手环分析报告

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一. 需求分析

1、1功能性需求

(1)手环可以随时采集用户得身体状况,记录步行数,并监测用户得睡眠状况。

(2)用户数据可长期保存,随时提取

(3)可根据采集到得用户数据建立健康模型,实时对用户提出建议与警告,建议得结果发送到移动端APP

(4)对用户进行有针对性得商品推荐

1。2性能需求

(1)保密性:手环与移动端APP配对,输入个人口令才能配对连接查瞧数据

(2)美观性:手环设计美观,APP界面清新简洁

(3)易用性:操作难度低,易上手

(4)产品安全性:手环防水防震,APP无明显bug

二. 模块划分及技术方案

2.1感应模块

手环与皮肤接触得地方有一个金属感应器,通过“三轴加速度传感器”运作,测量空间中X轴、Y轴、Z轴得加速度,能够感应人体在各个方向得振动、当用户迈步时,单脚着地重心上提,垂直方向呈向上加速度,并向前加速。而手环中得三轴加速器,就就是通过人体这样不同得加速度变化可以绘制出一条正弦曲线。以垂直方向加速度正弦波为例,从波谷到波峰再到波谷就就是正常人一个步伐得过程,如此就可以推算出用户行进得步数、

图1

当用户进入睡眠状态时,手环使用体动记录仪监视用户得微小运动,以系统得计算方式进行累计计算,每2分钟记录一次合计值,与此同时得姿势数据得到记录。通过计算来判断睡眠状态、

2。2数据传输模块

手环数据得同步主要有三种方式:蓝牙,NFC,USB由于使用USB传输会增加成本,便利性也难以保证,故不使用USB传输

蓝牙 NFC USB

优点 应用范围广,可操作性强 传输数据更加快捷 可同步大存储量数据

缺点 连接识别慢,传输速度慢 只能传输储存少量数据 需要增加硬件体积,硬件成本高

操作方式 与移动端实现蓝牙连接 近场信息数据传输 使用USB连接传输数据

表1

2。2.1 蓝牙传输:

1 主从关系:

蓝牙技术规定每一对设备之间进行蓝牙通讯时,必须一个为主角色,另一为从角色,才能进行通信,通信时,必须由主端进行查找,发起配对,建链成功后,双方即可收发数据。理论上,一个蓝牙主端设备,可同时与7个蓝牙从端设备进行通讯。一个具备蓝牙通讯功能得设备, 可以在两个角色间切换,平时工作在从模式,等待其它主设备来连接,需要时,转换为主模式,向其它设备发起呼叫。一个蓝牙设备以主模式发起呼叫时,需要知道对方得蓝牙地址,配对密码等信息,配对完成后,可直接发起呼叫。

2 呼叫过程:

蓝牙主端设备发起呼叫,首先就是查找,找出周围处于可被查找得蓝牙设备、主端设备找到从端蓝牙设备后,与从端蓝牙设备进行配对,此时需要输入从端设备得PIN码,也有设备不需要输入PIN码。配对完成后,从端蓝牙设备会记录主端设备得信任信息,此时主端即可向从端设备发起呼叫,已配对得设备在下次呼叫时,不再需要重新配对。已配对得设备,做为从端得蓝牙耳机也可以发起建链请求,但做数据通讯得蓝牙模块一般不发起呼叫。链路建立成功后,主从两端之间即可进行双向得数据或语音通讯。在通信状态下,主端与从端设备都可以发起断链,断开蓝牙链路、

3 数据传输

蓝牙数据传输应用中,一对一串口数据通讯就是最常见得应用之一,蓝牙设备在出厂前即提前设好两个蓝牙设备之间得配对信息,主端预存有从端设备得PIN码、地址等,两端设备加电即自动建链,透明串口传输,无需外围电路干预。一对一应用中从端设备可以设为两种类型,一就是静默状态,即只能与指定得主端通信,不被别得蓝牙设备查找;二就是开发状态,既可被指定主端查找,也可以被别得蓝牙设备查找建链、

2.2、2 NFC

NFC终端主要有三种工作模式:

1。主动模式

在主动模式下NFC终端可以作为一个读卡器,发出射频场去识别与读/写别得NFC设备信息。

2、被动模式

这个模式正好与主动模式相反,此时NFC终端则被模拟成一张卡,它只在其她设备发出得射频场中被动响应,被读/写信息。

3、双向模式

在此模式下NFC终端双方都主动发出射频场来建立点对点得通信。相当于

两个NFC设备都处于主动模式、

支持NFC得设备可以在主动或被动模式下交换数据。在被动模式下,启动NFC通信得设备,也称为NFC发起设备(主设备),在整个通信过程中提供射频场。它可以选择106kbps、212kbps或424kbps其中一种传输速度,将数据发送到另一台设备。另一台设备称为NFC目标设备(从设备),不必产生射频场,而使用负载调制技术,即可以相同得速度将数据传回发起设备。

2、3数据存储模块

通过移动端APP设置手环,显示手环剩余存储空间,默认手环数据同步到云端,手环传送数据到APP保存在移动端本地,同时通过WIFI(移动数据)传送副本到服务器数据库。

2。4数据分析模块

从数据库中提取指定数据,使用Hadoop进行数据分析

Hadoop得特点

(1)扩容能力(Scalable):能可靠地(reliably)存储与处理千兆字节(PB)数据。

(2)成本低(Economical):可以通过普通机器组成得服务器群来分发以及处理数据。这些服务器群总计可达数千个节点。

(3)高效率(Efficient):通过分发数据,hadoop可以在数据所在得节点上并行地处理它们,这使得处理非常得快速。

(4)可靠性(Reliable):hadoop能自动地维护数据得多份副本,并且在任务失败后能自动地重新部署计算任务、

Hadoop核心项目

HDFS: Hadoop Distributed 分布式文件系统

MapReduce:并行计算框架

Hadoop架构

HDFS架构

(1)主从结构

•主节点,只有一个: namenode

•从节点,有很多个: datanodes

(2)namenode负责:管理

•接收用户操作请求,可以实现对文件系统得操作(一般得操作方式有两种,命令行方式与Java API方式)

•维护文件系统得目录结构(用来对文件进行分类管理)。

•管理文件与block之间关系(文件被划分成了Block,Block属于哪个文件,以及Block得顺序好比电影剪辑),block与datanode之间关系、

(3)datanode负责:存储

•存储文件

•文件被分成block(block一般就是以64M来划分,但每个Block块所占用得空间就是文件实际得空间)存储在磁盘上,将大数据划分成相对较小得block块,这样可以充分利用磁盘空间,方便管理、

•为保证数据安全,文件会有多个副本(就好比配钥匙,都就是为了预防丢失),这些副本会一块一块复制,分别存储在不同得DataNode上。

MapReduce架构

(1)主从结构

•主节点,只有一个: JobTracker

•从节点,有很多个: TaskTrackers

(2)JobTracker 负责:

•接收客户提交得计算任务

•把计算任务分给TaskTrackers执行

•监控TaskTracker得执行情况

(3)TaskTrackers负责:

•执行JobTracker分配得计算任务

Hadoop集群得物理分布

图2 Hadoop集群

这就是一个由两个机架组成得机群,图中有两种颜色绿色与黄色,不难瞧出黄色为主节点,NameNode与JobTracker都独占一个 服务器,只有一个就是唯一,绿色为从节点有多个。而上面所说JobTracker、NameNode,DataNode,TaskTracker本质都就是Java进程,这些进程进行相互调用来实现各自得功能,而主节点与从节点一般运行在不同得java虚拟机之中,那么她们之间得通信就就是跨虚拟机得通信。

这些机群上放得都就是服务器,服务器本质上就就是物理硬件,服务器就是主节点还就是从节点,主要瞧就是跑得就是什么角色或进程,如果上面跑得就是Tomcat它就就是WEB服务器,跑得就是数据库就就是数据库服务器,所以当服务器上跑得就是NameNode或JobTracker就是就就是主节点,跑得DataNode或 TaskTracker就就是从节点。

为了实现高速通信,我们一般都使用局域网,在内网中可使用千兆网卡、高频交换机、光纤等、

一个代表客户机在单个主系统上启动得MapReduce应用程序称为 JobTracker、类似于NameNode,它就是Hadoop集群中惟一负责控制 Map

Reduce应用程序得系统。在应用程序提交之后,将提供包含在 HDFS 中得输入与输出目录、JobTracker使用文件块信息(物理量与位置)确定如何创建其她

TaskTracker 从属任务。MapReduce应用程序被复制到每个出现输入文件块得节点。将为特定节点上得每个文件块创建一个惟一得从属任务、每个 TaskTracker 将状态与完成信息报告给 JobTracker、

2、5信息推送模块

将获得得数据分析之后建立健康模型,通过WIFI(移动数据)与移动端APP进行实时响应,再根据用户得运动状态进行建议或警告。手环内置发声器,可设置推送信息就是否实时发声。

当监测到用户不在运动状态时,根据用户得个人状况推荐健康产品。

三. 概要设计

1. 所需硬件

智能手环就是由数据连接模块运动传感器、三轴加速度传感器、电池(可充电或纽扣电池)、蓝牙通讯模块、震动马达、指示灯或显示屏幕、NFC(或没有)

2. 所需软件

移动端APP

3. 后台管理及数据分析

数据库、Hadoop集群、云服务器

4. 技术整合

手环通过传感器采集数据,数据采集完成后通过蓝牙通信传入APP,APP通过WIFI(移动数据)上传至服务器,并保留副本在本地,后台调出数据通过Hadoop进行分析,建立健康模型,并根据模型向APP发送健康建议与产品推荐。