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文档简介
需求分析1.1功能性需求(1)手环可以随时采集用户的身体状况,记录步行数,并监测用户的睡眠状况。(2)用户数据可长期保存,随时提取(3)可根据采集到的用户数据建立健康模型,实时对用户提出建议和警告,建议的结果发送到移动端APP(4)对用户进行有针对性的商品推荐1.2性能需求(1)保密性:手环和移动端APP配对,输入个人口令才能配对连接查看数据(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模块划分及技术方案2.1感应模块手环和皮肤接触的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轴的加速度,能够感应人体在各个方向的振动。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。而手环中的三轴加速器,就是通过人体这样不同的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是正常人一个步伐的过程,如此就可以推算出用户行进的步数。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的微小运动,以系统的计算方式进行累计计算,每2分钟记录一次合计值,与此同时的姿势数据得到记录。通过计算来判断睡眠状态。2.2数据传输模块手环数据的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NFCUSB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12.2.1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的设备,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,需要知道对方的蓝牙地址,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,首先是查找,找出周围处于可被查找的蓝牙设备。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的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的信任信息,此时主端即可向从端设备发起呼叫,已配对的设备在下次呼叫时,不再需要重新配对。已配对的设备,做为从端的蓝牙耳机也可以发起建链请求,但做数据通讯的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的数据或语音通讯。在通信状态下,主端和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是最常见的应用之一,蓝牙设备在出厂前即提前设好两个蓝牙设备之间的配对信息,主端预存有从端设备的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,一是静默状态,即只能与指定的主端通信,不被别的蓝牙设备查找;二是开发状态,既可被指定主端查找,也可以被别的蓝牙设备查找建链。2.2.2NFCNFC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,发出射频场去识别和读/写别的NFC设备信息。2.被动模式这个模式正好和主动模式相反,此时NFC终端则被模拟成一张卡,它只在其他设备发出的射频场中被动响应,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的通信。相当于两个NFC设备都处于主动模式。支持NFC的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通信的设备,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,即可以相同的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的特点(1)扩容能力(Scalable):能可靠地(reliably)存储和处理千兆字节(PB)数据。(2)成本低(Economical):可以通过普通机器组成的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可以在数据所在的节点上并行地处理它们,这使得处理非常的快速。(4)可靠性(Reliable):hadoop能自动地维护数据的多份副本,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:HadoopDistributedFileSystem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的操作(一般的操作方式有两种,命令行方式和JavaAPI方式)•维护文件系统的目录结构(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的顺序好比电影剪辑),block与datanode之间关系。(3)datanode负责:存储•存储文件•文件被分成block(block一般是以64M来划分,但每个Block块所占用的空间是文件实际的空间)存储在磁盘上,将大数据划分成相对较小的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,分别存储在不同的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:•接收客户提交的计算任务•把计算任务分给TaskTrackers执行•监控TaskTracker的执行情况(3)TaskTrackers负责:•执行JobTracker分配的计算任务Hadoop集群的物理分布图2Hadoop集群这是一个由两个机架组成的机群,图中有两种颜色绿色和黄色,不难看出黄色为主节点,NameNode和JobTracker都独占一个服务器,只有一个是唯一,绿色为从节点有多个。而上面所说JobTracker、NameNode,DataNode,TaskTracker本质都是Java进程,这些进程进行相互调用来实现各自的功能,而主节点与从节点一般运行在不同的java虚拟机之中,那么他们之间的通信就是跨虚拟机的通信。这些机群上放的都是服务器,服务器本质上就是物理硬件,服务器是主节点还是从节点,主要看是跑的是什么角色或进程,如果上面跑的是Tomcat它就是WEB服务器,跑的是数据库就是数据库服务器,所以当服务器上跑的是NameNode或JobTracker是就是主节点,跑的DataNode或TaskTracker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的MapReduce应用程序称为JobTracker。类似于NameNode,它是Hadoop集群中惟一负责控制MapReduce应用程序的系统。在应用程序提交之后,将提供包含在HDFS中的输入和输出目录。JobTracker使用文件块信息(物理量和位置)确定如何创建其他TaskTracker从属任务。MapReduce应用程序被复制到每个出现输入文件块的节点。将为特定节点上的每个文件块创建一个惟一的从属任务。每个TaskTracker将状态和完成信息报告给JobTracker。2.5信息推送模块将获得的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,再根据用户的运动状态进行建议或警告。手环内置发声器,可设置推送信息是否实时发声。当监测到用户不在运动状态时,根据用户的个人状况推荐健康产品。概要设计所需硬件智能手环是由数据连接模块运动传感器、三轴加速度
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