如何利用XIAO BLE Sense設(shè)計一款寵物活動追蹤器

背景

我們的寵物應(yīng)該得到更多保持活躍的方法。我正在使用 XIAO BLE Sense，它是一款配備強大 Nordic nRF52840 MCU 的微型微控制器，采用藍牙 5.0 模塊設(shè)計，圍繞 32 位 ARM? Cortex?-M4 CPU 構(gòu)建。它有 6 Axis IMU，用于預(yù)測諸如休息、步行和跑步等活動。tinyML 模型根據(jù)來自 3 Axis IMU 的數(shù)據(jù)預(yù)測活動。

隨附的移動應(yīng)用程序通過藍牙連接到設(shè)備，微控制器每分鐘發(fā)送一次預(yù)測數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)存儲在移動本地存儲上并繪制在圖表上以提供有意義的洞察力。

從 XIAO 開始構(gòu)建

在開始使用 XIAO 編程之前，您需要安裝板固件。最好的資料來源是wiki ，你可以在上面得到逐步的指導(dǎo)，以設(shè)置您的 Arduino IDE。

EI Blue - 通過藍牙收集數(shù)據(jù)

對于任何機器學(xué)習(xí)項目，數(shù)據(jù)收集都是非常重要的部分。為了捕捉更準確的數(shù)據(jù)，我必須在我的狗戴著項圈時收集數(shù)據(jù)，這意味著我無法收集通過 USB 線將 XIAO BLE Sense 連接到計算機的數(shù)據(jù)。因此，我創(chuàng)建了一個名為 EI Blue 的移動應(yīng)用程序，使用它從 XIAO 無線收集數(shù)據(jù)。該應(yīng)用程序?qū)⒓铀俣扔嫈?shù)據(jù)直接發(fā)送到 Edge Impulse 工作室。

該應(yīng)用程序非常易于使用。您需要將固件內(nèi)核上傳到您的XIAO，掃描二維碼在應(yīng)用程序上配置項目并開始采樣。

您應(yīng)該在 Edge Impulse Studio 上看到如下數(shù)據(jù)。我收集了5s樣本。為穩(wěn)健的 ML 模型收集盡可能多的數(shù)據(jù)。我已經(jīng)收集了大約 6 分鐘的數(shù)據(jù)以開始使用，并且隨著時間的推移將繼續(xù)收集更多數(shù)據(jù)。

創(chuàng)造行為

您可以在此處定義輸入數(shù)據(jù)、要用于模型的任何數(shù)字信號處理和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。

如您所知，加速度計數(shù)據(jù)基本上是時間序列原始數(shù)據(jù)。我選擇了頻率 = 50Hz，這意味著每秒將有 50 個加速度計數(shù)據(jù)讀數(shù)，間隔為 1000/50=200 毫秒。

我選擇了光譜分析作為我的處理模塊，因為它可以很好地與加速度計數(shù)據(jù)一起提取有意義的特征。

在光譜分析頁面上，確保選中“計算特征重要性”，這將根據(jù)您的數(shù)據(jù)指示哪些特征很重要。例如，如您在上圖中所見，“accX Spectral Power”具有最高的重要性，因為我有休息、步行和跑步的數(shù)據(jù)，其中 X 軸變化很大并進行了分離。

我在模型測試期間獲得了 90% 的準確率但請記住，這是一個概念證明，我只從我的狗那里收集數(shù)據(jù)。理想情況下，我應(yīng)該收集來自不同犬種的數(shù)據(jù)，這將增加數(shù)據(jù)集中的多樣性并使模型變得健壯。但就目前而言，它解決了目的。

完成后，下載 Arduino 庫并添加到 Arduino IDE。然后上傳XIAO_BLE_Pet_Activity.ino程序到XIAO BLE Sense。

為 iOS 構(gòu)建移動應(yīng)用程序

移動應(yīng)用程序是用 Flutter 編寫的。所以你需要安裝顫振。我強烈建議使用 Flutter 配置 VS Code，這使得在 flutter/dart 中編寫代碼變得非常容易。按照此鏈接開始從安裝到編寫第一個 Flutter 應(yīng)用程序的 Flutter。

安裝和配置所有軟件后，克隆此repo 。

我已經(jīng)為 iOS 構(gòu)建了該應(yīng)用程序，因為我現(xiàn)在沒有任何 Android 設(shè)備。但是 Flutter 是一個混合移動框架，這意味著相同的代碼也應(yīng)該適用于 Android 應(yīng)用程序。

要為 iOS 構(gòu)建，請從項目文件夾的根目錄運行以下命令。

open ios/Runner.xcworkspace/

之后就會打開 Xcode，你就可以使用您的配置文件簽署應(yīng)用程序并在您的手機上運行，到此一切準備工作就完成了。