R中的运动数据分析; 航班和时间子采样

Question

我想分析动物运动的角度。 我有跟踪数据，每秒有10个录音。 每次记录的数据包括动物的位置（x，y），相对于先前记录的角度和距离，并且还包括速度和加速度。 我想分析动物在制作特定角度时的速度，但是由于我的数据的时间分辨率如此之高，每个转弯都包含许多微小的角度。

我想有两种可能的方法来解决这个问题，我不知道如何在R中实现这样的事情，并且将非常感谢帮助。

第一个：通过某个因素降低我的时间分辨率。 然而，这带来了丢失可能的重要数据部分的缺点。 尽管如此，我怎样才能自动进行子采样，例如我的数据集的第3或第10次记录？

第二种：通过将直线运动转换为所谓的“飞行​​”; 基于规则的步骤聚合在大致相同的方向上，由急转弯分开（见图）。 当距离该主要方向的垂直距离大于x时，两点之间的飞行结束，该值可以任意设定。 有没有人知道如何用我拥有的xy坐标位置数据做到这一点？

Answer 1

听起来有三个可能需要帮助的东西：算法，数学或R语法。

您需要的算法可能取决于您的数据的具体情况。 例如，您有多少数据？ 它是什么格式的？ 它是2D还是3D？ 一种可能性是迭代您的数据集。 对于每个新点，您需要检查以前的所有点，看它们是否属于您想要的列。 但是，如果数据集很大，这可能会非常慢。 最糟糕的情况是，所有数据点都在一个航段中 ，这意味着您将检查第一个点与数据点相同的次数，第二个点少一个，等等。均值n +（n-1） +（n-2）+ ... + 1 = n（n-1）/ 2次运算。 那是O（n ^ 2）; 操作时间可能会相对于数据集的大小呈二次增长。 因此，您可能需要更复杂的东西。

检查点是否在x所需列中的数学计算非常简单，尽管更复杂的数学可能有助于提供更好的算法。 一种方法是使用矢量算法。 举一个例子，假设你有点A，B和C.你的目标是看B是否落在从A到C的向量周围的宽度x的列中。为此，找到与C正交的向量v，然后看看矢量从A到B到v的标量投影的幅度是否小于x。 有很多文献可以帮助解决这类问题， 这里有一个例子。

我认为这是我可能开始的地方（对于单个点使用布尔函数），因为它似乎是一个R函数来确定这将是方便的。 然后是另一个函数，它接受一组点并计算向量v并为集合中的每个点调用第一个函数。 然后运行一些数据，看看需要多长时间。

我担心我对R语法没什么帮助，尽管它列在我想要学习的东西上。 我昨晚检查了R的手册，它有很多有用的例子。 我相信这是非常可行的，即使对于像我这样的R新手也是如此。 如果你有一个大数据集，它可能会有点慢。 但是，通过有效的方法，可以更容易地从具有更多知识和经验的人那里获得帮助来优化它。

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两个快速澄清点，以防它们有用：

1. 上面的建议只是从单个动物的数据开始，所以当我谈论数据的增长时，我谈论的是单个动物的平均数据样本大小。 如果这很慢，你可能需要先修复它。 然后，您需要潜在地分析/优化用于处理多个动物的算法。
2. 我隐含地假设航段的定义是连续数据点的最大子集，其中没有“子”航班段违反列规则。 也就是说，我想我可以想出一个例子，其中一组点满足你的规则，即在矢量到最后一个点的宽度x的列内，但是如果你看到围绕着x的宽度x的列矢量到倒数第二点，一点不再符合标准。 根据您定义航段的方式 （例如，如果您希望它是满足您条件且不关心内部情况的最大可能点数），您可能需要不同的东西（例如，向后工作而不是向前工作） ）。