基于移動(dòng)終端高精度傳感器的運(yùn)動(dòng)打卡APP 的設(shè)計(jì)

劉曉忠

（蘇州高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校，江蘇 蘇州 215000）

關(guān)注我國青少年體質(zhì)健康發(fā)展是時(shí)代發(fā)展的需要，這也關(guān)系著國家的發(fā)展和民族興衰。[1]2007年《加強(qiáng)青少年體育增強(qiáng)青少年體質(zhì)意見》中指出：要“在全國推行億萬青少年陽光體育運(yùn)動(dòng)計(jì)劃，改善青少年體質(zhì)健康狀況”。目前億萬學(xué)生陽光體育運(yùn)動(dòng)正在全國范圍內(nèi)積極地開展，但是大學(xué)生也存在對于身體鍛煉和體育活動(dòng)的健身健康意識淡化的問題。[2]由此可見，對學(xué)生運(yùn)動(dòng)過程進(jìn)行監(jiān)督和效果評估有著很重要的現(xiàn)實(shí)意義。目前，注意到在大學(xué)生群體中，移動(dòng)終端設(shè)備十分普及，手機(jī)覆蓋率幾乎達(dá)到完全飽和。這就為利用移動(dòng)終端設(shè)備中的傳感器采集學(xué)生運(yùn)動(dòng)信息，再對信息進(jìn)行深度處理，從而對學(xué)生運(yùn)動(dòng)過程進(jìn)行監(jiān)督和效果評估創(chuàng)造了可能。本軟件以跑步運(yùn)動(dòng)為切入點(diǎn)，高校為目標(biāo)用戶群體，利用手機(jī)的GPS 和傳感器采集運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，對學(xué)生的運(yùn)動(dòng)過程進(jìn)行無人值守化的管理，軟件在試用過程中產(chǎn)生了良好的效果。

一、系統(tǒng)架構(gòu)

基于移動(dòng)終端高精度傳感器的運(yùn)動(dòng)打卡APP 采用Android 語言編寫了手機(jī)應(yīng)用端，采用C#編寫了服務(wù)器管理端，采用Java Script 編寫了網(wǎng)頁管理端。手機(jī)應(yīng)用端通過采集學(xué)生的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，形成學(xué)生某次運(yùn)動(dòng)的完整記錄，包括步數(shù)，時(shí)長，運(yùn)動(dòng)速度等。基于對這些運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的分析，開發(fā)了運(yùn)動(dòng)分析系統(tǒng)和數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，運(yùn)動(dòng)分析系統(tǒng)可以自動(dòng)檢測作弊行為、指定個(gè)性化運(yùn)動(dòng)計(jì)劃，設(shè)定地理圍欄；數(shù)據(jù)管理功能則主要用于對運(yùn)動(dòng)結(jié)果的綜合評估，比如與學(xué)校教務(wù)系統(tǒng)的靈活對接，與體育課程的成績評定結(jié)合，達(dá)到了智能化監(jiān)督和評定的效果。

系統(tǒng)總體架構(gòu)可分為三層：安卓交互層，平臺服務(wù)層，決策核心層。安卓交互層的主要功能有：信息管理，任務(wù)推送，智能分析，運(yùn)動(dòng)檢測，地理軌跡，運(yùn)動(dòng)社區(qū)。平臺服務(wù)層提供了云存儲和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。安卓交互層所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)存儲在這里，并可向下被決策核心層所訪問和管理。并將安卓端的一部分函數(shù)也放著云服務(wù)中，減輕了安卓端的cpu 和存儲器的負(fù)擔(dān)。決策核心層通過解析平臺服務(wù)層的數(shù)據(jù)，提供了數(shù)據(jù)分析，數(shù)據(jù)安全，決策系統(tǒng)和實(shí)時(shí)推送的功能。

二、主要軟件功能設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

（一）數(shù)據(jù)管理模塊

數(shù)據(jù)管理模塊運(yùn)行在服務(wù)器端，主要包括功能有學(xué)校管理，課程管理，學(xué)生管理，運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)管理等，能夠?qū)\(yùn)動(dòng)記錄、成績、規(guī)則進(jìn)行管理，并生成相應(yīng)的數(shù)據(jù)報(bào)表。數(shù)據(jù)管理靈活可配置，能夠快速對接學(xué)校其他系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)上報(bào)。

（二）運(yùn)動(dòng)檢測模塊

運(yùn)動(dòng)檢測模塊利用移動(dòng)終端的高精度傳感器，精準(zhǔn)里程、配速、步數(shù)等數(shù)據(jù)；利用了百度地圖開放平臺的鷹眼軌跡功能記錄用戶的運(yùn)動(dòng)軌跡，直觀展示學(xué)生運(yùn)動(dòng)全過程；利用數(shù)據(jù)分析技術(shù)，對軌跡和步數(shù)等數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)分析，初步判定作弊行為。計(jì)步算法在經(jīng)過優(yōu)化后，精準(zhǔn)性顯著優(yōu)于市面上的大多數(shù)同類APP，目前已經(jīng)申請專利。

（三）運(yùn)動(dòng)決策系統(tǒng)

運(yùn)動(dòng)決策系統(tǒng)是本系統(tǒng)的核心功能，主要實(shí)現(xiàn)的功能有地理圍欄，大數(shù)據(jù)分析，鍛煉提醒，天氣預(yù)報(bào)等。通過分析采集到的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，能夠得到相應(yīng)區(qū)域的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，并根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)理論能給出合理化建議。學(xué)校管理員可通過地理圍欄功能設(shè)置特定的運(yùn)動(dòng)區(qū)域，在該區(qū)域內(nèi)的跑步運(yùn)動(dòng)才是有效成績，并對超出范圍的運(yùn)動(dòng)者自動(dòng)提醒，這在很大程度上避免了意外情況的產(chǎn)生。

運(yùn)動(dòng)決策這個(gè)模塊的存在，使得為每個(gè)運(yùn)動(dòng)者私人定制運(yùn)動(dòng)計(jì)劃的目標(biāo)變?yōu)榱爽F(xiàn)實(shí)。通過收集用戶的自身情況，并且和當(dāng)?shù)氐倪\(yùn)動(dòng)人群特點(diǎn)相結(jié)合，可以精準(zhǔn)設(shè)定每日跑步任務(wù)，在用戶完成任務(wù)后還會(huì)獲得積分獎(jiǎng)勵(lì)，可以在運(yùn)動(dòng)社區(qū)模塊增加。目前，用戶可以設(shè)置三種運(yùn)動(dòng)模式：減肥，健身，改善情緒，三種運(yùn)動(dòng)模式都是基于運(yùn)動(dòng)學(xué)研究成果設(shè)計(jì)開發(fā)的。[3,4,5]

（四）運(yùn)動(dòng)社區(qū)模塊

有研究表明：男女生均喜歡與朋友一起鍛煉，其次是集體鍛煉，最不喜歡獨(dú)自鍛煉。[6]特別是在網(wǎng)絡(luò)社交日益普及的當(dāng)前，運(yùn)動(dòng)社區(qū)對于激勵(lì)學(xué)生堅(jiān)持運(yùn)動(dòng)具有很顯著的作用。運(yùn)動(dòng)社區(qū)模塊開發(fā)了實(shí)時(shí)排行榜，信息知識和推送，運(yùn)動(dòng)積分，學(xué)生交流，知識專題賽事活動(dòng)等功能。

三、結(jié)論

基于高精度傳感器和bmob 云服務(wù)，采用Android，JavaScript 和C++三種語言開發(fā)了適用于大學(xué)生的運(yùn)動(dòng)打卡app 和后臺管理軟件，該軟件實(shí)現(xiàn)了運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)檢測，運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)管理，個(gè)人運(yùn)動(dòng)計(jì)劃的分配，地理圍欄等多種主要功能。運(yùn)動(dòng)檢測模塊的計(jì)步算法具有一定的創(chuàng)新性。個(gè)人運(yùn)動(dòng)計(jì)劃的定制，結(jié)合了體育運(yùn)動(dòng)學(xué)的科研成果，可以實(shí)現(xiàn)通過分析每個(gè)人的身體情況和目標(biāo)智能分配運(yùn)動(dòng)任務(wù)的功能。體育運(yùn)動(dòng)正在得到人們的重視，而如何科學(xué)有效的規(guī)劃個(gè)人運(yùn)動(dòng)也成為了熱門話題，本軟件具有廣闊前景。