手环分析报告

　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 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 2 、1 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 、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 、2 2 、1 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 2 、2 2

　NF Ｃ

　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 2 、4 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 H H ａ do ｏp p 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。

　Ha ｄ oo ｐ核心项目

　HDFS：

　Hadoｏp Ｄiｓtｒｉbｕted

　分布式文件系统 ＭａpRｅdｕce：并行计算框架 p Hadoop 架构

　H H ＤS FS 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.

　Ｍe apReduce 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 Mａ

　pReduｃe 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 2 、5 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。