[發(fā)明專利]一種手機端含缺失數(shù)據(jù)的通用連續(xù)行為識別應用框架

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810544629.0
• 申請日: 2018-05-31
• 公開（公告）號: CN108763045B
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發(fā)明（設計）人: 吳天珩;汪亮;陶先平;呂建
• 申請（專利權(quán)）人: 南京大學
• 主分類號: G06F11/34
• 分類號: G06F11/34;G06F11/30
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 戴朝榮

1.一種手機端含缺失數(shù)據(jù)的通用連續(xù)行為識別應用框架，其特征在于，包括：數(shù)據(jù)源、傳感器控制單元、數(shù)據(jù)接納控制單元、數(shù)據(jù)補全單元和行為識別單元；

數(shù)據(jù)源包括三個慣性傳感器，分別是重力加速度器、線性加速度器和陀螺儀，傳感器與環(huán)境和用戶進行交互，獲取實時數(shù)據(jù)；

傳感器控制單元根據(jù)數(shù)據(jù)接納控制單元的反饋信息，控制傳感器的開關(guān)和采樣頻率；

數(shù)據(jù)接納控制單元根據(jù)當前數(shù)據(jù)判斷數(shù)據(jù)是否為有效數(shù)據(jù)，若為有效數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)傳遞給數(shù)據(jù)補全單元，并且對傳感器控制單元做出反饋，否則反饋傳感器控制單元降低采樣頻率；

數(shù)據(jù)補全單元將有缺失的數(shù)據(jù)進行補全，生成完整的數(shù)據(jù)供給后續(xù)的行為識別單元進行識別；

應用框架的工作具體包括以下步驟：

1)數(shù)據(jù)源中的各個傳感器單獨收集數(shù)據(jù)，分別形成輸入數(shù)據(jù)流，按時間順序進行組織，由傳感器控制單元進行存儲；

2)從當前時刻t開始，傳感器控制單元根據(jù)大小為w的滑動窗口，在各個傳感器緩存的數(shù)據(jù)中向前選取從t-w到t的數(shù)據(jù)；對于同一時刻下的各個傳感器數(shù)據(jù)，將它們拼接成同一個向量d_i，于是將該窗口內(nèi)的向量組織為D_t＝d₁,d₂,…,d_t，將原始數(shù)據(jù)傳遞給數(shù)據(jù)接納控制單元；其中，w為正實數(shù)，單位為秒；

3)數(shù)據(jù)接納控制單元包含預先訓練的二分類分類器模型，用于判斷這段時間內(nèi)，手機處于用戶身上或不是；將向量作為輸入，輸出為在用戶身上或不是；若判斷手機不在用戶身上，則將該時段內(nèi)的數(shù)據(jù)判斷為無效數(shù)據(jù)舍棄，同時根據(jù)確定的策略對傳感器控制單元進行反饋，關(guān)閉部分傳感器或是降低采樣頻率；若判斷手機是在用戶身上，則將有效數(shù)據(jù)傳遞給數(shù)據(jù)補全單元，并且反饋給傳感器控制單元；

4)數(shù)據(jù)補全單元收集從數(shù)據(jù)接納控制單元傳遞來的有效數(shù)據(jù)，從當前時刻t開始，根據(jù)大小為S、重疊率為λ、天數(shù)為d的滑動窗口，選取當天及之前d-1天的數(shù)據(jù)，在每天中選取從當前時刻t開始、向前選取到t-S時刻的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)組織成矩陣，通過指示矩陣標記數(shù)據(jù)矩陣中的缺失值，將這兩個矩陣作為輸入傳遞給預設數(shù)據(jù)補全算法，對含缺失值的有效數(shù)據(jù)進行補全，將補全的完整數(shù)據(jù)傳遞給上層行為識別單元；其中，S、λ、d為正實數(shù)，d單位為天；

5)行為識別單元在完整數(shù)據(jù)集上完成對應的行為識別操作。

2.如權(quán)利要求1所述的一種手機端含缺失數(shù)據(jù)的通用連續(xù)行為識別應用框架，其特征在于：步驟1)具體過程為：

1.1)傳感器控制單元創(chuàng)建大小預先確定的緩存D；

1.2)各個傳感器按照相同的采樣頻率進行數(shù)據(jù)采集，將各個傳感器獲得的數(shù)據(jù)存入D，并按照不同的傳感器分開存儲，其中每個傳感器內(nèi)的數(shù)據(jù)按照時間先后存儲；

1.3)定義D中各個傳感器的緩存數(shù)據(jù)的最長保留時間為h秒，超過保留時間的數(shù)據(jù)寫入固定存儲設備中。

3.如權(quán)利要求1所述的一種手機端含缺失數(shù)據(jù)的通用連續(xù)行為識別應用框架，其特征在于：步驟4)具體過程為：

4.1)數(shù)據(jù)補全單元包含大小預先確定的運行時緩存，該緩存對歷史數(shù)據(jù)按照每一天的形式劃分，將一天的數(shù)據(jù)排列成一行；

4.2)數(shù)據(jù)補全單元根據(jù)大小為S、重疊率為λ、天數(shù)為d的滑動窗口，選取從當天及之前d-1天的數(shù)據(jù)，在每天中選取從當前時刻t開始，向前選取到t-S時刻的數(shù)據(jù)，將這些數(shù)據(jù)組織成新的矩陣，該矩陣會包含若干缺失數(shù)據(jù)，通過一個指示矩陣標記具體哪個位置的值是缺失的；

4.3)數(shù)據(jù)補全單元中包含包裝好的數(shù)據(jù)補全算法，將數(shù)據(jù)矩陣和指示矩陣作為輸入傳遞給數(shù)據(jù)補全算法，算法的輸出為不包含缺失值的完整矩陣，將完整矩陣傳遞給上層行為識別單元。

4.如權(quán)利要求1所述的一種手機端含缺失數(shù)據(jù)的通用連續(xù)行為識別應用框架，其特征在于：步驟5)具體過程為：

5.1)行為識別單元包含預設的行為識別算法，在完整的數(shù)據(jù)集上進行數(shù)據(jù)處理，獲得和具體應用相關(guān)的輸出。