Init commit Erdbebenberechnung

app/src/main/java/de/edotzlaff/detection/EarthquakeLocation.java

@@ -1,5 +1,8 @@
 package de.edotzlaff.detection;
 
+import android.os.Build;
+import android.util.Log;
+import androidx.annotation.RequiresApi;
 import androidx.fragment.app.FragmentActivity;
 
 import android.os.Bundle;
@@ -11,10 +14,17 @@ import com.google.android.gms.maps.SupportMapFragment;
 import com.google.android.gms.maps.model.BitmapDescriptorFactory;
 import com.google.android.gms.maps.model.LatLng;
 import com.google.android.gms.maps.model.MarkerOptions;
+import de.edotzlaff.detection.detektion.Detektionssignal;
+import de.edotzlaff.detection.detektion.Epizentrum;
+import de.edotzlaff.detection.detektion.Erdbeben;
+
+import java.util.ArrayList;
+import java.util.Objects;
 
 public class EarthquakeLocation extends FragmentActivity implements OnMapReadyCallback {
 
     private GoogleMap mMap;
+    private static final String TAGEPIZENTRUM = "Epizentrum";
 
     @Override
     protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
@@ -41,6 +51,46 @@ public class EarthquakeLocation extends FragmentActivity implements OnMapReadyCa
 
     //TODO Jan
 
+    @RequiresApi(api = Build.VERSION_CODES.O)
+    public Epizentrum ermittleEpizentrum(DataSnapshot data)
+    {
+        Erdbeben erdbeben = new Erdbeben();
+        erdbeben.addDetektionssignalList(mapToDetektionssignale(data));
+
+        Epizentrum epizentrum = new Epizentrum();
+        epizentrum = erdbeben.ermittleEpizentrum();
+
+        if(Objects.isNull(epizentrum))
+        {
+            Log.i(TAGEPIZENTRUM, "Kein Epizentrum vorhanden");
+        }
+        else
+        {
+            Log.i(TAGEPIZENTRUM, "Epizentrum konnte ermittelt werden, Koordinaten: " + epizentrum.getKoordinaten().getX() + " " + epizentrum.getKoordinaten().getY());
+        }
+        return epizentrum;
+
+    }
+
+    public ArrayList<Detektionssignal> mapToDetektionssignale(DataSnapshot data)
+    {
+        ArrayList<Detektionssignal> detektionssignale = new ArrayList<>();
+        for(data.child("overviewnodes").getChildernKey)
+        {
+            Detektionssignal detektionssignal = new Detektionssignal();
+            detektionssignal.setAnkunftsZeit();
+            detektionssignal.setDeviceId();
+            detektionssignal.setKoordinaten(data.child("overviewnodes").child("IDG" + f).child("d_breitengrad").getValue().toString(),
+                    data.child("overviewnodes").child("IDG" + f).child("e_laengengrad").getValue().toString());
+            detektionssignal.setGeschwErdbeben();
+
+            detektionssignale.add(detektionssignal);
+        }
+
+        return detektionssignale;
+    }
+
+
     //##################################################################  ^^^^ Calculate Epicenter ^^^^  #######################################################################
     //##########################################################################################################################################################################
 

app/src/main/java/de/edotzlaff/detection/detektion/Detektionssignal.java

@@ -0,0 +1,49 @@
+package de.edotzlaff.detection.detektion;
+
+
+
+import de.edotzlaff.detection.detektion.berechnung.mathObjekte.Koordinaten;
+
+import java.time.LocalDateTime;
+
+
+public class Detektionssignal {
+
+    public String deviceId;
+
+    public String getDeviceId() {
+        return deviceId;
+    }
+
+    public void setDeviceId(String deviceId) {
+        this.deviceId = deviceId;
+    }
+
+    public Koordinaten getKoordinaten() {
+        return koordinaten;
+    }
+
+    public void setKoordinaten(Koordinaten koordinaten) {
+        this.koordinaten = koordinaten;
+    }
+
+    public int getGeschwErdbeben() {
+        return geschwErdbeben;
+    }
+
+    public void setGeschwErdbeben(int geschwErdbeben) {
+        this.geschwErdbeben = geschwErdbeben;
+    }
+
+    public LocalDateTime getAnkunftsZeit() {
+        return ankunftsZeit;
+    }
+
+    public void setAnkunftsZeit(LocalDateTime ankunftsZeit) {
+        this.ankunftsZeit = ankunftsZeit;
+    }
+
+    public Koordinaten koordinaten;
+    public int geschwErdbeben;
+    public LocalDateTime ankunftsZeit;
+}

app/src/main/java/de/edotzlaff/detection/detektion/Epizentrum.java

@@ -0,0 +1,29 @@
+package de.edotzlaff.detection.detektion;
+
+import de.edotzlaff.detection.detektion.berechnung.mathObjekte.Koordinaten;
+
+import java.time.LocalDateTime;
+
+
+public class Epizentrum {
+
+    public Koordinaten koordinaten;
+
+    public LocalDateTime entstehungsZeitpunkt;
+
+    public Koordinaten getKoordinaten() {
+        return koordinaten;
+    }
+
+    public void setKoordinaten(Koordinaten koordinaten) {
+        this.koordinaten = koordinaten;
+    }
+
+    public LocalDateTime getEntstehungsZeitpunkt() {
+        return entstehungsZeitpunkt;
+    }
+
+    public void setEntstehungsZeitpunkt(LocalDateTime entstehungsZeitpunkt) {
+        this.entstehungsZeitpunkt = entstehungsZeitpunkt;
+    }
+}

app/src/main/java/de/edotzlaff/detection/detektion/Erdbeben.java

@@ -0,0 +1,70 @@
+package de.edotzlaff.detection.detektion;
+
+
+import android.os.Build;
+import androidx.annotation.RequiresApi;
+import de.edotzlaff.detection.detektion.berechnung.Endpunkt;
+import de.edotzlaff.detection.detektion.berechnung.EndpunktVerbindung;
+import de.edotzlaff.detection.detektion.berechnung.EpizentrumRechnung;
+
+import java.util.ArrayList;
+import java.util.HashMap;
+import java.util.Objects;
+
+
+public class Erdbeben {
+
+    public int geschwErdbeben = 1;
+
+    private Epizentrum epizentrum;
+    private EpizentrumRechnung epizentrumRechnung;
+    private HashMap<String, Detektionssignal> nutzerDaten;
+
+    public Erdbeben() {
+
+        nutzerDaten = new HashMap<>();
+        epizentrumRechnung = new EpizentrumRechnung();
+        epizentrum = new Epizentrum();
+    }
+
+    public int addDetektionssignal(Detektionssignal detektionssignal) {
+        nutzerDaten.put(detektionssignal.getDeviceId(), detektionssignal);
+        return nutzerDaten.size();
+    }
+
+    public void addDetektionssignalList(ArrayList<Detektionssignal> detektionssignale)
+    {
+        for (int i = 0; i< detektionssignale.size(); i++)
+        {
+            nutzerDaten.put(detektionssignale.get(i).getDeviceId(),detektionssignale.get(i));
+        }
+    }
+
+    @RequiresApi(api = Build.VERSION_CODES.O)
+    public Epizentrum ermittleEpizentrum() {
+
+        ArrayList<Detektionssignal> rechenListe = new ArrayList<>();
+        nutzerDaten.forEach((key, value) -> rechenListe.add(value));
+        //Initialisierung der Rechung - First Element mit delta r + alle möglichen EndpunktKombinationen (einfach)
+        ArrayList<Endpunkt> berechnungsEndpunkte = epizentrumRechnung.initEndpunkte(rechenListe);
+        ArrayList<EndpunktVerbindung> endpunktKonbinationen = epizentrumRechnung.ermittleEndpunktKonbinationen(berechnungsEndpunkte);
+
+        //ToDo Vernünftiger Endpunkt überlegen bzw. bis wann abgebrochen wird -> Umzug in Berechnungs
+        for (int i = 0; i <= 600; i++) {
+            if (epizentrumRechnung.genuegendSchnittpunktevorhanden(endpunktKonbinationen)) {
+                epizentrum = epizentrumRechnung.ueberpruefeObEpizentrum(endpunktKonbinationen);
+                //ToDo set EnstehungsZeitpunkt -> (Bezugszeit, Koord, Koord, v;)
+                if (!Objects.isNull(epizentrum)) {
+                    System.out.println("Epizentrum ermittelt");
+                    epizentrum.setEntstehungsZeitpunkt(
+                            epizentrumRechnung.berechneEntstehungsZeitpunkt(
+                                    nutzerDaten.get(berechnungsEndpunkte.get(0).getNutzer()), epizentrum.getKoordinaten()));
+                    return epizentrum;
+                }
+            }
+            epizentrumRechnung.erhoheRadius(berechnungsEndpunkte);
+        }
+        return null;
+    }
+
+}

app/src/main/java/de/edotzlaff/detection/detektion/berechnung/Endpunkt.java

@@ -0,0 +1,38 @@
+package de.edotzlaff.detection.detektion.berechnung;
+
+
+import de.edotzlaff.detection.detektion.berechnung.mathObjekte.Kreis;
+
+public class Endpunkt {
+
+    public String nutzer;
+
+    public String getNutzer() {
+        return nutzer;
+    }
+
+    public void setNutzer(String nutzer) {
+        this.nutzer = nutzer;
+    }
+
+    public Kreis getKreis() {
+        return kreis;
+    }
+
+    public void setKreis(Kreis kreis) {
+        this.kreis = kreis;
+    }
+
+    public Kreis kreis;
+
+    public Endpunkt(String nutzer)
+    {
+        this.nutzer = nutzer;
+    }
+
+
+    public void erhoeheRadius(double deltaR)
+    {
+        kreis.setRadius(kreis.getRadius() + deltaR);
+    }
+}

app/src/main/java/de/edotzlaff/detection/detektion/berechnung/EndpunktVerbindung.java

@@ -0,0 +1,45 @@
+package de.edotzlaff.detection.detektion.berechnung;
+
+
+import de.edotzlaff.detection.detektion.berechnung.mathObjekte.Schnittpunkt;
+
+import java.util.ArrayList;
+
+public class EndpunktVerbindung {
+
+    public Endpunkt endpunkt1;
+    public Endpunkt endpunkt2;
+
+    public Endpunkt getEndpunkt1() {
+        return endpunkt1;
+    }
+
+    public void setEndpunkt1(Endpunkt endpunkt1) {
+        this.endpunkt1 = endpunkt1;
+    }
+
+    public Endpunkt getEndpunkt2() {
+        return endpunkt2;
+    }
+
+    public void setEndpunkt2(Endpunkt endpunkt2) {
+        this.endpunkt2 = endpunkt2;
+    }
+
+    public ArrayList<Schnittpunkt> getSchnittpunkte() {
+        return schnittpunkte;
+    }
+
+    public void setSchnittpunkte(ArrayList<Schnittpunkt> schnittpunkte) {
+        this.schnittpunkte = schnittpunkte;
+    }
+
+    public ArrayList<Schnittpunkt> schnittpunkte;
+
+    public EndpunktVerbindung(Endpunkt endpunkt1, Endpunkt endpunkt2)
+    {
+        this.endpunkt1 = endpunkt1;
+        this.endpunkt2 = endpunkt2;
+    }
+
+}

app/src/main/java/de/edotzlaff/detection/detektion/berechnung/EpizentrumRechnung.java

@@ -0,0 +1,167 @@
+package de.edotzlaff.detection.detektion.berechnung;
+
+
+import android.os.Build;
+import androidx.annotation.RequiresApi;
+import com.google.common.collect.ImmutableSet;
+import com.google.common.collect.Sets;
+import de.edotzlaff.detection.detektion.Detektionssignal;
+import de.edotzlaff.detection.detektion.Epizentrum;
+import de.edotzlaff.detection.detektion.berechnung.mathObjekte.Koordinaten;
+import de.edotzlaff.detection.detektion.berechnung.mathObjekte.Kreis;
+import de.edotzlaff.detection.detektion.berechnung.mathObjekte.Schnittpunkt;
+
+import java.math.BigDecimal;
+import java.math.RoundingMode;
+import java.time.LocalDateTime;
+import java.util.ArrayList;
+import java.util.Set;
+
+
+public class EpizentrumRechnung {
+
+    private static final double SCHRITTWEITE = 0.02;
+    private static final double MAX_ABSTAND = 0.009;
+
+    private static final int DOUBLESTELLEN = 8;
+
+    @RequiresApi(api = Build.VERSION_CODES.O)
+    public ArrayList<Endpunkt> initEndpunkte(ArrayList<Detektionssignal> detektionssignal) {
+        Detektionssignal nahegelegensteMessung = detektionssignal.get(0);
+        ArrayList<Endpunkt> arrBerechnungsObjekte = new ArrayList<>();
+        for (int i = 1; i < detektionssignal.size(); i++) {
+            if (detektionssignal.get(i).getAnkunftsZeit().isBefore(nahegelegensteMessung.getAnkunftsZeit())) {
+                nahegelegensteMessung = detektionssignal.get(i);
+            }
+        }
+        for (Detektionssignal aufzeichnung : detektionssignal) {
+            int zeitunterschied = aufzeichnung.getAnkunftsZeit().getHour() * 3600 + aufzeichnung.getAnkunftsZeit().getMinute() * 60 + aufzeichnung.getAnkunftsZeit().getSecond()
+                    - nahegelegensteMessung.getAnkunftsZeit().getHour() * 3600 - nahegelegensteMessung.getAnkunftsZeit().getMinute() * 60 - nahegelegensteMessung.getAnkunftsZeit().getSecond();
+            double startradius = zeitunterschied * aufzeichnung.getGeschwErdbeben();
+            Endpunkt tempEndpunkt = new Endpunkt(aufzeichnung.getDeviceId());
+            Kreis k = new Kreis(aufzeichnung.getKoordinaten().getX(), aufzeichnung.getKoordinaten().getY(), startradius);
+            tempEndpunkt.setKreis(k);
+            arrBerechnungsObjekte.add(tempEndpunkt);
+        }
+        return arrBerechnungsObjekte;
+    }
+
+    public ArrayList<Schnittpunkt> berechneKreisSchnittpunkte(Kreis kreis1, Kreis kreis2) {
+
+        ArrayList<Schnittpunkt> schnittpunkte = new ArrayList<>();
+        double dx = kreis2.getMittelPunkt().getX() - kreis1.getMittelPunkt().getX();
+        double dy = kreis2.getMittelPunkt().getY() - kreis1.getMittelPunkt().getY();
+
+        double c = Math.sqrt(Math.pow(dx, 2) + Math.pow(dy, 2));
+
+        double x = ((Math.pow(kreis1.getRadius(), 2) + Math.pow(c, 2) - Math.pow(kreis2.getRadius(), 2))) / (2 * c);
+        double y = Math.pow(kreis1.getRadius(), 2) - Math.pow(x, 2);
+
+        //Kein Schnittpunkt vorhanden
+        if (y < 0) {
+            return schnittpunkte;
+        }
+
+        if (y > 0) {
+            y = Math.sqrt(y);
+        }
+        double ex0 = dx / c;
+        double ex1 = dy / c;
+        double ey0 = -ex1;
+        Schnittpunkt s1 = new Schnittpunkt(kreis1.getMittelPunkt().getX() + x * ex0,
+                kreis1.getMittelPunkt().getY() + x * ex1);
+        //Genau ein Schnittpunkt vorhanden
+        if (y == 0) {
+            schnittpunkte.add(s1);
+            return schnittpunkte;
+        }
+        Schnittpunkt s2 = new Schnittpunkt(s1.getKoordinaten().getX() - y * ey0, s1.getKoordinaten().getY() - y * ex0);
+        s1.getKoordinaten().setLocation(s1.getKoordinaten().getX() + y * ey0, s1.getKoordinaten().getY() + y * ex0);
+        schnittpunkte.add(s1);
+        schnittpunkte.add(s2);
+
+        return schnittpunkte;
+    }
+
+    public boolean genuegendSchnittpunktevorhanden(ArrayList<EndpunktVerbindung> endpunktVerbindungen) {
+
+        for (EndpunktVerbindung endpunktVerbindung : endpunktVerbindungen) {
+            ArrayList<Schnittpunkt> templist;
+            templist = berechneKreisSchnittpunkte(endpunktVerbindung.getEndpunkt1().getKreis(), endpunktVerbindung.getEndpunkt2().getKreis());
+            if (templist.isEmpty()) {
+                return false;
+            }
+            endpunktVerbindung.setSchnittpunkte(templist);
+        }
+        return true;
+    }
+
+    public Epizentrum ueberpruefeObEpizentrum(ArrayList<EndpunktVerbindung> endpunktVerbindungen) {
+
+        int counter;
+        ArrayList<Schnittpunkt> schnittpunkte = new ArrayList<>();
+
+        for (Schnittpunkt s1 : endpunktVerbindungen.get(0).getSchnittpunkte()) {
+            counter = 0;
+            for (int i = 1; i < endpunktVerbindungen.size(); i++) {
+                boolean bereitsSchnittpunktErmittelt = false;
+                for (Schnittpunkt s2 : endpunktVerbindungen.get(i).getSchnittpunkte()) {
+                    double abstand = Math.sqrt(
+                            Math.pow(s2.getKoordinaten().getX() - s1.getKoordinaten().getX(), 2) +
+                                    Math.pow(s2.getKoordinaten().getY() - s1.getKoordinaten().getY(), 2));
+                    if (abstand < MAX_ABSTAND && !bereitsSchnittpunktErmittelt) {
+                        bereitsSchnittpunktErmittelt = true;
+                        counter++;
+                        schnittpunkte.add(s2);
+                    }
+                    if (counter == endpunktVerbindungen.size() - 1) {
+                        schnittpunkte.add(s1);
+                        Epizentrum tempEpizentrum = new Epizentrum();
+                        tempEpizentrum.setKoordinaten(berechneEpizentrumKoordinaten(schnittpunkte));
+                        return tempEpizentrum;
+                    }
+                }
+            }
+        }
+        return null;
+    }
+
+    public Koordinaten berechneEpizentrumKoordinaten(ArrayList<Schnittpunkt> schnittpunkte) {
+        double x = 0;
+        double y = 0;
+        for (Schnittpunkt s : schnittpunkte) {
+            x+= s.getKoordinaten().getX();
+            y+= s.getKoordinaten().getY();
+        }
+        return new Koordinaten(new BigDecimal(x/schnittpunkte.size()).setScale(DOUBLESTELLEN, RoundingMode.HALF_UP).doubleValue(),
+                new BigDecimal(y/schnittpunkte.size()).setScale(DOUBLESTELLEN, RoundingMode.HALF_UP).doubleValue());
+    }
+
+    public ArrayList<EndpunktVerbindung> ermittleEndpunktKonbinationen(ArrayList<Endpunkt> tempBerechungsObjekte) {
+        ArrayList<EndpunktVerbindung> verbindungen = new ArrayList<>();
+        Set<Set<Endpunkt>> combinations = Sets.combinations(ImmutableSet.copyOf(tempBerechungsObjekte), 2);
+        for (Set<Endpunkt> tempEndpunkt : combinations) {
+            ArrayList<Endpunkt> helpArrayToGetValues = new ArrayList<>(tempEndpunkt);
+            EndpunktVerbindung endpunktVerbindung = new EndpunktVerbindung(helpArrayToGetValues.get(0), helpArrayToGetValues.get(1));
+            verbindungen.add(endpunktVerbindung);
+        }
+        return verbindungen;
+    }
+
+    @RequiresApi(api = Build.VERSION_CODES.O)
+    public LocalDateTime berechneEntstehungsZeitpunkt(Detektionssignal detektionssignal, Koordinaten koordEpi) {
+        double abstand = Math.sqrt(
+                Math.pow(detektionssignal.getKoordinaten().getX() - koordEpi.getX(), 2) +
+                        Math.pow(detektionssignal.getKoordinaten().getY() - koordEpi.getY(), 2));
+        int sec = (int) abstand/ detektionssignal.geschwErdbeben;
+
+        return detektionssignal.getAnkunftsZeit().minusSeconds(sec);
+    }
+
+    public void erhoheRadius(ArrayList<Endpunkt> tempEndpunktListe) {
+        for (Endpunkt b : tempEndpunktListe) {
+            b.erhoeheRadius(SCHRITTWEITE);
+        }
+    }
+
+}

app/src/main/java/de/edotzlaff/detection/detektion/berechnung/mathObjekte/Koordinaten.java

@@ -0,0 +1,36 @@
+package de.edotzlaff.detection.detektion.berechnung.mathObjekte;
+
+
+public class Koordinaten {
+
+    public double x;
+    public double y;
+
+    public double getX() {
+        return x;
+    }
+
+    public void setX(double x) {
+        this.x = x;
+    }
+
+    public double getY() {
+        return y;
+    }
+
+    public void setY(double y) {
+        this.y = y;
+    }
+
+    public Koordinaten(double x, double y)
+    {
+        this.x = x;
+        this.y = y;
+    }
+
+    public void setLocation(double x, double y)
+    {
+        this.x = x;
+        this.y = y;
+    }
+}

app/src/main/java/de/edotzlaff/detection/detektion/berechnung/mathObjekte/Kreis.java

@@ -0,0 +1,29 @@
+package de.edotzlaff.detection.detektion.berechnung.mathObjekte;
+
+
+public class Kreis {
+
+    public Koordinaten mittelPunkt;
+    public double radius;
+
+    public Kreis(double x, double y, double radius) {
+        mittelPunkt = new Koordinaten(x,y);
+        this.radius = radius;
+    }
+
+    public Koordinaten getMittelPunkt() {
+        return mittelPunkt;
+    }
+
+    public void setMittelPunkt(Koordinaten mittelPunkt) {
+        this.mittelPunkt = mittelPunkt;
+    }
+
+    public double getRadius() {
+        return radius;
+    }
+
+    public void setRadius(double radius) {
+        this.radius = radius;
+    }
+}

app/src/main/java/de/edotzlaff/detection/detektion/berechnung/mathObjekte/Schnittpunkt.java

@@ -0,0 +1,19 @@
+package de.edotzlaff.detection.detektion.berechnung.mathObjekte;
+
+
+public class Schnittpunkt {
+
+    public Koordinaten koordinaten;
+
+    public Schnittpunkt(double x, double y) {
+        koordinaten = new Koordinaten(x,y);
+    }
+
+    public Koordinaten getKoordinaten() {
+        return koordinaten;
+    }
+
+    public void setKoordinaten(Koordinaten koordinaten) {
+        this.koordinaten = koordinaten;
+    }
+}