" o4 W; i" V
实现代码如下：" r; y( \( D$ M6 ~* w8 J. V
public void onSensorChanged(SensorEvent event){8 `. D) u+ @- k2 Q& l' _6 w, J
final float ALPHA = 0.8;: I$ e$ D, K" k- `4 q
6 S0 U7 \9 ?% d1 w, `0 {9 Ygravity[0] = ALPHA * gravity[0] + (1-ALPHA) * event.values[0];
" D: W5 L7 }/ F) I- K" g8 pgravity[1] = ALPHA * gravity[1] + (1-ALPHA) * event.values[1];! ~' ^, b. o! x8 u9 \5 m! \
1 y: ~# A. B) Bgravity[2] = ALPHA * gravity[2] + (1-ALPHA) * event.values[2];
filteredValues[0] = event.values[0] - gravity[0];
, R) M* e3 }, f2 l, TfilteredValues[1] = event.values[1] - gravity[1];
9 Z8 M) C7 q! mfilteredValues[2] = event.values[2] - gravity[2];
}
8 l1 v+ p5 V' U; a/ I; \% Z. M
  S7 z5 Y5 b; d& L# X8 D8 R9 w! G
8 b8 ~6 V9 a) H: w& Y四、简单移动平均线
保留传感器数据流中最近的K个数据，返回它们的平均值。k表示平均“窗口”的大小；8 W$ l2 i+ @, V8 O  ^! g
; ~! C" x) m6 ~3 R8 d9 c  V0 z$ Y. T% `
实现代码如下：4 x: \8 C3 |9 E& F2 o" m0 k( D2 v
: E& N: n) y( B+ T9 O' S; U: ppublic class MovingAverage{
, A) [  _* j' o6 L# ?private float circularBuffer[]; //保存传感器最近的K个数据# E6 i& b1 m, Y. K! l
private float avg; //返回到传感器平均值
private float sum; //数值中传感器数据的和9 D, n6 y7 }/ J
private float circularIndex; //传感器数据数组节点位置
private int count;
) q5 H1 o& M3 l9 H/ Bpublic MovingAverage(int k){- l' ]6 f- [5 r# C" e1 \( x' q
- B4 p' V" p( IcircularBuffer = new float[k];$ y2 ]( z8 Z: [  a( ~# b8 ~( A
3 \) {" A! n/ o7 h" m# i- ycount= 0;
circularIndex = 0;
avg = 0;
( e+ z! p, P) q' j+ Msum = 0;+ T, {( v4 g, t/ q% T  U1 H, R& I; ^. o
' q1 |2 {8 @6 h$ i/ r  u2 l: d& a}
public float getValue(){& R9 |; d2 x% Y1 L$ S
return arg;
}2 n& X' X4 r, W8 G5 G2 E
public long getCount(){5 _* @) \  M0 r; c2 v3 ]
return count;; }, E+ k4 n% p" ^
}
3 w. A% J/ w5 I' c8 u4 Cprivate void primeBuffer(float val){
for(int i=0;i<circularbuffer.length;++i){
circularBuffer = val;$ G  k: m% _& k
sum += val;
6 b5 ^' [$ q) I( P6 T# F}
. `3 z3 @$ N4 A! @; t( ]}
4 u: [$ s; w: @' Mprivate int nextIndex(int curIndex){
- M+ J0 d6 u# N0 P: g) t; qif(curIndex + 1 >= circularBuffer.length){! K3 }, K9 V# D1 G; M* I( k1 ~
+ g+ h3 I6 ]3 h2 Treturn 0;! ~( f$ W6 ^0 x3 R8 G% K
8 }3 Q' s6 b; N- o! k6 V7 Q}+ A4 d5 i7 S2 C$ }0 ~. X) T/ X6 J
return curIndex + 1;
}0 n+ N! w6 i/ h+ \
) y) i# R1 w' X# w& ipublic void pushValue(float x){- S) n2 B2 s2 R7 i5 o: r# M2 v
) G2 @: H8 |$ O4 X3 c' `if(0 == count++){
% M6 h1 `3 b' d% j( ]; {( XprimeBuffer(x);% X9 ]& }& ?/ }( |! J0 Z3 z6 q
4 t' b) F* T% h, s, |# |& S}/ k; D- m& B4 F6 h7 o' `' f) u
float lastValue = circularBuffer[circularIndex];
. W# M. L, a/ r2 x# M1 U+ @: EcircularBuffer[circularIndex] = x; //更新窗口中传感器数据
- m/ D( d$ Q# B* Q( d8 F1 n1 ksum -= lastValue; //更新窗口中传感器数据和& j. U0 B" c' g
sum += x;% B6 l9 q& S% L  \( L3 O- X
" ^# k: w3 y. u; I$ P- I6 a0 tavg = sum / circularBuffer.length; //计算得传感器平均值* s6 d9 v) ]5 ?3 L
( z$ J) P+ n- W9 j1 n! b, i- ncircularIndex = nextIndex(circularIndex);
) s0 d; \2 N! ]8 }0 z4 q}- h% h+ p+ O: X# F1 y  o% i* n
# J& d- r4 L) d3 k}
% }& r% G" x) ]0 Q* \* i, m. J
) I" n! Q9 {- \  u8 v) i
! z; ?1 r9 d  A3 S) C五、备注
参考资料：《Android传感器高级编程》3 D+ Y0 p* [& p1 _; k3 g
7 I7 t2 H1 @7 n: G* S; |