応用情報技術者 2012年 秋期 午後 問07

　 　G社は、スマートフォン（以下、端末という）で稼働する歩数計アプリケーションプログラム（以下、歩数計アプリという）を開発することになった。 　歩数計アプリは、人が歩くことによって変動する加速度を解析し、歩数を算出する。端末は、加速度センサと、加速度センサを制御するためのミドルウェアを搭載している。歩数計アプリは、このミドルウェアを使用して、加速度センサのデータを取得する。 　 〔端末の仕様〕 　端末は、電力の消費をできるだけ少なくするために、使用していないときはディスプレイを消灯し、MPUへのクロック供給を停止している。 　端末の状態には、MPUへのクロック供給を行っているウェイク状態と、MPUへのクロック供給を停止しているサスペンド状態がある。端末をサスペンド状態にする条件（以下、サスペンド条件という）は、端末が通話及びデータ通信を行っていない状態で、利用者が端末を60秒間操作しないことである。一方、端末がサスペンド状態のときに、着信があるか又は利用者が端末を操作すると、MPUへのクロック供給を再開し、ウェイク状態になる。 　ミドルウェアのAPIには、“サスペンド禁止”と“サスペンド許可”がある。アプリケーションプログラムが“サスペンド禁止”を実行すると、サスペンド状態になることが禁止され、サスペンド条件が成立しても、端末はウェイク状態を維持する。 　一方、アプリケーションプログラムが“サスペンド許可”を実行すると、サスペンド状態になることが許可され、サスペンド条件が成立したとき、端末はサスペンド状態になる。 　なお、電源投入後“サスペンド禁止”を実行するまで、端末はサスペンド状態になることが許可されている。 　 〔加速度センサ〕 　端末に内蔵されている加速度センサは、（横、縦、高さ）の加速度を（X, Y, Z）とし、それぞれ、-19.6メートル／秒²～19.6メートル／秒²の範囲で測定できる。 　動作確認のために端末を水平な机の上に置いた。ディスプレイ面を上にしたときZの値は負で、下にしたときZの値は正であった。机の上で、ディスプレイ面を上にして端末を図1の①及び②の方向に動かしてみた。Zの値はaメートル／秒²でほぼ一定であったが、X及びYの値は図2のように変化した。

　さらに、端末のb歩行したところ、加速度は図3のようにZの値だけが大きく変化し、X及びYの値は、Zの値の変化の大きさに比べるとほとんど変化しなかった。

〔歩数計アプリ〕 　歩数計アプリが加速度センサのデータを取得するとき、ミドルウェアのAPIである“センサ設定”を実行する。このAPIには、加速度センサのデータ取得間隔として50、100、200及び1,000ミリ秒のいずれかを指定し、ミドルウェアから加速度センサのデータを取得するための関数を歩数計アプリが用意して登録する。 　ミドルウェアは指定された間隔で加速度センサのデータを取得し、メートル／秒²単位の浮動小数点数に変換し、歩数計アプリで用意した関数に渡す。 　歩数計アプリが終了するとき、歩数計アプリはミドルウェアのAPIである“センサ設定解除”を実行し、“センサ設定”で設定した関数の登録を取り消す。 　利用者が端末をどのような向きで持ち、歩行するかは特定できない。そこで、3軸方向の加速度を合成して、重力加速度が正の方向になるように補正した。その補正した値を用いて、端末にかかる加速度の変化を調べる。 　静止しているとき、端末は重力の影響で一定の加速度を受けている。一方、歩行しているとき、端末は上下に動くので、合成された加速度は図4のように周期的に変動する。この周期を検出し、変動の1周期を1歩と判定する。ただし、変動の大きさが所定の値よりも小さいときは、静止しているものとする。

　歩数計アプリは、1秒間に最大4歩まで計測できるようにする。 　歩数計アプリは加速度センサのデータを一定時間ごとに取得（以下、サンプリングという）している。サンプリングによって、復元できるデータの周波数は、サンプリングする周波数の1/2までとする。 　1秒間に最大4歩のデータを復元するには、1秒間にc回以上、サンプリングしなければならない。消費電力を考慮し、できる限りサンプリング周期を長くしたい。そこで、加速度センサのデータ取得間隔をdミリ秒とした。 　歩数計アプリは、歩数計アプリ用のアイコンをタッチすることで起動する。歩数計アプリは、起動されると“サスペンド禁止”を実行し、計測した歩数をディスプレイに表示する。 　ディスプレイに表示している終了ボタンをタッチすると、歩数計アプリは終了する。 　 〔運用試験〕 　歩数計アプリをインストールした端末を、野外に持ち出して試験したところ、歩数計アプリを一度使用すると、歩数計アプリを終了しても電池の消耗が激しい、という指摘があった。 　原因を調べたところ、歩数計アプリ終了時にeを実行しておらず、その結果、歩数計アプリが終了しても、端末の状態はf状態のままのとなっていた。