Сбор данных с устройств фитнес-мониторинга
В этом примере показано, как собрать и построить данные с устройств фитнес-мониторинга с помощью связи Bluetooth ® Low Energy.
Setup оборудования
Этот пример использует ремень монитора сердечного ритма Under Armour ® и пару смарт-обуви Under Armour. Оба устройства поддерживают коммуникацию Bluetooth Low Energy.
Обнаружение и подключение к устройствам
Во-первых, проверьте, что устройства Bluetooth Low Energy поддерживают соединения, найдя их в MATLAB. The blelist функция сканирует расположенные рядом периферийные устройства Bluetooth Low Energy, которые являются рекламными.
blelist
ans=14×5 table
Index Name Address RSSI Advertisement
_____ ___________________ ______________________________________ ____ _____________
1 "" "21996E3A-8F31-496D-B332-79D03B759BC7" -65 [1×1 struct]
2 "" "12377421-4EA3-4F77-9365-EFD580C34DE9" -66 [1×1 struct]
3 "UA E39 MODULE" "8206F662-BA4A-483F-A908-516FF506BFB0" -67 [1×1 struct]
4 "" "CF65AD36-2146-4CA1-BCEA-FED47F6195CA" -76 [1×1 struct]
5 "UA Footpod 239AE2" "CF7B1A17-4104-4D7B-AE70-1837CAE9C9D0" -78 [1×1 struct]
6 "" "67A1A92A-5F1C-4AF8-857A-99F194E9A5F8" -82 [1×1 struct]
7 "" "5609D68D-0EED-41D7-BE19-F3ACAA119C7A" -84 [1×1 struct]
8 "" "5A17DF46-6F71-4DAC-AF0D-0F28E3911187" -85 [1×1 struct]
9 "" "9675A0FA-0394-468B-B908-040696E1C5BC" -88 [1×1 struct]
10 "" "61540D17-C2DD-41D4-B107-E2E7374B11F4" -88 [1×1 struct]
11 "" "C2A5CCC3-CA6C-4688-AAE9-A5BE039561F9" -92 [1×1 struct]
12 "" "AF5E1195-4088-4A4B-ADA5-0BD3C91BFE62" -93 [1×1 struct]
13 "" "83C69EFB-0FAD-4A35-B167-79C51A1F245D" -94 [1×1 struct]
14 "" "993276FD-07EC-433D-85E1-E144B289B648" -95 [1×1 struct]
После того, как устройства найдены в MATLAB, соединитесь с ними по вызову ble. Укажите имя устройства, если оно уникально, или укажите адрес устройства.
belt = ble("UA E39 MODULE")belt =
ble with properties:
Name: "UA E39 MODULE"
Address: "8206F662-BA4A-483F-A908-516FF506BFB0"
Connected: 1
Services: [4×2 table]
Characteristics: [22×5 table]
Show services and characteristics
shoe = ble("UA Footpod 239AE2")shoe =
ble with properties:
Name: "UA Footpod 239AE2"
Address: "CF7B1A17-4104-4D7B-AE70-1837CAE9C9D0"
Connected: 1
Services: [8×2 table]
Characteristics: [39×5 table]
Show services and characteristics
Доступ к свойству Characteristics ble ремень объекта. Это устройство имеет услугу «Сердечный ритм», которая содержит характеристику «Сердечное Измерение».
belt.Characteristics
ans=22×5 table
ServiceName ServiceUUID CharacteristicName CharacteristicUUID Attributes
____________________ ______________________________________ _____________________________________________________ ______________________________________ ____________
"Heart Rate" "180D" "Heart Rate Measurement" "2A37" {["Notify"]}
"Heart Rate" "180D" "Body Sensor Location" "2A38" {["Read" ]}
"Heart Rate" "180D" "Heart Rate Control Point" "2A39" {["Write" ]}
"Battery Service" "180F" "Battery Level" "2A19" {1×2 string}
"Device Information" "180A" "System ID" "2A23" {["Read" ]}
"Device Information" "180A" "Model Number String" "2A24" {["Read" ]}
"Device Information" "180A" "Serial Number String" "2A25" {["Read" ]}
"Device Information" "180A" "Firmware Revision String" "2A26" {["Read" ]}
"Device Information" "180A" "Hardware Revision String" "2A27" {["Read" ]}
"Device Information" "180A" "Software Revision String" "2A28" {["Read" ]}
"Device Information" "180A" "Manufacturer Name String" "2A29" {["Read" ]}
"Device Information" "180A" "IEEE 11073-20601 Regulatory Certification Data List" "2A2A" {["Read" ]}
"Device Information" "180A" "PnP ID" "2A50" {["Read" ]}
"Custom" "21A51000-4C86-11E2-BCFD-0800200C9A66" "Custom" "21A51011-4C86-11E2-BCFD-0800200C9A66" {1×2 string}
"Custom" "21A51000-4C86-11E2-BCFD-0800200C9A66" "Custom" "21A51021-4C86-11E2-BCFD-0800200C9A66" {1×2 string}
"Custom" "21A51000-4C86-11E2-BCFD-0800200C9A66" "Custom" "21A51022-4C86-11E2-BCFD-0800200C9A66" {["Write" ]}
⋮
Доступ к свойству Characteristics ble башмак объекта. Это устройство имеет услугу «Running Speed and Cadence», которая содержит характеристику «RSC Measurement».
shoe.Characteristics
ans=39×5 table
ServiceName ServiceUUID CharacteristicName CharacteristicUUID Attributes
___________________________ ______________________________________ _____________________________________________________ ______________________________________ ____________
"Device Information" "180A" "System ID" "2A23" {["Read" ]}
"Device Information" "180A" "Model Number String" "2A24" {["Read" ]}
"Device Information" "180A" "Serial Number String" "2A25" {["Read" ]}
"Device Information" "180A" "Firmware Revision String" "2A26" {["Read" ]}
"Device Information" "180A" "Hardware Revision String" "2A27" {["Read" ]}
"Device Information" "180A" "Software Revision String" "2A28" {["Read" ]}
"Device Information" "180A" "Manufacturer Name String" "2A29" {["Read" ]}
"Device Information" "180A" "IEEE 11073-20601 Regulatory Certification Data List" "2A2A" {["Read" ]}
"Device Information" "180A" "PnP ID" "2A50" {["Read" ]}
"Battery Service" "180F" "Battery Level" "2A19" {1×2 string}
"Running Speed and Cadence" "1814" "RSC Measurement" "2A53" {["Notify"]}
"Running Speed and Cadence" "1814" "RSC Feature" "2A54" {["Read" ]}
"Running Speed and Cadence" "1814" "SC Control Point" "2A55" {1×2 string}
"Custom" "21A54000-4C86-11E2-BCFD-0800200C9A66" "Custom" "21A54001-4C86-11E2-BCFD-0800200C9A66" {1×2 string}
"Custom" "21A54000-4C86-11E2-BCFD-0800200C9A66" "Custom" "21A54002-4C86-11E2-BCFD-0800200C9A66" {1×2 string}
"Custom" "21A54000-4C86-11E2-BCFD-0800200C9A66" "Custom" "21A54003-4C86-11E2-BCFD-0800200C9A66" {1×3 string}
⋮
Чтение данных о сердечном ритме
Далее создайте объект характеристики «Измерения сердечного ритма» путем определения его сервисной и характеристической информации.
hr = characteristic(belt, "heart rate", "heart rate measurement")
hr =
Characteristic with properties:
Name: "Heart Rate Measurement"
UUID: "2A37"
Attributes: "Notify"
Descriptors: [1x3 table]
DataAvailableFcn: []
Show descriptors
Затем считайте текущее измерение сердечного ритма с устройства.
data = read(hr)
data = 1×4
22 96 73 3
Согласно спецификации службы сердечных сокращений в списке спецификаций Bluetooth Low Energy, значение характеристики «Измерение сердечных сокращений» содержит байт флага, за которым следует одно или много значений сердечного ритма. Формат значения измерения зависит от значения флага. Преобразуйте необработанные данные в частоту пульса в ударах в минуту (bpm).
flag = uint8(data(1)); % Get the first bit of the flag, which indicates the format of the heart rate value heartRateValueFormat = bitget(flag, 1); if heartRateValueFormat == 0 % Heart rate format is uint8 heartRate = data(2); else % Heart rate format is uint16 heartRate = double(typecast(uint8(data(2:3)), 'uint16')); end fprintf('Heart rate measurement: %d(bpm)\n', heartRate);
Heart rate measurement: 96(bpm)
Чтение данных о скорости выполнения и каденции
Аналогично, создайте объект для характеристики «RSC Measurement» путем определения его служебной и характеристической информации.
rsc = characteristic(shoe, "running speed and cadence", "rsc measurement")
rsc =
Characteristic with properties:
Name: "RSC Measurement"
UUID: "2A53"
Attributes: "Notify"
Descriptors: [1x3 table]
DataAvailableFcn: []
Show descriptors
Затем считайте текущую скорость работы и значение каденции от устройства.
data = read(rsc)
data = 1×10
3 0 0 0 0 0 84 57 0 0
Согласно спецификации Running Speed and Cadence Service в списке Bluetooth Low Energy Specifications List, значение характеристики «RSC Measurement» содержит 2 байта, которые представляют текущую скорость и 1 байт, который представляет текущую каденцию. Преобразуйте необработанные данные в скорость бега в метрах в секунду (м/с) и в каденцию в шагах в минуту.
instantaneousSpeed = double(typecast(uint8(data(2:3)), 'uint16'))/256; instantaneousCadence = data(4); fprintf('Instantaneous speed: %.2f(m/s) and instantaneous cadence: %d(steps per minute)\n', instantaneousSpeed, instantaneousCadence);
Instantaneous speed: 0.00(m/s) and instantaneous cadence: 0(steps per minute)
Корреляция частоты сердечных сокращений и скорости бега
После чтения данных о сердечном ритме и RSC, отслеживайте живые данные во время сеанса и коррелируйте два измерения, чтобы проанализировать эффективность соответствия.
Чтобы показать корреляцию данных о соответствии, сначала создайте два графика, чтобы создать анимацию, добавив точки данных в цикле.
% Create a plot for running speed against heart rate axSpeed = axes('XLim', [0, 5], 'YLim', [60, 220]); xlabel(axSpeed, 'Running speed (m/s)'); ylabel(axSpeed, 'Heart rate (bpm)'); subplot(1, 2, 1, axSpeed); hSpeed = animatedline(axSpeed, 'Marker', 'o', 'MarkerFaceColor', 'green'); % Create a plot for running cadence against heart rate axCadence = axes('XLim', [0, 200], 'YLim', [60 220]); xlabel(axCadence, 'Running cadence (steps per minute)'); ylabel(axCadence, 'Heart rate (bpm)'); subplot(1, 2, 2, axCadence); hCadence = animatedline(axCadence, 'Marker', 'o', 'MarkerFaceColor', 'blue');
Затем считайте данные устройства в цикле и обновляйте график по мере перехода пользователя от ходьбы к пробежке к бегу.
for loop = 1:30 % Get heart rate data data = read(hr); flag = uint8(data(1)); heartRateValueFormat = bitget(flag, 1); if heartRateValueFormat == 0 heartRate = data(2); else heartRate = double(typecast(uint8(data(2:3)), 'uint16')); end % Get running speed data data = read(rsc); instantaneousSpeed = double(typecast(uint8(data(2:3)), 'uint16'))/256; instantaneousCadence = data(4); % Update plot with new data addpoints(hSpeed, instantaneousSpeed, heartRate); addpoints(hCadence, instantaneousCadence, heartRate); drawnow; end
Эти графики обычно показывают, что более высокая скорость бега и значения каденции соответствуют увеличению частоты сердечных сокращений.
Отсоединение от устройства
Очистить объекты устройства, когда вы закончите работать с ними.
clear belt shoe