android计步功能初探

在市面上浏览过众多的计步软件，可惜没有开源的代码，而github上的几个开源的计步代码，要么就是记得不准，要么就是功能不完善，不稳定，于是决心自己写一个，分享给大家使用，希望大家一起来完善。

已上传github：https://github.com/xfmax/BasePedo
注：根据开发者朋友的反馈，普遍要求加入跨天数据清零的操作，故在1.3版本中加入，最新代码在develop分支上，一些新功能也会在这个分支上进行测试，有兴趣的同学可以一起来找bug。

basepedo.png
项目结构.png

首先看一下MainActivity：
在onCreate方法中初始化Handler，onStart方法中开启服务，以备退到后台，再到前台，会触发onStart方法，以此来开启service。

@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {  
  super.onCreate(savedInstanceState);  
  setContentView(R.layout.activity_main); 
   init();
}
private void init() {   
 text_step = (TextView) findViewById(R.id.text_step);   
 delayHandler = new Handler(this);
}
@Override
protected void onStart() {   
  super.onStart();    
  setupService();
}
private void setupService() {   
   Intent intent = new Intent(this, StepService.class);  
   bindService(intent, conn, Context.BIND_AUTO_CREATE);  
   startService(intent);
}

以bind形式开启service，故有ServiceConnection接收回调。

ServiceConnection conn = new ServiceConnection() { 
   @Override   
       public void onServiceConnected(ComponentName name, IBinder service) { 
       try {        
       messenger = new Messenger(service);       
       Message msg = Message.obtain(null, Constant.MSG_FROM_CLIENT);     
       msg.replyTo = mGetReplyMessenger;      
       messenger.send(msg);     
         } catch (RemoteException e) { 
           e.printStackTrace();      
         }  
      }
  @Override  
    public void onServiceDisconnected(ComponentName name) {   
 }};

接收从服务端回调的步数：

private static class MessenerHandler extends Handler { 
   @Override    public void handleMessage(Message msg) {   
     switch (msg.what) {         
     case Constant.MSG_FROM_CLIENT:          
        try {         
              Messenger messenger = msg.replyTo;      
              Message replyMsg = Message.obtain(null, Constant.MSG_FROM_SERVER);    
              Bundle bundle = new Bundle();           
              bundle.putInt("step", StepDcretor.CURRENT_SETP);           
              replyMsg.setData(bundle);            
             messenger.send(replyMsg);          
      } catch (RemoteException e) {      
              e.printStackTrace();              
      }         
         break;       
     default:      
          super.handleMessage(msg);    
    }   
 }}

接下来分析开启的StepService：
同理，在StepService中也有一个Handler，负责与MainActivity进行通讯。

private static class MessenerHandler extends Handler { 
   @Override    
    public void handleMessage(Message msg) {
        switch (msg.what) {
            case Constant.MSG_FROM_CLIENT:                
            try { 
                  Messenger messenger = msg.replyTo;      
                  Message replyMsg = Message.obtain(null, Constant.MSG_FROM_SERVER);    
                  Bundle bundle = new Bundle();       
                  bundle.putInt("step", StepDcretor.CURRENT_SETP);         
                  replyMsg.setData(bundle);        
                  messenger.send(replyMsg);         
       } catch (RemoteException e) {  
                  e.printStackTrace();     
           }             
            break;          
  default:        
        super.handleMessage(msg);   
     }   
 }}

StepService中的onCreate方法注册关屏、开屏等广播。开启一个线程，执行计步逻辑。
同时开启一个计时器，30s往数据库中写入一次数据。

@Override
public void onCreate() {
    super.onCreate(); 
     initBroadcastReceiver();  
     new Thread(new Runnable() { 
       public void run() {
            startStepDetector();     
   }    }).start();   
 startTimeCount();
}
在注册的广播中，会根据用户是在前台还是后台，对存储时间也是有改变的。<code>
private void initBroadcastReceiver() { 
final IntentFilter filter = new IntentFilter();    // 屏幕灭屏广播    
filter.addAction(Intent.ACTION_SCREEN_OFF);    //日期修改    
filter.addAction(Intent.ACTION_TIME_CHANGED);    //关机广播    
filter.addAction(Intent.ACTION_SHUTDOWN);    // 屏幕亮屏广播    
filter.addAction(Intent.ACTION_SCREEN_ON);    // 屏幕解锁广播    
filter.addAction(Intent.ACTION_USER_PRESENT);    // 当长按电源键弹出“关机”对话或者锁屏时系统会发出这个广播    
// example：有时候会用到系统对话框，权限可能很高，会覆盖在锁屏界面或者“关机”对话框之上，    
// 所以监听这个广播，当收到时就隐藏自己的对话，如点击pad右下角部分弹出的对话框    
filter.addAction(Intent.ACTION_CLOSE_SYSTEM_DIALOGS);
    mBatInfoReceiver = new BroadcastReceiver() {
        @Override       
 public void onReceive(final Context context, final Intent intent) { 
    String action = intent.getAction();        
    if (Intent.ACTION_SCREEN_ON.equals(action)) {            
    Log.v(TAG, "screen on");       
     } else if (Intent.ACTION_SCREEN_OFF.equals(action)) {
             Log.v(TAG, "screen off");     
             //改为60秒一存储              
            duration = 60000;        
    } else if (Intent.ACTION_USER_PRESENT.equals(action)) { 
            Log.v(TAG, "screen unlock");          
            save();             
           //改为30秒一存储            
          duration = 30000;        
    } else if (Intent.ACTION_CLOSE_SYSTEM_DIALOGS.equals(intent.getAction())) { 
           Log.v(TAG, " receive Intent.ACTION_CLOSE_SYSTEM_DIALOGS");    
           //保存一次              
          save();         
   } else if (Intent.ACTION_SHUTDOWN.equals(intent.getAction())) {    
            Log.v(TAG, " receive ACTION_SHUTDOWN");            
            save();       
     } else if (Intent.ACTION_TIME_CHANGED.equals(intent.getAction())) {    
            Log.v(TAG, " receive ACTION_TIME_CHANGED");      
            initTodayData();           
           clearStepData();           
 }      
  }   
 };   
 registerReceiver(mBatInfoReceiver, filter);
}

在onStartComand中，从数据库中初始化今日步数，并更新通知栏。

@Override
public int onStartCommand(Intent intent, int flags, int startId) { 
    CURRENTDATE = getTodayDate();
    initTodayData(CURRENTDATE);
    updateNotification("今日步数：" + StepDcretor.CURRENT_SETP + " 步"); 
    return START_STICKY;
}

同时开启Google内置计步器和加速度传感器，如若只需要其中一个，请开发者自行修改。

    private void startStepDetector() {
        if (sensorManager != null && stepDetector != null) {        
           sensorManager.unregisterListener(stepDetector); 
           sensorManager = null;            
           stepDetector = null;       
     }        
    sensorManager = (SensorManager) this.getSystemService(SENSOR_SERVICE);
        getLock(this);       
 //android4.4以后可以使用计步传感器
 //        int VERSION_CODES = android.os.Build.VERSION.SDK_INT;
 //        if (VERSION_CODES >= 19) {
 //            addCountStepListener();
 //        } else {
 //            addBasePedoListener();
 //        }       
    addBasePedoListener();      
    addCountStepListener();  
 }

接下来，就是比较重要的计步算法部分，StepDcretor类：
请注意这个类实现了SensorEventListener接口,在StepService中注册的就是这个类的实例。

public class StepDcretor implements SensorEventListener

接着，这个接口实现的方法onSensorChanged(SensorEvent event),会返回传感器回调的数值，传入calc_step(event)方法，等待下一步处理。

public void onSensorChanged(SensorEvent event) {
    Sensor sensor = event.sensor; 
   synchronized (this) {
        if (sensor.getType() == Sensor.TYPE_ACCELEROMETER) {  
          calc_step(event);       
         }   
    }
}

calc_step方法算出加速度传感器的x、y、z三轴的平均数值（为了平衡在某一个方向数值过大造成的数据误差），接着交给DetectorNewStep方法处理。

synchronized private void calc_step(SensorEvent event) { 
   average = (float) Math.sqrt(Math.pow(event.values[0], 2) + Math.pow(event.values[1], 2) 
+ Math.pow(event.values[2], 2)); 
   DetectorNewStep(average);
}

接下来，是针对波峰和波谷，进行检测，具体看注释。

   /*
     * 检测步子，并开始计步
     * 1.传入sersor中的数据
     * 2.如果检测到了波峰，并且符合时间差以及阈值的条件，则判定为1步
     * 3.符合时间差条件，波峰波谷差值大于initialValue，则将该差值纳入阈值的计算中
     * */
    public void DetectorNewStep(float values) {
        if (gravityOld == 0) {
            gravityOld = values;
        } else {
            if (DetectorPeak(values, gravityOld)) {
                timeOfLastPeak = timeOfThisPeak;
                timeOfNow = System.currentTimeMillis();
                if (timeOfNow - timeOfLastPeak >= 200
                        && (peakOfWave - valleyOfWave >= ThreadValue) && timeOfNow - timeOfLastPeak <= 2000) {
                    timeOfThisPeak = timeOfNow;
                    //更新界面的处理，不涉及到算法
                    preStep();
                }
                if (timeOfNow - timeOfLastPeak >= 200
                        && (peakOfWave - valleyOfWave >= initialValue)) {
                    timeOfThisPeak = timeOfNow;
                    ThreadValue = Peak_Valley_Thread(peakOfWave - valleyOfWave);
                }
            }
        }
        gravityOld = values;
    }

往后看一下preStep方法,这个方法通过变量CountTimeState，将计步分为了三种模式，CountTimeState=0时代表还未开启计步器。
CountTimeState=1时代表预处理模式，也就是说TEMP_STEP步数如果在规定的时间内一直在增加，直到这个模式结束，那么TEMP_STEP值有效，反之，无效舍弃，目的是为了过滤点一些手机晃动带来的影响。
CountTimeState=2时代表正常计步模式

   private void preStep() {
        if (CountTimeState == 0) {
            // 开启计时器
            time = new TimeCount(duration, 700);
            time.start();
            CountTimeState = 1;
            Log.v(TAG, "开启计时器");
        } else if (CountTimeState == 1) {
            TEMP_STEP++;
            Log.v(TAG, "计步中 TEMP_STEP:" + TEMP_STEP);
        } else if (CountTimeState == 2) {
            CURRENT_SETP++;
            if (onSensorChangeListener != null) {
                onSensorChangeListener.onChange();
            }
        }
    }

下面是检测波峰的方法：

    /*
     * 检测波峰
     * 以下四个条件判断为波峰：
     * 1.目前点为下降的趋势：isDirectionUp为false
     * 2.之前的点为上升的趋势：lastStatus为true
     * 3.到波峰为止，持续上升大于等于2次
     * 4.波峰值大于1.2g,小于2g
     * 记录波谷值
     * 1.观察波形图，可以发现在出现步子的地方，波谷的下一个就是波峰，有比较明显的特征以及差值
     * 2.所以要记录每次的波谷值，为了和下次的波峰做对比
     * */
    public boolean DetectorPeak(float newValue, float oldValue) {
        lastStatus = isDirectionUp;
        if (newValue >= oldValue) {
            isDirectionUp = true;
            continueUpCount++;
        } else {
            continueUpFormerCount = continueUpCount;
            continueUpCount = 0;
            isDirectionUp = false;
        }

        if (!isDirectionUp && lastStatus
                && (continueUpFormerCount >= 2 && (oldValue >= 11.76 && oldValue < 19.6))) {
            peakOfWave = oldValue;
            return true;
        } else if (!lastStatus && isDirectionUp) {
            valleyOfWave = oldValue;
            return false;
        } else {
            return false;
        }
    }

动态生成阈值，阈值是为了跟波峰与波谷的差值进行比较，进而判断是否为1步。

    /*
     * 阈值的计算
     * 1.通过波峰波谷的差值计算阈值
     * 2.记录4个值，存入tempValue[]数组中
     * 3.在将数组传入函数averageValue中计算阈值
     * */
    public float Peak_Valley_Thread(float value) {
        float tempThread = ThreadValue;
        if (tempCount < valueNum) {
            tempValue[tempCount] = value;
            tempCount++;
        } else {
            tempThread = averageValue(tempValue, valueNum);
            for (int i = 1; i < valueNum; i++) {
                tempValue[i - 1] = tempValue[i];
            }
            tempValue[valueNum - 1] = value;
        }
        return tempThread;
    }

接着来看一下将阈值进行梯度化，取4组数值，进行梯度化，具体这些梯度化的数值怎么给出的，我可以告诉你这就是大量测试试出来的。

  /*
     * 梯度化阈值
     * 1.计算数组的均值
     * 2.通过均值将阈值梯度化在一个范围里
     * */
    public float averageValue(float value[], int n) {
        float ave = 0;
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            ave += value[i];
        }
        ave = ave / valueNum;
        if (ave >= 8) {
            Log.v(TAG, "超过8");
            ave = (float) 4.3;
        } else if (ave >= 7 && ave < 8) {
            Log.v(TAG, "7-8");
            ave = (float) 3.3;
        } else if (ave >= 4 && ave < 7) {
            Log.v(TAG, "4-7");
            ave = (float) 2.3;
        } else if (ave >= 3 && ave < 4) {
            Log.v(TAG, "3-4");
            ave = (float) 2.0;
        } else {
            Log.v(TAG, "else");
            ave = (float) 1.7;
        }
        return ave;
    }

最后分析到这基本上将大体的流程梳理了一遍，如有问题，欢迎邮件我：xufengbase@gmail.com。

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