1. Sensore virtuale di stati
ambientali per Android
Relatore Candidato
Prof. Vittorio Scarano Angelo Santarella

2. Sensori
• I sensori sono tra le innovazioni più
interessanti introdotte nel mondo
consumer di massa.
• Creano macchine che sanno
“sentire”, quindi recepire nuovi input.
• Nuovi input possono essere
rappresentati dall’utilizzo
dell’accelerometro, dalla voce o degli
altri sensori.
2

3. Sensore Virtuale di Stati Ambientali
per Android
• Il sensore virtuale di stati ambientali per Android è una
libreria che permette il riconoscimento degli scenari
ambientali in cui il dispositivo Android può trovarsi.
• La libreria utilizza l’accelerometro, il microfono e il sensore di
prossimità per rendere possibile il riconoscimento automatico
di:
– stati di movimento (fermo, auto, cammino, corsa)
– livelli di rumore (NOISY, NOISELESS)
– copertura fisica del device (BOXED, UNBOXED)
– ringer mode (MOD_SILENCED, MOD_NORMAL)
3

4. Analisi dati accelerometro
Obiettivo: riconoscimento automatico del maggior numero
possibile di scenari di movimento, rilevabili con
l’accelerometro tramite analisi dei dati.
Operazioni effettuate per il riconoscimento degli stati di
movimento:
• Rilevazioni possibili stati di movimento
• Analisi della varianza
• Catalogazione stati di movimento
• Inserimento stati di incertezza ed errore
4

5. Rilevazioni Accelerometro
Fermo Auto
25 25
20 20
15 15
10 10
5 Asse x 5 Asse x
0 Asse y 0 Asse y
-5 1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61 65 69 73 77 81 85 89 Asse z -5 1 5 9 1317212529333741454953576165697377818589 Asse z
-10 -10
-15 -15
-20 -20
-25 -25
Cammino Corsa
25
25 20
20 15
15 10
10
5 Asse x
5 Asse x
0 Asse y
0 Asse y
-5 1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61 65 69 73 77 81 85 Asse z
-5 1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61 65 69 73 77 81 85 89 Asse z
-10
-10
-15 -15
-20 -20
5
-25 -25

6. Grafici delle analisi
Fermo 50 Auto
50
45 45
40 40
35 35
30 30
VarianzaX VarianzaX
25 25
VarianzaY VarianzaY
20 20
15 VarianzaZ VarianzaZ
15
10 10
5
5
0
0
1 6 111621263136414651566166717681869196
1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56 61 66 71 76 81 86 91 96
Cammino Corsa
50 50
45 45
40 40
35 35
30 30
VarianzaX VarianzaX
25 25
VarianzaY VarianzaY
20 20
15 VarianzaZ 15 VarianzaZ
10 10
5 5
0 0
6
1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56 61 66 71 76 81 86 91 96 1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56 61 66 71 76 81 86 91 96

7. Soglie accelerometro
45
120
100 ERROR 100
40
80
35
…
30 …
Varianza(m/s^2)
25 25.5 25.5
20 20.5 20
15
10
5 4.5 3.5 4.5
3.5
0 0.1 0 0.5 0.1 0.5
ML UN_M_C CAR UN_C_W WALK UN_W_R RUN
Stati di movimento
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8. Analisi Audio
• L’obiettivo è dare un approccio multisensoriale per aumentare
l’affidabilità delle rivelazioni e il numero di scenari del sensore
virtuale.
• Analisi audio effettuate usando librerie open source, che
forniscono il valore dei decibel del rumore presente
nell’ambiente.
• Gli scenari analizzati riguardano:
– Ambienti silenziosi
– Ambiente rumorosi
8

9. -80
-70
-60
-50
-40
-30
-20
-10
0
1
4
7
10
13
16
19
22
25
28
31
34
37
40
43
46
49
52
55
58
61
64
67
70
73
76
79
82
85
88
91
94
97
100
Rilevazioni Audio
103
106
109
112
115
118
121
124
127
130
9
Auto dB
Cammino dB
Silenzioso dB

10. Soglie Audio
NOISY UN_NOISY NOISELESS
0 0
-10
-20
-30
Decibel (dB)
-40 -45
-50 -45
-55
-60 -55
-70
-80
-90
-100
Stati di rumore -100
10

11. Progettazione Libreria
• La libreria è stata progettata con
obiettivo di avere scalabilità e
facilità di utilizzo da parte dello
sviluppatore.
• La libreria restituisce gli stati
tramite un vettore dove ogni
posizione rappresenta lo stato di
un sensore tramite costanti intere:
int[0] int[1] int[2] int[3]
Motion State: Ringermode
MOTIONLESS, CAR, WALK,
RUN, UN_ML_CAR, Proximity Audio state:
UN_CAR_WALK,
State: State: MODE_NORMAL, MO
UN_WALK_RUN DE_SILENCED
NOISY, NOIS
BOXED or 11
ELESS, UN_
UNBOXED
NOISY

12. Testing
• La libreria è stata convalidata da un gruppo di utenti, con
l’obiettivo di verificare la validità delle analisi effettuate sulla
eterogeneità dei dispositivi Android.
• I test funzionali hanno previsto il confronto di tutti gli stati
ambientali (forniti dalla libreria) con ambienti reali o simulati
dall’utente.
• I dispositivi finora utilizzati hanno superato tutti i test.
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13. CaloriesCO2 Counter
• CaloriesCO2 Counter è
un’applicazione conta calorie e
conta CO2 emessa, sviluppata
usando gli stati di movimento
forniti dalla libreria.
• Le calorie consumate e
l’anidride carbonica emessa
vengono calcolate ogni 2
secondi in base agli stati di
movimento.
13

14. TelephonyManager
L’applicazione di esempio TelephonyManager ha lo scopo di modificare le
caratteristiche di telefonia del device in modo da adattarle allo stato
ambientale fornito dal sensore virtuale di stati ambientali per Android.
14

15. Features
Le impostazioni di telefonia vengono modificate dopo un controllo degli stati ambientali.
Chiamate:
– MOTIONLESS:
• Ambiente silenzioso: diminuisce volume suoneria (2/3 di maxstream)
• BOXED: imposta max ringtone volume, e attiva vibrazione
• Modalità silenziosa: attiva vibrazione
– CAR:
• Ambiente rumoroso e Unboxed: annuncia chiamata con TTS pronunciando nome chiamante, attiva vivavoce alla
risposta, imposta max volume ringtone, TTS, e vivavoce.
• BOXED: attiva vibrazione
• Modalità silenziosa : attiva vibrazione
– WALK&RUN:
• Modalità silenziosa: attiva vibrazione
• Altrimenti: imposta max ringtone volume, e attiva vibrazione
SMS:
– CAR:
• Se non è in modalità silenziosa e non è Boxed:
aumenta volumi, annuncia SMS con TTS pronunciando il nome del mittente, e lancia schermata per la lettura con
un tocco dell’ SMS tramite TTS
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16. Conclusioni
• Il sensore virtuale di stati ambientali è una libreria open
source capace di riconoscere 10 tipi di scenari ambientali.
• Possibili sviluppi futuri:
– Inserimento del sensore di luminosità ed altri possibili
sensori
– Sviluppi delle applicazioni gratuite TelephonyManager e
CaloriesCO2 Counter
– Sviluppo di nuove applicazioni
16

17. Grazie per l’attenzione
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