基于Android手机和机器学习的室内室外运动状态分类系统
[Abstract]:With the improvement of people's living standard, people are more and more concerned about their health problems. For example, frequent driving increases carbon dioxide emissions and pollutes the environment, and prolonged sitting causes problems such as lumbar disc herniation. In order to create a green life, reduce environmental pollution, and make people live healthy, we can develop a system that can accurately detect the way people move, and guide people to live healthier lives through the rules of reward and punishment. This paper mainly realizes the collection of the user's motion data based on the built-in GPS, accelerator and spiral device of Android phone. A system that uses machine learning algorithms to classify outdoor and indoor motion states with high accuracy and reward and punishment rules. Outdoor sports are classified as motionless, walking, running, taking cars, taking the subway, and riding bicycles. Indoor categories of motion are static, walking, sitting, going upstairs, going downstairs, elevators going up, elevators descending, falling down, and Parkinson's jitter. The system firstly collects data by GPS, accelerator and spiral instrument. In feature selection, we study how to select more suitable features to carry out the classification algorithm, and select a series of related features and some statistical features in the time domain by using the algorithm on the accelerator. The number of steps counted by the pedometer, Wi-Fi and other features. The maximum and minimum synthetic angular velocity slope is extracted by the algorithm on the helical instrument. Then the supervised learning algorithms such as decision tree, stochastic forest, support vector machine, neural network, naive Bayes and KNN, logic regression algorithm are used to classify the motion state. The median of the collected data is compared with the original data, and it is found that the median of the original data is not as good as the classification of the original data. By adjusting the combination of sensors (using GPS, accelerator, helical instrument, only two of them, only one of them), the parameters of the machine learning algorithm are tested and verified to improve the performance of classification. The advantages and disadvantages of machine learning classification algorithm in indoor and outdoor motion state classification are compared. The best algorithms (random forests, decision trees, and neural networks) are selected. The results show that the classification accuracy is the highest using both GPS, accelerator and helical instrument. In outdoor motion classification, the accuracy rate of classification is 88.57% by random forest algorithm, and 97.54% by decision tree algorithm in indoor motion state classification. Moreover, the user is expanded from 5 to 50 to collect data, and the feasibility of the representativeness of user data and the accuracy of the algorithm are verified by hypothesis test when the sample size is small. The system can improve the accuracy of identifying Parkinson's jitter and fall. Drools, a rule engine on the mobile and server side, has established reward and punishment rules to guide people to a healthier sports life. The development of this system is of great value in the field of human health. With the help of the smartphone and machine learning algorithms around us, we can detect and classify people's movements with high accuracy, and we can use the rules of reward and punishment. It has a good guiding effect on people's healthy and green life and is conducive to sustainable development.
【学位授予单位】:南京邮电大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TP181;TN929.53
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,本文编号:2413543
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