R中的运动数据分析;航班和时间子采样

Question

我想分析动物的运动角度。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，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，但由于我的数据的时间分辨率非常高，因此每一转都包含许多细微的角度。

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，并将不胜感激。

第一：通过某个因素减少我的时间分辨率。但是，这带来了丢失可能重要部分数据的缺点。尽管如此，我将如何能够自动对子样本进行采样，例如对数据集进行每第3次或第10次记录？

第二种：将直线运动转换为所谓的“航班”;基于规则的步骤大致以相同的方向聚合，由急转弯分开（见图）。当两个点之间的飞行距离该飞行主方向的垂直距离大于x时，可以任意设定一个值。有没有人有任何想法如何做到这一点与我有xy坐标位置数据？

Answer 1

这听起来像有三个你可能需要的帮助潜在的东西：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，你有多少数据？它的格式是什么？它是2D还是3D？一种可能性是迭代你的数据集。随着每个新点，你需要检查所有以前的观点，看看他们是否落在你想要的列。但是，如果数据集很大，这可能非常慢。最差情况下，所有数据点都在一个航段中，这意味着您将检查第一个点的次数与数据点的次数相同，第二个点的次数少于第二个点等。方法n +（n- 1）+（n-2）+ ... + 1 = n（n-1）/ 2运算。那是O（n^2）;运行时间相对于数据集的大小可能会有二次增长。因此，你可能需要更复杂的东西。

数学来检查一个点是否在你想要的x列中是非常简单的，虽然也许更复杂的数学可能有助于通知更好的算法。一种方法是使用矢量算术。举个例子，假设你有A，B和C点。你的目标是看B是否落在A到C向量周围的宽度为x的列中。为此，找到与C正交的向量v，然后观察从A到B到V的向量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，here就是一个例子。

我认为这是我可能开始的地方（用一个布尔函数为单个点），因为它看起来像一个R函数来确定这将会很方便。然后是另一个函数，它接受一组点并计算矢量v并为该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。

恐怕我不会对R语法有太大的帮助，尽管它在我想学的东西列表上。我昨天查看了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。如果你有一个大的数据集，它可能会有点慢。但是，通过一些有效的方法，从具有更多知识和经验的人那里获得帮助来优化它可能也更容易。万一

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两个快速澄清点，他们是有帮助的：

1. 以上建议只是用数据，开始为一个单一的动物，所以当我谈到我说的是数据的增长关于单个动物的平均数据样本量。如果这很慢，你可能需要首先解决这个问题。然后，您需要潜在分析/优化后续处理多个动物的算法。
2. 我隐含地假设航段的定义是没有“子”航班段违反列规则的连续数据点的最大子集。也就是说，我想我可以想出一个例子，其中一组点满足你的围绕向量到最后一点的宽度x的列的规则，但是如果你看着围绕向量到第二个到最后一个点，一个点将不再符合标准。根据您如何定义航段然后（例如，如果您希望它是满足您的条件且不关心内部情况的最大可能点集），您可能需要一些不同的东西（例如，反向工作的转发）。