前言
當(dāng)前社會隨著社會水平的越來越高，人民飲食也更加的豐富多樣，隨之而來就成就了越來越多可愛的胖子。胖子多了，一些“不良商販”發(fā)現(xiàn)商機研發(fā)出了運動健身類的APP，如：Keep，咕咚，動動，趣走等等，就連我們的移動社交老大哥騰訊也相繼推出了微信運動，qq運動等功能。那么今天我將通過此篇文章來給大家簡單介紹一下在我們的iOS中想要實現(xiàn)一個計步器的功能有哪幾種方案，以及實現(xiàn)它的一些原理。
實現(xiàn)方案
從目前技術(shù)角度來看，ios實現(xiàn)計步功能主要有三種方案：加速計，CMPedometer,HealthKit。下面我們分別來說說這三種實現(xiàn)方案。
一、加速計
iOS4以后蘋果已經(jīng)提供了CoreMotion（核心運動框架），但是并沒有提供給我們關(guān)于步數(shù)計算和行走公里數(shù)的計算方法。iOS7出現(xiàn)以后蘋果在CoreMotion中添加了CMStepCounter，此時我們就可以通過CMStepCounter來計算行走的步數(shù)和公里數(shù)據(jù)了。iOS8的時候又出現(xiàn)了CMPedometer，它是CMStepCounter的替代者，CMPedometer中的數(shù)據(jù)種類也變得更加多樣，比如我們不只可以獲取步數(shù)和公里數(shù)，我們還可以計算我們的上下樓層數(shù)，以及我們活動的平均速度等等。但是由于硬件的緣故，在iPhone5s以下的設(shè)備中沒有協(xié)處理器，就設(shè)備本身來講我們是無法通過手機去計算步數(shù)和公里數(shù)的。難道這樣我們就放棄了我們要做計步器的初衷了嗎？當(dāng)然不是，下面我們就來介紹在iPhone5s以下設(shè)備中比較流行的一種計步器的實現(xiàn)方案——加速計
加速計是CoreMotion框架中用來計算設(shè)備在三維空間中的加速度的。那么我們?nèi)绾瓮ㄟ^加速計來計算步數(shù)呢？接下來我將詳細(xì)介紹加速計計算步數(shù)的原理。
原理
我們通過加速計來進行特性分析，分別用以檢測人步行中三個方向的加速度變化，如下圖
當(dāng)我們在水平步行運動中，垂直和前進兩個加速度會呈現(xiàn)周期性變化，如圖下圖所示，在步行收腳的動作中，由于重心向上單只腳觸地，垂直方向加速度是呈正向增加的趨勢，之后繼續(xù)向前，重心下移兩腳觸底，加速度相反。水平加速度在收腳時減小，在邁步時增加。
反映到圖表中，我們可以看到在步行運動中，垂直和前進產(chǎn)生的加速度與時間大致為一個正弦曲線，而且在某點有一個峰值，其中垂直方向的加速度變化最大，通過對軌跡的峰值進行檢測計算和加速度閾值決策，即可實時計算用戶運動的步數(shù)。
?因為用戶在運動中可能手平持設(shè)備或者將設(shè)備置于口袋中，所以設(shè)備的放置方向不定，為此我們通過計算三個加速度的矢量長度，獲得一條步行運動的正弦曲線軌跡。
第二步是峰值檢測，我們記錄了上次矢量長度和運動方向，通過矢量長度的變化，可以判斷目前加速度的方向，并和上一次保存的加速度方向進行比較，如果是相反的，即是剛過峰值狀態(tài)，則進入計步邏輯進行計步，否則舍棄。通過對峰值的次數(shù)累加可得到用戶步行步伐。
最后是去多余的干擾，手持設(shè)備會有一些低幅度和快速的移動狀態(tài)，或是我們說的手抖和快速甩動，或者某個惡作劇用戶想通過短時快速反復(fù)搖動設(shè)備來模擬人走路（當(dāng)然也包括哪些將手機捆綁在狗尾巴上的天才），這些干擾數(shù)據(jù)如果不剔除，會影響記步的準(zhǔn)確值，對于這種干擾，我們可以通過給檢測加上閾值和步頻判斷來過濾。比如我們可以設(shè)置一個一步所用的時間，如果短于這個時間我們就過濾掉。就像博爾特，100米最快也需要9.69s。如果有生物跑100米所用時間小于8秒了，按照現(xiàn)在的身體極限我們就可以斷定這個生物99.9%不是人類。
二、CMPedometer
iOS8以后，CoreMotion框架中為我們提供了一個獲取用戶活動信息的對象CMPedometer,通過CMPedometer我們可以獲取用戶的活動信息，如：行走步數(shù)，行走的公里數(shù)，上下樓層數(shù)以及平均速度等。因此我們通過CMPedometer調(diào)用它的API接口就完全可以獲取到我們想要的步數(shù)。下邊我將介紹一下我們用到的API。
1.?當(dāng)我們在使用CMPedometer查詢我們需要的數(shù)據(jù)的時候，比如：步數(shù)，公里數(shù)，上下樓層數(shù)等，我們需要先通過判斷接口判斷設(shè)備中的這些功能是否可用，如下邊方法：
//判斷計步器是否可用
+ (BOOL)isStepCountingAvailable;
//是否支持距離估計
+ (BOOL)isDistanceAvailable;
//是否支持樓梯計數(shù)
+?(BOOL)isFloorCountingAvailable;
//等等，不一一進行介紹了。
?2.?因為我們需要從設(shè)備中獲取我們需要的活動數(shù)據(jù)，所以我們需要調(diào)用的是設(shè)備的數(shù)據(jù)查詢接口，如下邊方法：
//此方法是從某一時間段開始，連續(xù)的采集數(shù)據(jù)，當(dāng)設(shè)備中的活動數(shù)據(jù)發(fā)生變更就會回調(diào)此方法，此方法是在串行隊列中執(zhí)行。
-(void)startPedometerUpdatesFromDate:(NSDate*)start?withHandler:(CMPedometerHandler)handler;
//此方法是查詢某一時間段的數(shù)據(jù)，時間可長達(dá)7天，此方法是在串行隊列中執(zhí)行。
-?(void)queryPedometerDataFromDate:(NSDate*)start?toDate:(NSDate*)endwithHandler:(CMPedometerHandler)handler;
3.?廢話不多說，直接上代碼?
連續(xù)獲取數(shù)據(jù)
?獲取某一時間段的數(shù)據(jù)
更新UI
三、HealthKit
?? ????iOS8以后蘋果推出了一個新的手機自帶的App——健康A(chǔ)pp，這個App就是用來顯示我們的活動信息的。并且蘋果還為我們提供了一個訪問健康A(chǔ)pp的框架HealthKit。我們可以理解HealthKit是一個活動數(shù)據(jù)的中央存儲庫，而健康A(chǔ)pp是用來展示這個庫中的數(shù)據(jù)的。那么HealthKit是如何獲取用戶的活動數(shù)據(jù)的呢？首先我們想一下，健康A(chǔ)pp中的運動數(shù)據(jù)是從哪兒來的？運動信息嘛當(dāng)然是從核心運動框架里邊來的了，那么訪問核心運動框架中的信息都是通過CMPedometer來訪問的，所以我們就知道了HealthKit底層也是通過上邊我們提到CMPedometer來獲取用戶信息的，只不過它的獲取方法在手機內(nèi)部，通過協(xié)處理器來進行計算的。而協(xié)處理器在5s以后的設(shè)備中才出現(xiàn)的，所以在5s以前的設(shè)備中是無法獲取用戶的運動信息的。
??
我們在使用HealthKit的時候的注意事項：
A：需要把HealthKit配置到AppID中
B：Xocede中需要打開HealthKit的開關(guān)選項
C：需要調(diào)用isHealthDataAvailable方法檢測HealthKit是否可用
D：在讀取和寫入數(shù)據(jù)之前需要先獲取權(quán)限，并且設(shè)置讀取和寫入的數(shù)據(jù)類型
申請權(quán)限
F：在info.plist文件中，增加NSHealthShareUsageDescription用于讀取數(shù)據(jù)的描述和NSHealthUpdateUsageDescription用于寫入數(shù)據(jù)的描述。
設(shè)置好上面的配置信息后我們?nèi)绾卧L問和讀取數(shù)據(jù)呢，下邊我們將以特征數(shù)據(jù)（性別）和樣本數(shù)據(jù)（步數(shù)）為例，話不多說，直接上代碼。
性別讀取：
特征數(shù)據(jù)我們一般都是用HKHealthStore直接訪問，返回一個性別類型對象，然后通過對象值判斷性別。
?注意：特征數(shù)據(jù)只能讀取不能寫入，如何修改的話只能通過健康A(chǔ)pp來修改
步數(shù)讀?。?/b>
a：事例查詢
此查詢方式為事例查詢，可以查詢到每一條寫入的數(shù)據(jù)，并且能可以獲取數(shù)據(jù)的來源，通過來源可以分析數(shù)據(jù)是設(shè)備背身記錄的數(shù)據(jù)還是三方app寫入的數(shù)據(jù)。
b：統(tǒng)計查詢
此查詢方式為統(tǒng)計查詢，查詢結(jié)果為步數(shù)的總和，不區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)來源。
步數(shù)寫入：
寫入數(shù)據(jù)一般我們采用saveObject的形式
以上為三種實現(xiàn)計步器的實現(xiàn)方案，下邊我將解答一下經(jīng)常有人問的問題：
1.如果我們用HealthKit寫入數(shù)據(jù)，那么我在其他App中讀取數(shù)據(jù)，那么這個數(shù)據(jù)是不是很大（比如微信的步數(shù)排行榜）？
????????首先我們介紹一下微信運動，當(dāng)我們首次打開微信運動的時候會出現(xiàn)一個提示框，詢問是否允許訪問健康A(chǔ)pp，由此可以證明微信運動就是通過HealthKit來訪問數(shù)據(jù)的。那么會不會出現(xiàn)我們上面提到的問題呢？理論上是會的，前提是微信沒有進行數(shù)據(jù)源判斷。上邊我們提到了，每條數(shù)據(jù)我們都可以知道它的來源，通過來源我們就可以過濾數(shù)據(jù)，微信運動有可能也是通過這種方式來處理了數(shù)據(jù)（個人猜測），通過此方式來保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確。
2.如果我通過HealthKit寫入數(shù)據(jù)后，其他APP通過CMPedometer來訪問數(shù)據(jù)會不會很大？
????????首先CMPedometer訪問的是核心運動框架的數(shù)據(jù)，而HealthKit寫入的數(shù)據(jù)只會保存在健康A(chǔ)pp中，健康A(chǔ)pp會整合數(shù)據(jù)，將所有來源的數(shù)據(jù)進行合并，但是核心運動框架中的數(shù)據(jù)還是與它分離的，只是HealthKit中也會包含核心運動框架中的數(shù)據(jù)而已。所以結(jié)論就是CMPedometer訪問的還是核心運動框架的數(shù)據(jù)，并不會讀取寫入的數(shù)據(jù)。
