第三章 研究方法
第一節 微機電系統資料獲取
Android 應用程式的開發環境主要使用 Android Studio，Android Studio 為 Google 官方的整合開發環境，於 2014 年釋出 1.0 正式版本，可跨平台支援 Windows、OS X、LINUX 等作業系統。除了 Android Studio 外，尚須透過 Android 開發套件(Android SDK)來幫助開發與測試 Android 應用程式，
Android SDK 主要包含偵錯器、Android 模擬器、函數庫、文件、範例教材 等(陳會安，2015)。
然而在微機電系統的數據獲取中會有延遲情況產生，因此有不同的延 遲 模 式 可 以 選 擇 ， Android 中 之 四 種 延 遲 模 式 分 別 為 ： SENSOR_DELAY_FASTEST、_DELAY_GAME、SENSOR_DELAY_U I 與 SENSOR_DELAY_NORMAL，針對不同情況選擇不一樣的延遲模式，而本 研究中則使用 SENSOR_DELAY_UI 模式。各種不同模式的延遲時間根據不 同廠牌之行動裝置而定，根據 Android 開發者官方網站所提供的資料，各種 延遲模式所適合的情況如表 5：
表 5 Android 延遲模式
S ensor Delay Type Description 延遲間隔
SENSOR_DELAY_FASTEST Get sensor data as fast as possible 極短 SENSOR_DELAY_GAM E Rate suitable for game 短 SENSOR_DELAY_UI Rate suitable for the user interface 中 SENSOR_DELAY_NORM AL Rate(default)suitable for screen
orientation changes
長
本研究使用於獲取微機電系統數據的行動裝置為 HTC M8，因現今市 面上之行動裝置並非每一種款式都配備有陀螺儀與加速度儀，有些較為初 階的機種可能只有陀螺儀數據可以獲取。為了進行坐標推算，必須同時獲
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得加速度儀與陀螺儀數據，因此選擇較為高階的機種進行實驗，其相關規 格如下表 6：
表 6 行動裝置規格 HTC M8
生產廠商 HTC
尺寸 146.36x70.6x9.35cm 顯示器 5.0 吋，Full HD 1080p
處理器 Qualcomm® Snapdragon™ 801，四核心處理器 作業系統 Android™ with HTC Sense™
儲存空間 總儲存空間： 16 GB/32 GB，實際可用容量可能有所不同 RAM： 2 GB
擴充卡插槽支援 microSD™ 記憶卡，最高可擴充 128 GB 的額外儲存空間 (記憶卡需另購)
感應裝置 加速度感測器 趨近感測器 環境光線感測器 陀螺儀
氣壓感測器
在獲取加速度儀與陀螺儀數據實驗中，實驗者以手持行動裝置方式行 走，因本研究並未考慮坐標轉換問題，因此須確保行走過程中保持行動裝 置平穩，以取得用於計算旋轉角之 z 軸旋轉量與偵測步伐用之 z 方向加速
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度量(圖 29)。取得之原始數據包含三軸之加速度量𝑥𝑥𝑢𝑢、𝑦𝑦𝑢𝑢、𝑧𝑧𝑢𝑢，與三軸之 陀螺儀旋轉量𝑥𝑥𝑔𝑔、𝑦𝑦𝑔𝑔、𝑧𝑧𝑔𝑔。
圖 29 行走實驗圖
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Filter(SG Filter)、 Fast Fourier Transform(FFT)，後續章節將針對兩種不同之 濾波成果所完成之步伐偵測比較其準確度。本研究透過不同濾波對訊號平 滑後，針對步伐偵測結果之優劣進行討論，因此於濾波演算法上僅做較為 簡易之回顧。(一)Savitzky-Golay Filter
Savizky-Golay Filter 通常簡稱為 SG-Filter，由 Savitzky 與 Gola y 於 1964 年提出。廣泛的運用在數據平滑化與雜訊濾除上，其優點在於去 除雜訊的過程中能夠同時確保數據的形狀，維持每個波型的寬度，因 此在加速度訊號的平滑化中，並不會使波數與原始數據不同，適合用 於偵測步伐的加速度訊號。
Schafer(2011)針對 SG Filter 做詳細的介紹。SG Filter 是基於最小 二乘原理的濾波，在圖 30 中輸入數據 x[n]以實心圓●表示，╳代表脈 衝響應的樣本，也可視為權重常數，用來估計基於最小二乘的輸出數 據，也就是圖中的空心圓○。