基于Android的體感傳感器應(yīng)用

摘 要：本文基于Android系統(tǒng)介紹了的體感傳感器的應(yīng)用。利用中間件技術(shù)實現(xiàn)了Android設(shè)備與業(yè)務(wù)服務(wù)器的通信；通過傳感器獲取原始數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的程序命令。該應(yīng)用系統(tǒng)具有時效性高、能耗低的特點，能應(yīng)用于不同工程領(lǐng)域。

關(guān)鍵詞：Andorid；傳感器

中圖分類號：TN929.53 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2014） 24-0000-01

本文設(shè)計了一種基于Android移動設(shè)備傳感器的體感應(yīng)用系統(tǒng).體感的基本概念在于人們可以很直接地使用肢體動作與周邊的裝置或環(huán)境互動，而無需使用任何復(fù)雜的控制設(shè)備便可以讓人們身臨其境地與內(nèi)容互動。Android移動體感的功能不僅僅局限于游戲，在結(jié)合情境感知的基礎(chǔ)上，可以將移動設(shè)備的體感方便地應(yīng)用到大部分的應(yīng)用程序中，如控制個人計算機（PC）上的演講稿翻頁、音樂切換等功能。

一、安卓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

安卓系統(tǒng)以Linux系統(tǒng)為核心，使用Java作為主要編程語言，在NDK的支持下也可使用C/C++進行編程。從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的角度看，安卓系統(tǒng)可分為4個層次：（1）內(nèi)核：內(nèi)核為上層提供安全、內(nèi)存管理、進程管理等服務(wù)，同時也作為硬件層和系統(tǒng)上層軟件之間的一個抽象層、橋梁通道；（2）函數(shù)庫和運行環(huán)境：函數(shù)庫提供了JAVA語言的部分功能。在庫中提供的API能被安卓系統(tǒng)中的組件調(diào)用，通過應(yīng)用程序框架為開發(fā)者進行支持；（3）應(yīng)用程序框架：專門為應(yīng)用程序的開發(fā)而設(shè)計的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，安卓程序員通過框架得以直接訪問核心應(yīng)用程序，以及系統(tǒng)API；（4）應(yīng)用程序集合：安卓系統(tǒng)自帶的一系列核心應(yīng)用程序集合，可提供綜合數(shù)字服務(wù)的相關(guān)功能。

二、系統(tǒng)設(shè)計

本系統(tǒng)采用C/S架構(gòu)，將PC或運行能力較強的計算設(shè)備作為服務(wù)器，負責與Android手機進行通信和發(fā)出指令操作。Android手機作為客戶端，引導(dǎo)用戶選擇相應(yīng)的傳感器種類。

（一）Android和服務(wù)器的通信。服務(wù)器和Android手機之間的通信需要解決的主要問題有：數(shù)據(jù)傳輸中穩(wěn)定性和高效性的把握、用戶操作模式的識別方法及用戶的動作量化方法。系統(tǒng)中服務(wù)器與客戶端利用Socket通過用戶數(shù)據(jù)包（UDP）協(xié)議進行通信，傳輸速度快，無延遲。在確定移動通信傳輸協(xié)議的基礎(chǔ)上，需要將移動設(shè)備的多點觸摸功能和傳感器功能融入到服務(wù)器強大的計算功能中。系統(tǒng)中通知狀態(tài)改變發(fā)送的消息格式是：state+n（state是固定的字符串，n是約定意義的數(shù)字）。

服務(wù)器端啟動的時候，將設(shè)置一個廣播地址段，利用此廣播地址初始化套接字在，并對9432端口進行監(jiān)聽。當收到連接請求時，利用授權(quán)模塊對連接請求的合法性進行驗證，服務(wù)器端將會向客戶端發(fā)送一個驗證數(shù)據(jù)，并將線程設(shè)置為阻塞狀態(tài)，等待客戶端的響應(yīng)。收到的客戶端響應(yīng)后，進行校驗。根據(jù)校驗結(jié)果決定是否連接或拒絕。連接成功后，服務(wù)器將開始接受并解析收到的命令集。系統(tǒng)中服務(wù)器與客戶端利用Socket通過用戶數(shù)據(jù)包（UDP）協(xié)議進行通信，傳輸速度快，無延遲。雖然UDP協(xié)議有數(shù)據(jù)包容易丟失、不能保證每個數(shù)據(jù)包準確無誤地傳到等問題，但對于運動體感的操作，用戶的動作產(chǎn)生的數(shù)據(jù)是連續(xù)的，即使丟掉部分的數(shù)據(jù)包對用戶體驗也無大礙。

系統(tǒng)中服務(wù)器與客戶端利用Socket通過用戶數(shù)據(jù)包（UDP）協(xié)議進行通信，傳輸速度快，無延遲。雖然UDP協(xié)議有數(shù)據(jù)包容易丟失、不能保證每個數(shù)據(jù)包準確無誤地傳到等問題，但對于運動體感的操作，用戶的動作產(chǎn)生的數(shù)據(jù)是連續(xù)的，即使丟掉部分的數(shù)據(jù)包對用戶體驗也無大礙。

（二）傳感器應(yīng)用。Android中的Sensor代表了所有傳感器，它通過SensorManager的getDefauhSensor（int type）方法來實現(xiàn)實例化，其中參數(shù)type用于標識不同的傳感器。所有傳感器的數(shù)值保存在SensorEvent.values[]中，values的長度和意義取決于當前的傳感器類型。體感控制器的操作包括3個過程：收集數(shù)據(jù)、判斷操作、發(fā)送通知。加速度數(shù)據(jù)從SensorEvent的values變量獲得，接著判斷這些數(shù)據(jù)是否構(gòu)成一次遙控操作。如果構(gòu)成操作，則發(fā)送通知給Pc端完成一次控制操作。

（三）監(jiān)控平臺設(shè)計。ZigBee無線通信模塊接收各個傳感器節(jié)的數(shù)據(jù)信息以及各個控制節(jié)點的感應(yīng)器工作狀態(tài)信息，利用內(nèi)置的協(xié)處理器傳遞給通信主芯片，服務(wù)器部分主要利用遠程數(shù)據(jù)庫以及Socket網(wǎng)絡(luò)編程實現(xiàn)。系統(tǒng)用模塊化編程，程序執(zhí)行后，首先服務(wù)器啟動串通信程序，接收底層的據(jù)和狀態(tài)信息，同時啟動Socket通信等待接收客戶端的命令，然后用定時器定時向所連接的客戶端發(fā)送數(shù)據(jù)、狀態(tài)信息，控制底層模塊工作，根據(jù)命令在PC機部分對底層部分實時進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計和繪圖操作，服務(wù)器部分選用SQL SEVER2000數(shù)據(jù)庫。底層控制部分主要包含通信模塊、環(huán)境參數(shù)采集模塊以及控制等3大模塊。通信模塊主要采用Zigbee無線通信協(xié)議同服務(wù)器的底層模塊進行近距離無線通信。

三、系統(tǒng)實現(xiàn)

隨著Android設(shè)備的日益普及和移動體感的廣泛應(yīng)用，利用Android平臺開發(fā)用戶體驗好的移動體感應(yīng)用顯得炙手可熱，文中利用Android移動設(shè)備的傳感器技術(shù)實現(xiàn)了移動體感應(yīng)用系統(tǒng)，它具有較好的用戶體驗。系統(tǒng)的設(shè)計思路是在整個系統(tǒng)架構(gòu)中部署一臺計算機，提供業(yè)務(wù)處理功能服務(wù)，與使用安卓系統(tǒng)的移動終端進行通信。智能終端設(shè)備作為管理其他設(shè)備的中控設(shè)備，提供管理界面和用戶接口，支持遠程控制、文件讀寫、指令反饋等功能。系統(tǒng)中，計算機連接網(wǎng)絡(luò)，所有的設(shè)備與計算機相連，它主要由在安卓系統(tǒng)的Activity中使用Bundle進行通信。使用安卓系統(tǒng)的移動終端設(shè)備進入系統(tǒng)后，由網(wǎng)絡(luò)偵測機構(gòu)（WIFI或射頻設(shè)備）主動發(fā)現(xiàn)設(shè)備，并邀請設(shè)備連入網(wǎng)絡(luò)，智能設(shè)備通過動態(tài)方式獲取一個IP地址，并在計算機的服務(wù)器列表中搜索其它可用設(shè)備服務(wù)，發(fā)現(xiàn)設(shè)備后選擇處于激活狀態(tài)的可用服務(wù)，并與之進行交互。使用安卓系統(tǒng)的移動終端與計算機之間使用套接字進行通信，計算機與外部可控設(shè)備之間使用串口或總線進行通信。終端設(shè)備通過點擊觸控的方式觸發(fā)預(yù)設(shè)的命令集，通過套接字接口將命令集表示發(fā)送到計算機服務(wù)器端，服務(wù)器解析該命令集標識并轉(zhuǎn)換成可控設(shè)備能夠識別的匯編指令信號，發(fā)送給外圍設(shè)備。

四、結(jié)束語

經(jīng)過在MOTO設(shè)備上的測試，客戶端與服務(wù)器端的連接時延在10秒內(nèi)，連接后的指令響應(yīng)時間小于5秒，基本能夠達到設(shè)計要求。系統(tǒng)在設(shè)計與實現(xiàn)中，已預(yù)置了與其他類型設(shè)備進行交互的接口，下一步將準備實現(xiàn)多種異構(gòu)設(shè)備之間的遠程交互。

參考文獻：

[1]陳益強.簡析Android系統(tǒng)的安全性能[J].信息系統(tǒng)工程，2011.