采集手机内置传感器数据到MATLAB进行实时算法设计的方法

matlab的旋律

本文介绍的方法能够实现将手机内置的加速度传感器、磁力计、角速度传感器、陀螺仪及GPS数据采集到MATLAB。这里也部分参考了http://www.ilovematlab.cn/thread-505864-1-1.html，非常感谢贴主inumo

1、硬件准备：手机（本文示例iphone7plus），电脑，且在同一局域网中；
2、软件准备：安卓/ios手机安装MATLABmobile（以下简称mobile）；
                      电脑安装MATLAB（R2014a以上版本，以下简称MATLAB），且需安装MATLAB Support Package for Android Sensors in MATLAB/MATLAB Support Package for Apple iOS  Sensors in MATLAB,直接在MATLAB的help文档可以搜索下载。

3、具体步骤：

    ①   在MATLAB中建立与mobile连接，MATLAB命令行输入connector on ，首次建立联系需要输入密码。

MATLAB输入输出如下：

>> connector on 123456
DNS name: SMD-1688
IP address: 192.125.107.68
Use this link to test the MATLAB Connector:
http://SMD-1688:31414/

If the test is successful, but MATLAB Mobile cannot connect,
your computer might have multiple IP addresses.  To determine
the correct one, see Determining the DNS Name or IP Address of a Computer.

DNS name为主机名，IPaddress为IP地址，但连接时应使用局域网中地址，如192.168.1.xxx，端口号默认为31415，但是也可能为其他的数字。

②  打开Mobile，点击右下侧的More，在点击选择setting,，然后点击Add a computer如图1

matlab的旋律

输入IP地址（电脑的局域网地址）及密码，端口，DNS ,然后点击Connect连接至电脑。

matlab的旋律

③   连接成功后，在MATLAB中创建一个mobiledev对象，MATLAB命令行输入m=mobiledev后，命令窗口显示：
>> m=mobiledev

m =

mobiledev with properties:

                   Connected: 1
                     Logging: 0
            InitialTimestamp: ''

   AccelerationSensorEnabled: 1
AngularVelocitySensorEnabled: 0
       MagneticSensorEnabled: 0
    OrientationSensorEnabled: 0
       PositionSensorEnabled: 0

Supported functions

其中 Connectd 只读，表示连接状态，1 连接，0未连接；InitialTimestamp只读，表示采集数据的起始时间信息，为空字符串时候表示采集还没开始。
   AccelerationSensorEnabled: 加速度传感器 1：表示采集 0：表示不采集
AngularVelocitySensorEnabled: 陀螺仪 1：表示采集 0：表示不采集
       MagneticSensorEnabled: 磁力计 1：表示采集 0：表示不采集
    OrientationSensorEnabled: 方向传感器 1：表示采集 0：表示不采集
       PositionSensorEnabled: GPS 1：表示采集 0：表示不采集

还有一个非常重要的参数，就是采集信号的采样率m.SampleRate，默认是10Hz,最高值为100Hz,可以设置的范围为0-100Hz。

④  开始/结束数据采集及传感器数值获取。

     控制采集过程的方法有两种，分布在pc端和mobile端：

      ● pc MATLAB：m.Logging = 1，开始采集，m.Logging = 0 结束采集,这里也为编程实现自动控制提供了便捷；

      ● mobile MATLAB：点击Start Sending开始采集，点击Stop Sending结束采集。

获取当前加速度传感器数值，可在命令行输入m. Acceleration来获得，其他传感器如AngularVelocity、Orientation、MagneticField等类似。

      具体可用properties（m）查看mobiledev的所有属性，或查看帮助文档中的介绍

下图中给出连接时mobile 端传感器的选项图，点亮的图标为选中采集传感器数据，否则不采集对应传感器的数据。

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⑤  获取整个采集过程中的所有值（即m.Logging = 1时开始）。在采集结束后，可以通过
[acc,tacc] = accellog(m);%获取整个采集过程中加速度传感器的值，以及从0开始，单位为秒的时间信息tacc
[av, tav] = angvellog(m);%获取整个采集过程中陀螺仪的值，以及从0开始，单位为秒的时间信息tacc
[mg,tmg] = magfieldlog(m);%获取整个采集过程中磁力计的值，以及从0开始，单位为秒的时间信息tacc
[oi, toi] = orientlog(m);%获取整个采集过程中方向传感器的值，以及从0开始，单位为秒的时间信息tacc
[ps,tps] = poslog(m);%获取整个采集过程中GPS的值，以及从0开始，单位为秒的时间信息tacc
然后可以进行数据处理操作。
discardlogs(m);%清楚各对应传感器的历史数据，时间轴设定当前时刻为0.

⑥  采集过程结束后，清除变量并断开连接，在命令行输入:
clear m
connector off

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说了这么多，直接上实时采集加速度传感器数据的gui程序，之前用加速度数据测试了一下计步算法，GUI上面的统计步数的窗口也保留下来了，可以忽略。其中示例程序采用了定时器，采样率为25Hz，不过也有一个比较困惑的问题，数据采集时，数据长度为45和50（25Hz采样率每两秒的长度应为50）交替，理论上来说应该每次都丢失了5组数据，即5/25=0.2秒=200毫秒。有这方面兴趣的朋友可以一起研究这个问题。