Mit der steigenden technologischen Leistungsfähigkeit mobiler Endgeräte
ergeben sich neue Anwendungsmöglichkeiten für den täglichen Einsatz. Die
nahezu vollständige Marktdurchdringung mobiler Endgeräte wie Smart‐Phones,
Personal‐Digital‐Assistants und Mobiltelefonen sowie deren breite gesellschaftliche Akzeptanz schafft die Grundlage für die Substitution technischer Funktionalitäten, die bisher spezialisierten elektronischen Geräten vorbehalten war. Insbesondere das Mobiltelefon etabliert sich in dem Massenmarkt zunehmend als universell einsetzbarer digitaler Begleiter, der neben der originären Kommunikationsfunktion mittlerweile eine Vielzahl multimedialer Fähigkeiten vorweist und durch steigende Datenübertragungsraten ebenfalls den mobilen Informationszugriff und Datenaustausch ermöglicht.
Das Potential mobiler Endgeräte in Verbindung mit einem medizinischen
Überwachungsgerät soll im Rahmen dieser Bachelor‐Abschlussarbeit für die
Implementierung einer Applikation genutzt werden, die Sportlern und sportlich
affinen Personen ein kontrolliertes Training ihrer körperlichen Fähigkeiten
ermöglicht. Die Grundlage dazu bietet die Bluetooth‐ommunikationstechnologie,
die eine drahtlose Anbindung zwischen dem zum Einsatz kommenden medizinischen Brustgurt der Firma mobimotion und einem Javafähigen
Mobiltelefon ermöglicht.
Unter der Verwendung eines Software‐Developement‐Kits des Geräte‐
Herstellers mobimotion wird mit der für mobile Applikationen optimierten Java
Micro‐Edition ein anwendungsfähiger Prototyp entwickelt, der eine umfassende
Aufzeichnung biomedizinscher Daten ermöglicht. Der Prototyp wird in Form von
Profilen einen Mehrbenutzerbetrieb unterstützen und dem Anwender die
Möglichkeit geben, anhand berechneter Parameter wie z.B. der Belastungsintensität, der durchschnittlichen Bewegungsgeschwindigkeit oder dem Kalorienverbrauch seinen individuellen Trainingszustand nachvollziehbar zu ermitteln und zu optimieren.
Im Fokus der Arbeit steht die Konzipierung eines tragfähigen Software‐Designs, das sich an den Grundsätzen und Maßstäben der Disziplin des Software‐Engineerings orientiert. (Enthält umfassende Einführung in die Sportphysiologie, eine gute Vorlage für State-of-the-Art Software-Engineering sowie viele Details der Implementierungsgestaltung, u.a. Patterns, Software-Architektur, Vorgehensweise, Technologien)
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung
1.1 Problemstellung
1.2 Zielsetzung
1.3 Vorgehensweise
2. Grundlagen und Methoden
2.1 Abgrenzung und Relevanz biomedizinischer Daten
2.2 Physiologische Grundlagen
2.2.1 Arten der Energiegewinnung bei Stoffwechselprozessen
2.2.2 Bedeutung der Arten von Energiegewinnung für die Leistungsfähigkeit
2.2.3 Beurteilung der Leistungsfähigkeit anhand der Herzfrequenz
2.2.4 Ansätze zur Definition von Trainingsbereichen
2.2.5 Methoden zur Quantifizierung des Energieumsatzes
2.3 Abgrenzung medizinischer Überwachungsgeräte
2.4 Realisierungspotentiale und Umfang der Java Micro-Edition
2.4.1 Technologiespezifikation der Java Micro-Edition
2.4.2 Midlet-Framework und Applikations-Lebenszyklus
2.4.3 Persistente Datenspeicherung
2.4.4 Benutzeroberflächen und Interaktionsverarbeitung
2.4.5 Erweiterungspotentiale mit dem Lightweight UI Toolkit
2.5 Architektur-Aspekte von Echtzeitsystemen
2.6 Prototyping im Software-Engineering
3. Auswahl und Einsatz von Methoden und Werkzeugen
3.1 Vorgehensmodell und Methoden
3.2 Entwicklungsplattform und Testverfahren
3.3 Auswahl von Parametern und Methoden der Physiologie
4. Entwicklung der Mobiltelefon-Applikation
4.1 Vorbedingungen
4.2 Spezifikation
4.2.1 Begriffsabgrenzungen
4.2.2 Funktionale Anforderungsermittlung
4.2.3 Nicht-Funktionale Anforderungsermittlung
4.2.4 Erkenntnisse aus dem explorativen Prototyp
4.3 Konzipierung
4.3.1 Anwendungsfälle
4.3.2 Datenmodell
4.3.3 Architekturentwurf
4.3.4 Komponenten für den Trainingsbetrieb
4.3.5 Teilergebnisse aus dem experimentellen Prototyp
4.4 Implementierung
4.4.1 Datenpersistenz
4.4.2 Datenexport
4.4.3 Benutzeroberfläche
4.4.4 Erweiterung der Benutzeroberfläche mit dem Lightweight UI Toolkit
4.4.5 Trainingsauswertung und Profile
4.4.6 Applikationssetup und Testfälle
4.4.7 Endergebnisse aus dem evolutionären Prototyp
5. Zusammenfassung und Ausblick
Zielsetzung & Themen
Ziel dieser Arbeit ist die Konzeption und Implementierung einer mobilen Java-Applikation, die es sportlich aktiven Nutzern ermöglicht, biomedizinische Daten eines drahtlosen Überwachungsgeräts in Echtzeit zu erfassen, zu visualisieren und dauerhaft zu speichern. Die Forschungsfrage fokussiert sich dabei auf die Realisierung einer performanten Software-Architektur für ressourcenbeschränkte Endgeräte, um eine geräteunabhängige, kontrollierte Trainingssteuerung und eine anschließende externe Datenverwertung mittels offener Formate zu gewährleisten.
- Integration und Analyse biomedizinischer Daten (EKG, Herzfrequenz)
- Entwicklung eines Software-Prototyps basierend auf der Java Micro-Edition (JME)
- Entwurf einer performanten Architektur unter Berücksichtigung von Echtzeitanforderungen
- Einsatz von Design-Patterns für eine saubere Trennung von Geschäftslogik und UI
- Implementierung eines Datenexports in XML für die externe Weiterverarbeitung
Auszug aus dem Buch
4.2.3 Nicht-Funktionale Anforderungsermittlung
Bedienbarkeit
Jeder Sportler, der mit dem Umgang mobiler Kommunikationsgeräte vertraut ist, soll SmartMotion ohne eine besondere Anleitung bedienen können.
Die über das Mobiltelefon selektierbaren Funktionalitäten von SmartMotion sollen über nicht mehr als drei Menüebenen erreichbar sein. Jede Menüebene soll dem Sportler durch einen Menütitel kenntlich gemacht werden.
Die Benutzerinteraktion soll primär über die standardisierten Aktionstasten des verwendeten Mobiltelefons erfolgen. Diese gehen aus der Bedienungsanleitung des Mobiltelefons hervor.
Die Bedeutung der Tastenbelegung soll sich während den Interaktionsvorgängen nicht grundlegend ändern, damit eine konsistente und intuitiv erlernbare Bedienbarkeit gewährleistet wird.
Die linke Aktionstaste soll die Selektion und Bestätigung von Funktionalitäten ermöglichen, die rechte Aktionstaste soll zur rückwärtigen Navigation innerhalb einer Menüstruktur oder zum Abbruch einer in Ausführung befindlichen Funktionalität führen.
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einleitung: Dieses Kapitel erläutert die zunehmende Bedeutung mobiler Endgeräte im Fitnessbereich und definiert die Problemstellung sowie die Zielsetzung der Arbeit.
2. Grundlagen und Methoden: Hier werden physiologische Grundlagen der Leistungsdiagnostik sowie technische Anforderungen an Java-basierte mobile Applikationen und Echtzeitsysteme dargelegt.
3. Auswahl und Einsatz von Methoden und Werkzeugen: Dieses Kapitel beschreibt das gewählte Vorgehensmodell (Prototyping) sowie die eingesetzte Entwicklungsplattform und Testmethodik.
4. Entwicklung der Mobiltelefon-Applikation: Das Hauptkapitel dokumentiert den gesamten Entwicklungszyklus von der Anforderungsanalyse über den Architekturentwurf bis hin zur konkreten Implementierung und den erzielten Ergebnissen.
5. Zusammenfassung und Ausblick: Das Fazit fasst die Ergebnisse zusammen und gibt einen Ausblick auf potenzielle Erweiterungen, wie die Integration von Location-Based-Services oder PIM-Funktionalitäten.
Schlüsselwörter
Mobiltelefon-Applikation, Java Micro-Edition, Biomedizinische Daten, Trainingssteuerung, Herzfrequenz, Software-Architektur, Prototyping, Echtzeitsysteme, Datenpersistenz, XML-Export, Leistungsdiagnostik, Symbian S60, Wireless Monitoring, Software-Engineering, Benutzerschnittstelle
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit befasst sich mit der Entwicklung einer Fitness-Applikation für Mobiltelefone, die biomedizinische Daten von externen Sensoren (z.B. Brustgurten) erfasst und auswertet.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Die Arbeit verbindet Sportphysiologie, mobile Softwareentwicklung (Java ME) und Software-Architektur-Design.
Was ist das primäre Ziel der Arbeit?
Ziel ist der Entwurf eines Software-Prototyps, der eine kontrollierte Trainingssteuerung ermöglicht und Trainingsdaten für externe Anwendungen zugänglich macht.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Zur Anwendung kommt ein Prototyping-Vorgehensmodell, das in explorative, experimentelle und evolutionäre Phasen unterteilt ist, um Anforderungen iterativ zu validieren.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil widmet sich dem Architekturentwurf der Applikation, der Implementierung der Datenhaltung, dem Datenexport sowie der Gestaltung einer intuitiven Benutzeroberfläche.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Wichtige Begriffe sind Java Micro-Edition, Herzfrequenzmessung, Echtzeitsysteme, Software-Engineering und Datenpersistenz.
Warum wurde Java Micro-Edition (JME) gewählt?
JME wurde aufgrund der weiten Verbreitung auf den Zielgeräten des Untersuchungszeitraums und der notwendigen Anpassung an begrenzte Hardware-Ressourcen ausgewählt.
Wie wird die Datenintegrität bei der Persistenz gesichert?
Die Daten werden in RecordStores abgelegt, wobei das Builder-Pattern zur Serialisierung genutzt wird, um Entitäten als Objekte effizient speichern und wiederherstellen zu können.
Welche Rolle spielt das Lightweight UI Toolkit (LWUIT)?
Das LWUIT wurde eingesetzt, um die Einschränkungen der Standard-MIDP-Benutzeroberfläche zu überwinden und eine einheitliche, tab-basierte Darstellung der Trainingsdaten zu ermöglichen.
Wie wird das Problem der Ressourcenbeschränkung gelöst?
Durch den Einsatz von aktiven Polling-Mechanismen und das Segmentieren von Datenprozessen wird die CPU- und Speicherauslastung optimiert, um einen stabilen Lauf über mehrere Stunden zu garantieren.
- Citar trabajo
- B.Sc. Michael Ajwani (Autor), 2010, Entwicklung einer Mobiltelefon‐Applikation zur Erfassung und Visualisierung von biomedizinischen Daten aus einem drahtlosen Überwachungsgerät, Múnich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/208954
