传感器算法处理:加权平滑\简单移动平均线\抽取突变

通过利用先进的传感器库,智能手机和平板OEM厂商就能让开发者能够追踪智能手机和用户的移动轨迹。通过观察移动轨迹,应用程序就能让用户与设备以创新、方便的手势进行交互。例如,当用户把手机放在耳朵旁边的时候,程序就能自动接收音频指令。

然而,最流行的移动应用程序却不常用到传感器。应用程序开发者说用传感器很难,没错,这是因为传感器是用来度量物理环境的,但没有好的想法或用法,这些测量经常没有意义。

现在,传感器厂商意识到了算法和软件才是产品最基本的要素。独立的固件开发者开发了传感器库,不但能保持传感器处在校准状态从而提供准确的导航,还能减轻外界电磁干扰造成的影响。

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:

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;

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;

3.简单移动平均线:保留数据流最近的K个数据,取平均值;

二、加权平滑

使用算法如下:

(新值) = (旧值)*(1 - a) + X * a其中a为设置的权值,X为最新数据,程序实现如下:

float ALPHA = 0.1f;

public void onSensorChanged(SensorEvent event){

x = event.values[0];

y = event.values[1];

z = event.values[2];

mLowPassX = lowPass(x,mLowPassX);

mLowPassY = lowPass(x,mLowPassY);

mLowPassZ = lowPass(x,mLowPassZ);

}

private float lowPass(float current,float last){

return last * (1.0f - ALPHA) + current * ALPHA;

}

三、抽取突变

采用上面加权平滑的逆算法。实现代码如下:

public void onSensorChanged(SensorEvent event){

final float ALPHA = 0.8;gravity[0] = ALPHA * gravity[0] + (1-ALPHA) * event.values[0];

gravity[1] = ALPHA * gravity[1] + (1-ALPHA) * event.values[1];

gravity[2] = ALPHA * gravity[2] + (1-ALPHA) * event.values[2];filteredValues[0] = event.values[0] - gravity[0];

filteredValues[1] = event.values[1] - gravity[1];

filteredValues[2] = event.values[2] - gravity[2];

}

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;

实现代码如下:

public class MovingAverage{

private float circularBuffer[]; //保存传感器最近的K个数据

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

private float circularIndex; //传感器数据数组节点位置

private int count;public MovingAverage(int k){

circularBuffer = new float[k];

count= 0;

circularIndex = 0;

avg = 0;

sum = 0;

}

public float getValue(){

return arg;

}

public long getCount(){

return count;

}

private void primeBuffer(float val){

for(int i=0;i《circularbuffer.length;++i){

circularBuffer[i] = val;

sum += val;

}

}

private int nex  TI ndex(int curIndex){

if(curIndex + 1 》= circularBuffer.length){

return 0;

}

return curIndex + 1;

}

public void pushValue(float x){

if(0 == count++){

primeBuffer(x);

}

float lastValue = circularBuffer[circularIndex];

circularBuffer[circularIndex] = x; //更新窗口中传感器数据

sum -= lastValue; //更新窗口中传感器数据和

sum += x;

avg = sum / circularBuffer.length; //计算得传感器平均值

circularIndex = nex  TI ndex(circularIndex);

}

}

传感器算法处理:加权平滑\简单移动平均线\抽取突变_设计制作_嵌入式技术
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