T E L K O M N I K T elec o m m un ica t io n,  Co m pu t ing ,   E lect ro nics   a nd   Co ntr o l   Vo l.   18 ,   No .   5 Octo b er   2 0 2 0 ,   p p .   2 5 0 5 ~ 2 5 1 6   I SS N:  1 6 9 3 - 6 9 3 0 ,   ac cr ed ited   First Gr ad b y   Kem en r is tek d i k ti,  Dec r ee   No : 2 1 /E/KPT /2 0 1 8   DOI : 1 0 . 1 2 9 2 8 /TE L KOM NI K A. v 1 8 i5 . 1 4 7 0 8     2505       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //jo u r n a l.u a d . a c. id /in d ex . p h p /TELK OM N I K A   Alg o rithm per for ma nce comp a riso n f o r ear thquak sig na recog nition o n sm a rtphone’s a ccel e ro meter       H a ps o ro   Ag un g   Nug ro ho 1 ,   H a ry a s   Su by a nta ra   Wica k s a na 2 ,   H a riy a nto 3 ,   Ris t a   H .   Vi rg ia nto 4   1 , 2, 3 De p a rt m e n o In str u m e n tati o n   fo r   M KG S c h o o o f   M e teo r o lo g y ,   C li m a to lo g y ,   a n d   G e o p h y sic s,   In d o n e sia   4 De p a rt m e n o Cli m a to l o g y S c h o o o M e te o ro l o g y ,   Cl ima to lo g y ,   a n d   G e o p h y sic s,  In d o n e sia       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   No v   2 9 ,   2 0 1 9   R ev is ed   J an   1 3 ,   2 0 2 0   Acc ep ted   Ap r   1 0 2 0 2 0       M icro - e lec tro - m e c h a n ica l - sy ste m   a c c e lero m e ter  is  a b le  to   d e tec a c c e lera ti o n   sig n a c a u se d   b y   e a rth q u a k e .   S u c h   t y p e   o a c c e lero m e ter  is  a l so   u se d   b y   sm a rtp h o n e s.  T h e re   a re   fe a lg o r it h m th a c a n   b e   u se d   t o   re c o g n i z e   th e   ty p e   o a c c e lera ti o n   sig n a fro m   sm a rtp h o n e .   T h is  stu d y   a ims   to   f in d   si g n a l   re c o g n it i o n   a lg o rit h m   i n   o rd e t o   c o n si d e t h e   m o st  p ro p e a lg o rit h m   f o r   e a rth q u a k e   sig n a d e tec ti o n .   Th e   in it ial  sta g e   o d e sig n in g   th e   re c o g n ize is  d a ta  c o ll e c ti o n   f o e a c h   ty p e   o si g n a c las sifica ti o n .   Th e   n e x t   ste p   is  to   a p p ly   a   h ig h p a ss   fil ter  to   se p a ra te  t h e   sig n a ls  c o ll e c ted   fro m   t h e   g r a v it a ti o n a a c c e ler a ti o n   sig n a l.   T h e   sig n a is  d iv i d e d   i n t o   se v e ra se g m e n ts.  T h e   sy ste m   will   e x trac fe a tu re s   o f   e a c h   sig n a se g m e n i n   th e   ti m e   a n d   fre q u e n c y   d o m a in .   Eac h   si g n a se g m e n is  t h e n   c las sified   a c c o rd in g   to   th e   t y p e   o si g n a u si n g     th e   c las sifier  t h ro u g h   a   se ries   o f   t ra in in g   d a ta  p r o c e ss e s.  Th e   c las sifier  wh ich   h a th e   h i g h e st  a c c u ra c y   v a lu e   is  e x p o rte d   in to   t h e   n e i n p u si g n a l   m o d e li n g .   As  th e   re su lt ,   fin e   K - NN  a lg o ri th m   h a th e   h ig h e st  lev e o a c c u ra c y   in     th e   c las sifica ti o n .   Th e   f in e   K - NN   a lg o rit h m   h a a n   a c c u ra c y   ra te  o 9 9 . 7 5 %   i n   th e   c las sifica ti o n   o h u m a n   a c ti v it y   si g n a ls  a n d   e a rth q u a k e   sig n a ls  with   a   m e m o ry   c a p a c it y   o 6 , 0 4 4   k il o b y tes   a n d   p r o c e ss in g   t ime   o 1 5 . 9 3   se c o n d s.   Th is  a lg o rit h m   h a t h e   b e st  c la ss ifi e c rit e ria  c o m p a re d   to   d e c isio n   tree ,   su p p o rt  v e c to m a c h in e   a n d   l in e a d isc rimin a n t   a n a ly sis a l g o rit h m s.     K ey w o r d s :   Acc eler o m eter   E ar th q u a k es   Hu m an   ac tiv ity   K - NN  alg o r ith m   Sig n al  r ec o g n itio n   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Hap s o r o   Ag u n g   Nu g r o h o ,     Dep ar tm en t o f   I n s tr u m e n tatio n   f o r   Me te o r o lo g y   C lim ato lo g y   an d   Geo p h y s ics ( MK G) ,   Sch o o l o f   Me teo r o lo g y   C lim ato lo g y   a n d   Geo p h y s ics,   I /5   Per h u b u n g a n   St.,   Po n d o k   B etu n g ,   Po n d o k   Ar en ,   1 5 2 2 1 ,   B an ten ,   I n d o n esia.   E m ail: h ap s o r o . a g u n g @ b m k g . g o . id       1.   I NT RO D UCT I O N     I n d o n esia  is   s itu ated   in   th e   cr o s s   zo n o f   th r ee   tecto n ic  p la tes,  n am ely   E u r asia,  I n d o - Au s tr alia  an d   Pacif ic.   B ased   o n   t h is   co n d itio n ,   I n d o n esia  b ec o m es  a   d an g er o u s   ar ea   o f   ea r th q u ak e   zo n e s   [ 1 ,   2 ] .   T h o u s an d s   o f   s tr o n g   m o tio n   ea r th q u ak es with   m o r e   th an   6 . 0   m o m en t m ag n itu d e   im p ac ted   I n d o n esia  i n   1 9 7 6 - 2 0 0 6   [ 3 ,   4 ] .   L aw  n u m b er   3 1   Yea r   2 0 0 9   o f   I n d o n esian   R ep u b lic  s tates  th a th e   Me teo r o lo g y ,   C lim ato lo g y   an d   Geo p h y s ics  Ag en cy   ( B MK G)   is   an   ag en cy   au th o r ized   to   p u b lis h   in f o r m atio n   o n   ea r th q u ak ev e n ts ,   b o th   p r e - ea r t h q u ak e   an d   p o s t - ea r th q u ak c ases   [ 5 ] .   C o n f ir m atio n   o f   th e   in ci d en at  th e   ea r th q u ak e   s ite  is   n ee d e d   to   s u p p o r   th e   B MK p er f o r m an ce .   T h is   ce r tain ly   in v o lv es  th e   ac tiv r o le  o f   th e   c o m m u n ity .   C r o wd s o u r cin g   is   n o w   a   p r o m in en t   ter m in o lo g y   to   co ll ec t,  p r o ce s s ,   an d   d is tr ib u te   i n f o r m atio n     to   s o ciety .   I p o s s ib ly   b ec o m e s   r o b u s id ea   to   o v er c o m t h e   s m all  n u m b er   o f   s eismic   m o n ito r in g   n etwo r k s     in   I n d o n esia.  On o f   th e   m e d ia  f o r   cr o w d s o u r cin g   is   s m ar tp h o n e .   No wad ay s ,   s m ar tp h o n es  ar em b ed d ed     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                    I SS N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   T E L KOM NI KA   T elec o m m u n   C o m p u t E l Co n tr o l Vo l.  18 ,   No .   5 Octo b e r   2 0 2 0 :    2 5 0 5   -   2516   2506   b y   d ig ital  ac ce ler o m eter .   T h is   co m p o n en h as  p o ten tial  to   d etec g r o u n d   s tr o n g   m o tio n   p ar am ete r s .     T h e   Qu aq e - C atch er   Netwo r k   ( QNC)  an d   C o m m u n ity   Seis m ik   Netwo r k   ( C SN)   u tili ze   M icr o   elec tr o   m ec h a n ical   s y s tem   ( ME MS)   ac ce ler o m e ter   to   d etec b u ild in g   v ib r at io n   ca u s ed   b y   ea r t h q u a k [ 6 ] .   Su ch   ty p o f   ac ce ler o m eter   is   also   u s ed   b y   s m ar tp h o n es.  Ho wev er ,   th e   n o is o f   s m ar tp h o n e’ s   ac ce ler o m eter   f ac es  b i g   o b s tacle s ,   m ain ly   d u t o   h u m a n   ac tiv ities   [ 7 ] .     An g u ita  et   al.   f r o m   th e   Un iv er s ity   o f   Ge n o v a   p r o d u ce d   a   s et  o f   ac ce ler o m eter   d ata  t o   id e n tify   s ix   ty p es   o f   h u m an   m o v em e n t.  T h e s m o v em e n ts   in clu d s tan d in g ,   walk in g ,   ly in g   d o wn ,   s itti n g ,   g o in g   u p     an d   d o wn   th e   s tair s   [ 8 ] .   B ay at,   Po m p lu n   an d   T r a n   f r o m   th e   Un iv er s ity   o f   Ma s s ac h u s etts   ex am in ed     th e   u s o f   a   s in g le  tr iax ial  ac c eler o m eter   s en s o r   o n   s m ar tp h o n es b ased   m u ltil ay er   p er ce p tr o n   with   an   ac cu r ac y   o f   9 0 [ 9 ] .   C h en   et   al.   s u cc ee d ed   in   d esig n in g   HAR  b ased   o n   l o n g - s h o r ter m   m e m o r y   ( L STM )   with     an   ac cu r ac y   o f   9 2 . 1 [ 1 0 ] .   H o wev er ,   it  h as  n o b ee n   im p r o v ed   f o r   s eismo lo g y .   T h is   s tu d y   aim s   to   co m p ar e   s ig n al  r ec o g n itio n   alg o r ith m   i n   o r d e r   to   d eter m in th e   m o s p r o p er   alg o r ith m   f o r   ea r th q u a k s ig n al  d etec tio n .         2.   RE S E ARCH   M E T H O D     Sm ar tp h o n ac ce ler o m et er   s en s o r   ty p is   L SM6 DSL.   I i s   tr iax ial  ac ce ler o m eter   wi th   1 6 - b it   r eso lu tio n   a n d   5 0   Hz  s am p li n g   f r eq u e n cy   [ 1 1 ] .   Sev er al  t y p es  o f   ME MS - ty p e   ac ce ler o m eter   s ig n al  i n p u ts   in clu d g r av ity   ac ce ler atio n   s ig n als,  ac ce ler atio n   d u e   to   h u m an   b o d y   m o v em en ts ,   o f f s e ts   an d   n o is [ 1 2 ,   1 3 ] .   T h e   in itial  s tag o f   d esig n in g   th e   r ec o g n izer   is   to   co llect  d at f o r   ea ch   t y p o f   s ig n al   class if icatio n .   T h e   n ex t   s tep   is   to   ap p ly   h ig h p ass   f ilter   to   s ep ar ate  th e   s ig n als  co l lecte d   f r o m   th e   g r av itatio n al  ac ce ler atio n   s ig n al.     T h e   s ig n al  is   d iv i d ed   in t o   s e v er al  s eg m en ts .   T h e   s y s tem   will  ex tr ac f ea tu r es  o f   ea ch   s ig n al  s eg m en in     th e   tim an d   f r eq u en cy   d o m ai n .   E ac h   s ig n al  s eg m en is   th e n   class if ied   ac co r d in g   to   th e   t y p o f   s ig n al  u s in g     th e   class if ier   th r o u g h   a   s er ies  o f   tr ai n in g   d at a   p r o ce s s es.  T h e   class if ier   wh ich   h as  th e   h ig h e s t a cc u r ac y   v alu e   is   ex p o r ted   in to   t h e   n ew  i n p u s ig n al  m o d elin g .   T h e   class if icatio n   test   is   d o n b y   u s in g   Py th o n   3   lan g u ag p r o g r am   in   L in u x   U b u n tu   ter m in al.     Data   ar co llected   b y   r ec o r d in g   s m ar tp h o n ac ce le r o m e ter   s ig n als  o n   ac tiv ities   ca r r ied   o u b y     1 0   s u b jects.  E ac h   s u b ject  was  in s tr u cted   to   s it,  s tan d ,   lie  d o wn ,   walk   an d   r u n .   T h e   ac tiv iti es  wer ca r r ied   o u   at  v ar y in g   s p ee d   an d   g estu r es  ac co r d in g   to   th e   s u b ject' s   h ab its .   T h e   ac tiv ities   wer ca r r ied   o u wh e n     th e   s m ar tp h o n e   is   p lace d   in   s h ir p o ck et  a n d   tr o u s er   p o c k et   with   v ar iety   o f   t y p es  ac co r d in g   to   th e   s u b ject' s   clo th in g   d u r in g   th e   s tu d y .   Sam p les  o f   ea r th q u ak s ig n als  wer tak en   f r o m   B MK ac ce ler o g r ap h   s ig n als     th at  r ec o r d   ea r t h q u a k ev en ts   in   L o m b o k   an d   Palu .   T h e   am o u n o f   ea r th q u ak s ig n al  r aw  d at is   2 1 4   d ata,   wh ile   th e   s u b ject  ac tiv ity   r aw  d ata  a r 2 5 4 5   d ata  in   t h e   s h ir t p o c k et   an d   2 4 3 0   d ata  in   th e   tr o u s er   p o ck et.     Hig h p ass   f ilter s   ar d esig n e d   t o   s ep ar ate  th e   lin ea r   ac ce ler atio n   s ig n al  o f   t h e   su b ject' s   m o v e m en f r o m   th e   g r av itatio n al  ac ce ler atio n   s ig n al.   T h is   f ilter   is   a   B u tter w o r th   ty p 3   h i g h p ass   f ilter   with   cu to f f   f r e q u en c y   o f   0 . 1   Hz.   Or d er   3   is   co n s id er e d   to   b q u ite  ef f ec tiv to   r ed u c g r av itatio n al  ac ce ler atio n   s ig n als  with   d o m in an f r eq u e n cy   r an g in g   f r o m   0 . 1 - 0 . 5   Hz  [ 8 ] .   Data   ex tr ac tio n   wa s   u n d er tak en   b y   co llectin g   all   s am p le  d ata  in to   d ata  s et.   Data   win d o win g   u s es  n o n - o v er la p p in g   tech n iq u es with   f r am d u r atio n   o f   o n s e co n d ,   o r   5 0   r aw  d ata  in   o n e   s ig n al  t y p e.   T h e   s ig n al   was  ex tr ac ted   to   o b tain   th e   s ig n al  f ea tu r es  in   t h e   tim e   d o m ain   an d   f r eq u e n cy   d o m ain   [ 1 4 ] .   Fig u r 1   s h o ws  a   f lo wch ar o f   th e   p r o ce s u s ed   in   th is   s tu d y     2 . 1   Dec is io n t re ( DT )   a lg o rit hm   Dec is io n   tr ee   is   a   class if ier   th at  wo r k s   b y   ar r a n g in g   d ec is i o n   tr ee s   b ased   o n   p r ed icto r s   o r   f ea t u r es    th at  ex is to   d ete r m in t h e   cl ass   o f   o b jectiv es.  T h e   p ar am eter s   r eq u ir ed   ar e   en tr o p y   an d   in f o r m atio n   g ain     o f   ea ch   s ig n al  f ea tu r e.   I n f o r m atio n   g ain   is   m ea s u r o f   th e   ef f ec tiv en ess   o f   f ea tu r e   in   class if y in g   d ata.     T h e   in f o r m atio n   g ain   eq u atio n   is   f o r m u lated   as f o llo ws [ 1 5 ,   1 6 ]        ( , ) =    ( )   | | | |    ( ) ( )     I ( S,  f )   is   th e   in f o r m atio n   g ai n   v alu f o r   p ar ticu lar   f ea tu r e   o r   p r ed icto r .   E n tr o p y   ( S)   is   th e   v alu o f   o v er all  d ata  en tr o p y .   is   p o s s ib le  v alu f o r   p r ed icto r   f ,   wh il v alu ( f )   is   s et  o f   p o s s ib le  v alu es  f o r   p r e d icto r   f .   |   S v   |   is   th e   n u m b er   o f   s am p l es f o r   v alu es V  an d   |   S |   is   th e   s u m   o f   all  d ata  s am p les.  E n tr o p y   ( S V )   is   th e   v al u o f   en tr o p y   f o r   s am p les  th at  h av v alu o f   V.   T h e   p r ed icto r   th at  h as  th e   h ig h est  I will  b th e   r o o o f   t h e   o th e p r ed icto r s   in   th e   d ec is io n   tr ee .   T h e   r em ain in g   I p r e d i cto r   v alu is   r ec alcu lated   to   b ec o m th e   s ec o n d   r o o t,     an d   s o   o n .   R o o co n tin u es  b r a n ch in g   d o w n ,   th e r ef o r it  will  ap p ea r   d esti n atio n   class   at  th e   to p   o f   th e   d ec is io n   tr ee   [ 1 0 ] .         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KOM NI KA   T elec o m m u n   C o m p u t E l Co n tr o l       A lg o r ith p erfo r ma n ce   co mp a r is o n   fo r   ea r th q u a ke   s ig n a l reco g n itio n   ( Ha p s o r o   A g u n g   N u g r o h o )   2507   I nput  a c c e l e r om e t e r  da t a   ( X , Y , Z - A xi s ) G r a vi t a t i on  s i gn a l  f i l t e r S i gn a l  s e gm e nt a t i on t i m e  dom a i n f e a t ur e   e xt r a c t i on F our i e r  t r a ns f or m a t i on T r a i ni ng  c l a s s i f i e r  s i gn a l ( DT , L D A K N N S V M ) a c c ur a c y ( DT , L D A K N N S V M ) e xpo r t  c l a s s i f i e r  m ode l i ng O ut put  s i gna l  c l a s s i f i c a t i on S i t t i ng S t a nd i ng L a yi ng W a l ki ng R un ni ng E a r t hq ua ke t he r e  i s  a e a r t hq ua ke  s i gn a l ? S a ve   m ode l l i ng f i n i s h s t a r t Y H um a n a c t i vi t y f i l t e r N     Fig u r 1 .   Flo wch ar t a ctiv ity   s ig n al  an d   ea r th q u ak s ig n al       2 . 2   L inea dis cr im ina nt  a na ly s is   ( L DA)   a lg o rit hm   L in ea r   d is cr im in an an aly s is   is   to   r ed u ce   th e   d im en s io n ality   o f   in p u d ata  p r e d icto r s .   L DA  aim s     to   s ep ar ate  th e   two   d esti n atio n   class es   b y   d iv id in g   th e   d ec i s io n   r eg io n s   [ 1 7 ] .   L DA  co n s i s ts   o f   th r ee   s tep s   o f   wo r k   [ 1 8 ] .   T h e   f ir s s tep   is   to   ca lcu late  s ep ar ab ilit y   b etwe en   class es  u s in g   th e   v alu e   o f   th e   in ter class   v ar ian ce .     T h e   s ec o n d   s tep   is   to   ca lcu late   th e   d is tan ce   b etwe en   th e   clas s   av er ag ag ain s ea ch   s am p le  in   th e   class   i ts elf   o r   in tr ac lass   v ar ian ce .   T h e   th ir d   s tep   is   to   r ed u ce   th e   d im en s io n al  s p ac b etwe en   class es   h en ce   th e   v alu o f   in ter class   v ar ian ce   is   in cr ea s e d   wh ile  th e   v alu o f   in tr a class   v ar ian ce   is   d ec r ea s ed   [ 1 2 ] .   T h e   L DA  alg o r ith m   is   co h er en tly   d escr ib ed   as f o llo ws [ 1 9 ] :     Dete r m in d ata  m atr ix   with   r o n u m b er s   an d   co lu m n   n u m b er s   N     C alcu late  th e   av er ag o f   ea ch   class   ( 1   x   M)     C alcu late  th e   av er ag o f   all  class es ( 1   x   M)     C alcu late  in ter class   v ar ian ce :     =   ( ) = 1 ( )         C alcu late  in tr ac lass   v ar ian ce :     =   (  ) = 1 = 1 (  )         C alcu late  v ar ian ce   m atr ix :     = 1       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                    I SS N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   T E L KOM NI KA   T elec o m m u n   C o m p u t E l Co n tr o l Vo l.  18 ,   No .   5 Octo b e r   2 0 2 0 :    2 5 0 5   -   2516   2508     C alcu late  E ig en   v alu an d   eig en   v ec to r   f r o m   m atr ix   W     Ar r an g E ig e n   v ec to r   b ased   o n   E ig en   v alu e.   First E ig en   v ec to r   is   u s ed   as lo wer   d im en s io n al  s p ac ( Vk )     Pro ject  all  s am p les to   Vk     C alcu late  th e   d is tan ce   o f   n ew  s am p le  to   d ata  av er a g v alu e   wh ich   ar p r o jecte d   b y   Vk   f o r   ea ch   class .     T h e   s m allest d is tan ce   v alu is   in clu d ed   in t o   ce r tain   class .     2 . 3   Su pp o rt   v ec t o ma chine  ( SVM )   a lg o rit hm   Su p p o r v ec to r   m ac h in is   to   d eter m in t h e   b est  h y p er p l an as  s ep ar ato r   b etwe en   d esti n atio n     class es   [ 2 0 ] .   Hy p er p la n is   d elim iter   th at  d iv id es  v ec to r   s p ac in to   two   p ar ts ,   th e r ef o r two   d if f er en class es  ca n   b e   s ep ar ated .   T h e   b est  ch ar ac ter is tic  o f   h y p er p lan is   th e   m ax im u m   m ar g in   v alu e.   Ma r g in   is   th e   d is tan ce   b etwe en   th e   h y p er p lan an d   t h e   n ea r est  p r ed icto r   v ec to r   o f   th e   two   clas s es.  T h is   p r ed icto r   v ec to r   is   ca lled   s u p p o r t v ec to r .   Hy p er p lan ca n   b e   u s ed   to   s ep ar ate  lin ea r   an d   n o n li n ea r   d ata  [ 2 1 ] .   T h e   p r e d icto r   is   d e n o ted   a s   x i   an d   th e   class   is   d en o ted   as y i   wh ich   co n tain s   o f   two   class es  th at  ass u m ed   to   b - 1   an d   1 ,   wh ile  th e   v ec to r   is   s u p p o r t v ec to r .   T h e   h y p er p lan eq u atio n   f o r   lin ea r   d ata  i s   f o r m u lated   as f o llo ws:         =   .   +   Hy p er p lan e q u atio n         .   + 1   f o r   class   - 1         .   + 1   f o r   clas s   1       T h e   lar g est  m ar g in   ca n   b d eter m in ed   b y   m ax i m izin g   th e   v alu o f   th e   h y p e r p lan e' s   d is tan ce   to     th e   v ec to r   at  its   clo s est  p o in t.  I f   th e   m ar g in   v alu h as  g r ea ter   v alu e,   th e n   it  h as  b etter   class if icatio n .   Hy p e r p lan e   f o r   n o n lin ea r   d ata  is   d esig n ed   u s in g   t he   Ker n el  f u n ctio n ,   wh i ch   tr an s f o r m s   2 - v ec t o r   f iel d   in to   3 - v ec to r .   No n lin ea r   p r e d icto r s   ar ea s ier   to   s ep ar ate  in   3 - v ec to r   s p ac e.   T h e   co m m o n ly   u s ed   k er n el  f u n ctio n s   ar e     th e   p o ly n o m ial,   g a u s s ian   an d   s ig m o id   k er n els [ 2 2 ] .     Po ly n o m ial  k er n el  tr an s f o r m at io n   eq u atio n :     ( ,     ) = ( ,   ,   + 1 ) ,   p   is   th e   h ig h est n u m b e r   o f   ex p o n en       Gau s s ian   k er n el  tr an s f o r m atio n   eq u atio n :     ( ,     ) = e xp   (     2 )   is   v ar ian ce   o f   v ec to r   x       Sig m o id   k er n el  tr an s f o r m atio n   eq u atio n :     ( ,     ) = ta n h   (     + ) ,   alp h an d   b eta  ar e   s ig m o id   c o n s tan t     T h e   h y p er p lan e   eq u atio n   ap p li ed   to   n o n lin ea r   d ata  b y   u tili zin g   th e   Ker n el  f u n ctio n   is   ca lcu lated   as f o llo ws:         =   . ( ,     ) +       2 .4   K - nea re s t   neig hb o (K - NN)   a lg o rit hm   K - Nea r est  Neig h b o r   alg o r ith m   is   to   ca lcu late  th e   d is tan ce   o f   n ew  d ata  in p u ag ain s th e   K - d ata  lear n in g   m o d el   [ 2 3 ] .   T h is   alg o r ith m   is   also   u s ef u to   s ea r c h   f o r   th e   n ea r est  n eig h b o r   f r o m   n ew   d ata  i n p u t.     T h e   p r o x im ity   o f   n ew  in p u d ata  to   th e   m o d el  d ata   is   g en er ally   ca lcu lated   u s in g   th e   E u cli d ea n   Dis tan ce   [ 2 4 ]     as f o llo ws:       ( , ) = ( ) 2 = 1       is   th e   n ew  in p u d ata,   wh ile  B   is   th e   lear n in g   m o d el  d ata.   T h e   n ew  i n p u d at is   test ed   ag ain s t     ea ch   lear n in g   d ata  p o in t,  th e n   ag ain s th e   n eig h b o r   s eq u en c with   th e   s m alles d is tan ce   v alu ac co r d in g   to     th e   n u m b er .   K - NN  h as sev e r al  ty p es o f   p r o ce s s in g   alg o r ith m s   [ 2 5 ] ,   n am ely     Fin K - NN,   u s in g   th e   clo s est n eig h b o r   ( K= 1 ) .     Me d iu m   K - NN,   u s in g   te n   clo s est n eig h b o r s   ( K= 1 0 ) .     C o ar s K - NN,   u s in g   o n h u n d r ed   cl o s est n eig h b o r s   ( K= 1 0 0 ) .     C o s in K - NN,   u s in g   d is tan ce   ca lcu latio n   o f   th e   clo s est n eig h b o r   b ased   o n   co s in d is tan ce   m atr ix :     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KOM NI KA   T elec o m m u n   C o m p u t E l Co n tr o l       A lg o r ith p erfo r ma n ce   co mp a r is o n   fo r   ea r th q u a ke   s ig n a l reco g n itio n   ( Ha p s o r o   A g u n g   N u g r o h o )   2509   = 1     .   |   | . |   |       C u b ic   K - N N , usi ng di s t an ce  ca l cul at i on o f   t h e   c l ose st   n ei ghbo r  b as ed  on cub i di s t anc m a t r i x:     = | | 3 = 1 3     I n   g en e r al,   th e   K - NN  alg o r ith m   s tep s   ca n   b d escr ib e d   as f o llo ws:   a.   Dete r m in v alu o r   n u m b er   o f   th e   clo s est n eig h b o r     b.   Calcula te   n ew  in p u t d is t an ce   to   all  lear n in g   m o d els.    c.   Ar r an g th e   n ew  in p u t d is tan c f r o m   t h e   clo s est to   f ar   d is tan ce     d.   Dete m in clo s est n eig h b o r   ca t eg o r y   b ased   o n   v alu e.   e.   Use m ajo r ity   ca teg o r y   class   o f   clo s est n eig h b o r   t o   p r e d ict  th e   r esu lt o f   n ew  in p u t d ata.         3.   RE SU L T A ND  AN AL Y SI S     T ab le  1   s h o ws  th e   r esu lts   o f   th e   s m ar tp h o n ac ce ler ato r   s ig n al  ex tr ac tio n   f o r   v ar io u s   ac tiv ities   in     th e   tim d o m ain .   T a b le  1   p r o v es  th at  s ig n if ican d if f er en ce   o cc u r s   in   ch ar ac ter is tics   b etwe en   h u m a n   ac tiv it y   s ig n als  an d   ea r th q u a k s ig n als   in   th e   tim e   d o m ai n .   L i n ea r   ac ce ler atio n   s ig n als  d u t o   h u m a n   ac tiv ity   r ep o r ted   g r ea ter   v alu f o r   all  f ea t u r es c o m p ar ed   to   ea r th q u ak s ig n als .   T h e   s ig n al  d is tr ib u tio n   o f   ac c eler atio n   o f   h u m an   ac tiv ity   ten d s   to   b lep to k u r tic,   wh ile  ea r th q u ak s ig n als  ten d   to   b p laty k u r tic  wh en   v iew ed   f r o m   th e   v alu o f   s ig n al  k u r to s is .   T h e   s k ewn ess   v alu o f   ea c h   s ig n al  ty p d o es  n o t sh o w   s ig n if ican d if f er e n ce .         T ab le  1 .   Sig n al’ s   f ea t u r ex tr a ctio n   r esu lt in   tim d o m ain   F e a t u r e   ( m / s 2 )   S i t t i n g   S t a n d i n g   La y i n g   W a l k i n g   R u n n i n g   Ea r t h q u a k e   mea n X   1 . 65   1 . 41   1 . 88   0 . 80   0 . 97   0 . 04   mea n Y   2 . 77   1 . 77   2 . 31   2 . 98   3 . 39   0 . 10   mea n Z   1 . 88   1 . 97   2 . 58   0 . 82   0 . 98   0 . 01   med i a n   1 . 68   1 . 41   1 . 87   0 . 83   1 . 17   0 . 04   med i a n   2 . 83   1 . 79   2 . 39   2 . 97   4 . 49   0 . 10   med i a n Z   1 . 95   1 . 95   2 . 61   0 . 93   1 . 25   0 . 01   mad X   0 . 93   0 . 78   1 . 20   1 . 52   3 . 74   0 . 02   mad Y   1 . 26   0 . 90   1 . 33   2 . 70   7 . 61   0 . 04   mad Z   1 . 16   1 . 02   1 . 32   1 . 67   3 . 60   0 . 02   r msX   2 . 17   1 . 84   2 . 58   2 . 26   5 . 13   0 . 05   r msY   3 . 41   2 . 25   3 . 03   4 . 97   10 . 48   0 . 12   r msZ   2 . 57   2 . 49   3 . 28   2 . 51   5 . 29   0 . 02   st d e v X   1 . 15   0 . 97   1 . 54   2 . 03   4 . 98   0 . 02   st d e v Y   1 . 53   1 . 11   1 . 69   3 . 52   9 . 43   0 . 04   st d e v Z   1 . 42   1 . 26   1 . 68   2 . 26   5 . 11   0 . 02   max X   2 . 77   2 . 17   3 . 80   5 . 19   13 . 04   0 . 05   max Y   4 . 00   2 . 55   4 . 00   8 . 23   19 . 55   0 . 13   max Z   3 . 34   3 . 10   4 . 30   6 . 22   16 . 14   0 . 02   mi n X   - 2 . 42   - 2 . 19   - 3 . 24   - 5 . 20   - 13 . 07   - 0 . 02   mi n Y   - 2 . 94   - 2 . 38   - 3 . 32   - 7 . 93   - 19 . 03   - 0 . 08   mi n Z   - 2 . 81   - 2 . 40   - 3 . 56   - 6 . 12   - 15 . 40   - 0 . 02   S M A   7 2 8 . 42   5 8 2 . 28   7 7 9 . 85   7 7 6 . 74   1 6 4 0 . 87   18 . 87   sk e w n e ssX   - 0 . 06   0 . 01   0 . 06   0 . 01   - 0 . 01   - 0 . 06   sk e w n e ssY   0 . 11   0 . 05   0 . 03   0 . 02   0 . 01   - 0 . 11   sk e w n e ssZ   0 . 06   - 0 . 06   0 . 04   - 0 . 04   0 . 10   - 0 . 02   k u r t o s i sX   3 . 37   3 . 15   3 . 71   4 . 19   4 . 20   1 . 19   k u r t o s i sY   2 . 94   3 . 33   3 . 46   3 . 98   3 . 37   1 . 27   k u r t o s i sZ   3 . 41   3 . 40   3 . 62   4 . 88   6 . 12   1 . 10       T ab le  2   s h o ws  th at  th e   ac tiv i ty   s ig n al  en e r g y   is   m u c h   g r e ater   co m p a r ed   to   th e   ea r th q u ak s ig n al  en er g y ,   wh ile  th e   d o m in a n t f r eq u en cy   o f   ea r th q u ak s ig n al  t en d s   to   b g r ea ter   t h an   th e   d o m in an t f r e q u en c y   o f   non - lo c o m o to r   ac tiv ity   s ig n al.   R u n n in g   an d   r u n n in g   ac tiv ity   s ig n a ls   h o ld   m o r u n i q u in f o r m atio n   co n ten t h an   o th e r   ac tiv ity   s ig n alsd u to   th e ir   h ig h   en tr o p y   v alu es,  th e r ef o r it is   m o r ea s ily   id en tifie d .   E ar th q u ak s ig n als  also   d em o n s tr ate  q u ite  d if f er en f ea tu r e   v alu es  co m p ar ed   to   h u m a n   ac tiv ity   s ig n als.  Pro m in en f e at u r es  to   class if y   h u m an   ac tiv ity   s ig n a ls   an d   ea r th q u ak s ig n als  in c lu d m ax im u m   a m p litu d e,   h ig h   s ch o o v alu es,   d o m in an f r eq u en cy ,   s p ec tr al  ce n tr o id s   an d   s ig n al  en er g y .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                    I SS N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   T E L KOM NI KA   T elec o m m u n   C o m p u t E l Co n tr o l Vo l.  18 ,   No .   5 Octo b e r   2 0 2 0 :    2 5 0 5   -   2516   2510   T ab le  2 .   Sig n al’ s   f ea t u r ex tr a ctio n   r esu lt in   f r e q u en c y   d o m a in   F r e q u e n c y   F e a t u r e   S i t t i n g   S t a n d i n g   La y i n g   W a l k i n g   R u n n i n g   Ea r t h q u a k e   f d o mX   ( H z )   1 . 11   1 . 15   1 . 28   2 . 97   4 . 17   2 . 36   f d o mY   ( H z )   1 . 23   1 . 49   1 . 39   2 . 34   3 . 02   2 . 30   f d o m ( H z )   1 . 00   1 . 01   1 . 21   5 . 33   12 . 24   2 . 70   e n e r g y X   ( k J)   7 8. 98   56 . 90   93 . 55   64 . 57   3 4 3 . 12   0 . 48   e n e r g y Y   ( k J)   1 5 3 . 25   72 . 85   1 2 0 . 60   3 3 3 . 08   1 2 4 0 . 18   3 . 86   e n e r g y ( k J)   85 . 44   83 . 50   1 4 0 . 17   79 . 12   3 4 5 . 94   0 . 02   c e n t r o i d X   ( H z )   5 . 63   5 . 55   6 . 86   9 . 36   11 . 56   41 . 69   c e n t r o i d Y   ( H z )   4 . 04   4 . 46   6 . 01   7 . 16   8 . 75   39 . 98   c e n t r o i d ( H z )   5 . 07   4 . 86   6 . 56   10 . 18   14 . 26   44 . 73   e n t r o p y X   ( b i t s)   1 . 67   1 . 89   1 . 51   2 . 21   1 . 66   1 . 21   e n t r o p y Y   ( b i t s)   1 . 04   1 . 56   1 . 17   1 . 37   1 . 16   1 . 26   e n t r o p y ( b i t s)   1 . 41   1 . 36   0 . 98   2 . 12   1 . 68   1 . 17   mea n f r e q X   ( H z )   1 . 70   1 . 68   2 . 19   4 . 33   5 . 93   45 . 12   mea n f r e q Y   ( H z )   1 . 18   1 . 48   1 . 89   2 . 86   3 . 81   43 . 75   mea n f r e q ( H z )   1 . 61   1 . 42   1 . 93   5 . 01   8 . 94   47 . 09       3 . 1 .     Sig na l c la s s if ica t io n us ing   decisi o n t re ( DT )   a lg o rit hm   T h e   d e c i s i o n   t r e e   c l ass i f i c at i o n   i s   b u i l t   b a s e d   o n   a   d e c i s i o n   t r e e   s c h e m e .   T h e   t y p e s   o f   D T   a l g o r i t h m s   u s e d   i n c l u d e   s i m p l e   D T ,   m e d iu m   D T   a n d   c o m p l e x   D T .   T h e   d i f f e r e n c e   i n   t h e   t h r e e   t y p es   o f   D T   i s   b a s e d   o n     t h e   n u m b e r   o f   b r a n c h e s / d e c is i o n   t r e e   n o d e s .   T h e   n u m b e r   o f   DT   m e d i u m   n o d e s   is   g r e a te r   t h an   t h a t   o f   s i m p l e   DT ,   w h i l e   t h e   n u m b e r   o f   D T   c o m p le x   n o d e s   i s   g r e at e r   t h a n   t h e   n u m b e r   o f   D T   m e d i u m   n o d e s .     T h e   S i m p l e   D T   d e c is i o n   t r e e   h a s   7   n o d e s .   T h e   s i g n al   f e a t u r e   w it h   t h e   h i g h e s t   i n f o r m a t i o n   g a i n   ( I G )   is   t h e   m e a n   a b s o l u t e   d e v i at i o n   on    t h e   z   a x is .   T h is   f e at u r e   is   u s e d   b y   t h e   D T   al g o r i t h m   t o   cl as s if y   e a r t h q u a k e   s i g n a ls   a n d   h u m a n   a c t i v it y   s i g n a l s .   O t h e r   f e a t u r es   u s e d   a r e   s p e c t r al   p o w e r   a n d   m e a n   a b s o l u t e   d ev i a t i o n   o n   t h e   y   a x i s .   T h e   s i m p l e   D T   a l g o r i t h m   is   u n a b l e   t o   c l as s i f y   s i g n a ls   o f   s i t ti n g ,   s t a n d i n g   a n d   l y i n g   a c ti v i t y   d u e   t o   t h e   l i m it e d   n u m b e r   o f   n o d e s .   T h e   Me d iu m   DT   d ec is io n   tr e h as  3 4   n o d es.  Featu r es  with   h ig h   I v alu es  u s ed   b y   th e   m ed iu m   DT   in clu d m ea n   ab s o lu te  d e v iatio n ,   s p ec tr al  p o wer ,   s p ec tr al   ce n tr o id s ,   r o o m ea n   s q u ar e ,   m ea n   f r e q u en c y ,   s tan d ar d   d e v iatio n   an d   d o m in an f r eq u en cy .   DT   m ed iu m   al g o r ith m   is   ab le  to   class if y   alm o s all  HAR  d ata,   ex ce p s ig n al  f r o m   s itti n g   ac tiv ity .   Sit tin g   ac tiv ity   s ig n al  ca n n o b class if ied   p r o p er ly   b ec a u s its   f ea tu r es  h av e   s m all  I v alu e,   t h e r ef o r i is   class if ied   as  o th e r   ac tiv i ty   s ig n als.  T h e   c o m p lex   DT   d ec is io n   tr ee   h as     1 9 3   n o d es.  All  f ea tu r es  ar u s ed   in   th e   co m p lex   DT   alg o r ith m .   T h e s f ea tu r es  ca n   class if y   s ig n als  o f   s itti n g ,   s tan d in g ,   ly in g ,   walk in g ,   r u n n i n g   an d   ea r th q u ak e   s ig n als.  All si g n al  f ea tu r es,  b o th   tim e   an d   f r eq u e n cy   d o m ain   f ea tu r es,  ar e   s till   u s ed   i n   th e   c o m p le x   DT ,   h e n ce   t h is   alg o r ith m   is   m o r e   co m p lex   co m p ar ed   to   o th e r   DT   alg o r ith m s   an d   th is   alg o r ig h m   is   ab le  to   m ap   n o d es with   s m all  I G.     T ab le  3   s h o ws  th e   r esu lts   o f   t esti n g   th e   s im p le  DT ,   m ed i u m   DT   an d   c o m p lex   DT .   T h e   co m p lex   DT   alg o r ith m   h as h ig h er   lev el  o f   class if icatio n   ac cu r ac y   co m p a r ed   to   th e   m ed iu m   DT ,   b o t h   w h en   th e   s m ar tp h o n e   is   in   s h ir p o ck et  an d   tr o u s er   p o ck et,   with   ac cu r ac y   v alu es  o f   8 4 . 3 6 an d   8 3 . 4 9 %,  r esp ec tiv ely .   T h is   p r o v es   th at  th e   n u m b er   o f   d ec is io n   tr ee   n o d esis   d ir ec tly   p r o p o r tio n al   to   th e   ac cu r ac y   o f   th e   DT   alg o r ith m .   An   in cr ea s in   th e   n u m b er   o f   d ec is io n   t r ee   n o d es c an   in c r ea s th e   class if icatio n   ab ilit y   o f   t h e   DT   alg o r i th m .         T ab le  3 .   T h e   p er f o r m a n ce   o f   DT   alg o r ith m   S martp h o n e   P o si t i o n   Ty p e   o f   D T   Tr u e   ( TP+TF)   F a l se   ( F P + F N )   A c c u r a c y   ( %)   Tr o u s e r   P o c k e t   S i mp l e   D T   1 7 5 3   7 9 2   6 8 . 8 8   M e d i u m D T   1 8 7 7   6 6 8   7 3 . 7 5   C o m p l e x   D T   2 1 4 7   3 9 8   8 4 . 3 6   S h i r t   P o c k e t   S i mp l e   D T   1 5 3 4   8 9 6   6 3 . 1 3   M e d i u m D T   1 6 9 6   7 3 4   6 9 . 7 9   C o m p l e x   D T   2 0 2 9   4 0 1   8 3 . 4 9       3 . 2 .     Sig na l c la s s if ica t io n us ing   lin ea dis cr im ina nt  a na ly s is   ( L D A)   a lg o rit hm   L D A   a l g o r i t h m   c l as s i f i es   s i g n a l s   u s i n g   v e c t o r s   i n   t h e   f o r m   o f   l i n e a r   l i n e s .   T a b l e   4   s h o w s   t h e   a c c u r a c y   o f   t h e   L D A   a l g o r i t h m .   T h e   a c c u r a c y   o f   t h i s   a l g o r i t h m   i s   l es s er   t h a n   t h e   a c c u r a c y   o f   t h e   d e c i s i o n   t r e e   a l g o r i t h m .   W a l k i n g ,   r u n n i n g   a n d   e a r t h q u ak e   s i g n a ls   h a v e   l o w   p r e d ic t i v e   e r r o r   r a t e s   i n   t h e   L D A   a l g o r i t h m .   F i g u r e   2   s h o ws  t h e   c l u s t e r   o f   s i g n a l   d a t b a s e d   o n   f e a t u r e s   w i t h   t h e   h i g h e s t   I G   ( i n f o r m a t i o n   g a i n )   v a l u e .   T h e s e   f e at u r e s   i n c l u d m e a n   a b s o l u t e   d e v i a t i o n   o n   t h e   z   a x i s   a n d   y   a x i s   a n d   s p e c t r al   p o w e r   o n   th e   y   a x is .   F i g u r e   2   d e m o n s t r a t es   t h at    t h e   t h r e e   t y p e s   o f   s i g n al s   c a n   b e   s e p a r at e d   u s i n g   l i n ea r   l i n es   v e c t o r   t o   b c l as s i f i e d   p r o p e r l y .   S i t ti n g ,   s t a n d i n g   a n d   l y i n g   a c t i v i t y   s i g n a ls   h a v e   o v e r l a p p i n g   c l u s t e r s .   T h e r e f o r e ,   i f   t h e s e   a c ti v i t i es   a r e   p l o t te d   b a s e d   o n   f e a t u r e s   w i t h   t h e   h i g h e s t   I G ,   i t   w i ll   b e   d i f f i c u l t   t o   s e p a r a t e   u s i n g   l i n e a r   li n v e c t o r s .   T h i s   c a u s es   t h e   s i g n a o f   s i t t i n g ,   s t a n d i n a n d   l y i n g   a c t i v it y   c a n n o t   b e   c l as s i f i e d   p r o p e r l y   b y   t h e   L D A   a l g o r i t h m .   F i g u r e   3   s h o ws   t h e   p r o o f   o f   s u c h   s t a te m e n t .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KOM NI KA   T elec o m m u n   C o m p u t E l Co n tr o l       A lg o r ith p erfo r ma n ce   co mp a r is o n   fo r   ea r th q u a ke   s ig n a l reco g n itio n   ( Ha p s o r o   A g u n g   N u g r o h o )   2511   T ab le  4 .   T h e   p er f o r m a n ce   o f   L DA  alg o r ith m   S martp h o n e   P o si t i o n   Tr u e   ( TP+TF)   F a l se   ( F P + F N )   A c c u r a c y   ( %)   Tr o u s e r   P o c k e t   1 9 0 0   6 4 5   7 4 . 6 7   S h i r t   P o c k e t   1 7 4 5   6 8 5   7 1 . 8 1           Fig u r 2 .   C lu s ter   d ata  o f   lo co m o to r   ac tiv ity   s ig n al  a n d   ea r th q u ak s ig n al           Fig u r 3 .   C lu s ter   d ata  o f   n o n lo co m o to r   ac tiv ity   s ig n al       3 . 3 .     Sig na l c la s s if ica t io n us ing   s up po rt   v ec t o m a chine  ( SVM )   a lg o rit hm     S V M   a l g o r i t h m   u s e s   h y p e r p l a n e   t o   c l a s s i f y   s i g n a l   c l a s s e s .   T y p e s   o f   S V M   a l g o r i t h m s   t e s t e d   i n c l u d e   l i n e a r   S V M ,   q u a d r a t i c   S V M ,   c u b i c   S V M ,   f i n e   S V M ,   m e d i u m   S V M   a n d   c o a r s e   S V M .   T h e s e   t y p e s   a r e   o b t a i n e d   b a s e d   o n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                    I SS N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   T E L KOM NI KA   T elec o m m u n   C o m p u t E l Co n tr o l Vo l.  18 ,   No .   5 Octo b e r   2 0 2 0 :    2 5 0 5   -   2516   2512   d i f f e r e n t   t y p e s   o f   h y p e r p l a n e .   Q u a d r a t i c   S V M   a n d   c u b i c   S V M   u s e   p o l y n o m i a l   k e r n e l s .   T h i s   k e r n e l   p r o j e c t s   h y p e r p l a n e   f i e l d s   w i t h   n o n l i n e a r   f u n c t i o n s   i n   t h r e e - d i m e n s i o n a l   s p a c e .   Q u a d r a t i c   S V M   u s e s   p o l y n o m i a l   p o w e r   o f   2 ,   w h i l e   c u b i c   S V M   h a s   p o l y n o m i a l   p o w e r   o f   3 .   T h e   c l a s s i f i c a t i o n   r e s u l t s   o f   S V M   a l g o r i t h m   w i t h   p o l y n o m i a l   k e r n e l   r e p o r t   g o o d   a c c u r a c y ,   w h i c h   i s   h i g h e r   t h a n   8 0 % .   P o l y n o m i a l   k e r n e l s   a r e   d e s i g n e d   f o r   n o n l i n e a r   d a t a   a n d   m a d e   h y p e r p l a n e   t o   b e   f l e x i b l e   i n   s e p a r a t i n g   b e t w e e n   c l a s s e s   o f   a c t i v i t y   s i g n a l   d a t a ,   t h e r e f o r e   t h e   c l a s s i f i c a t i o n   a c c u r a c y   i s   r e l a t i v e l y   h i g h .     F i n e   S V M ,   m e d i u m   S V M   a n d   c o a r s e   S V M   u s e   g a u s s i a n   k e r n e l s   w i t h   t i e r e d   k e r n e l   s c a l e   v a l u e s .   K e r n e l   s c a l e   t y p e   f i n e   S V M   i s   2 . 9 ;   M e d i u m   S V M   t y p e   i s   9 . 1 ;   a n d   C o a r s e   S V M   t y p e   i s   3 6 .   K e r n e l   s c a l e   i s   a   m u l t i p l i e r   f a c t o r   i n   t h e   G a u s s i a n   k e r n e l .   A n   i n c r e a s e   i n   t h e   v a l u e   o f   t h e   k e r n e l   s c a l e   g e n e r a l l y   c a u s e s   a   d e c r e a s e   i n   t h e   a c c u r a c y   o f     t h e   G a u s s i a n   t y p e   S V M   a l g o r i t h m   a s   s h o w n   i n   T a b l e   5 ,   b o t h   f o r   t h e   l o c a t i o n   i n   t h e   t r o u s e r   p o c k e t   a n d   s h i r t   p o c k e t .   T h e   i n c r e a s e   i n   k e r n e l   s c a l e   d e c r e s e s   t he   h y p e r p l a n e   m a r g i n s ,   t h e r e f o r e   t h e   c l a s s i f i c a t i o n   b e t w e e n   c l a s s e s   o f   a c t i v i t y   d a t a   b e c o m e s   m o r e   a m b i g u o u s .   T h e   c o n f u s i o n   i n   c l a s s i f i c a t i o n   r e s u l t s   i n   s u b o p t i m a l   a c c u r a c y .   L i n e a r   S V M   d o e s   n o t   u t i l i z e   t h e   k e r n e l   b e c a u s e   i t   c o n s i d e r s   t h e   a c t i v i t y   s i g n a l   d a t a   a s   l i n e a r l y   c o r r e l a t e d   d a t a .   S V M   L i n e a r   a l g o r i t h m   i s   f o r m e d   i n   t h e   f o r m   o f   l i n e a r   v e c t o r   i n   t w o - d i m e n s i o n a l   s p a c e .   A c t i v i t y   s i g n a l   d a t a   i s   n o n l i n e a r   d a t a ,   t h e r e f o r e   t h e   re s u l t s   o f   l i n e a r   S V M   c l a s s i f i c a t i o n   s h o w   l o w e r   a c c u r a c y   c o m p a r e d   t o   o t h e r   t y p e s   o f   S V M   a l g o r i t h m ,   e x c e p t   C o a r s e   S V M .   F i g u r e   4   s h o w s   a   c l u s t e r   o f   a c t i v i t y   s i g n a l   d a t a   i n   t h e   t i m e   d o m a i n   f e a t u r e .   F i g u r e   5   s h o w s   a   c l u s t e r   o f   a c t i v i t y   s i g n a l   d a t a   i n   t h e   f r e q u e n c y   d o m a i n   f e a t u r e .   B o t h   f i g u r e s   p r o v e   t h a t   a c t i v i t y   s i g n a l   d a t a   i s   d i f f i c u l t   t o   c l a s s i f y   u s i n g   l i n e a r   f u n c t i o n s ,   b e c a u s e   t h e y   o v e r l a p   i n   t h e   s a m e   p l o t   a r e a .         T ab le  5 .   T h e   p er f o r m a n ce   o f   SVM  alg o r ith m   S martp h o n e   P o si t i o n   Ty p e   o f   S V M   Tr u e   ( TP+TF)   F a l se   ( F P + F N )   A c c u r a c y   ( %)   Tr o u s e r   P o c k e t   Li n e a r   1 8 8 7   6 5 8   74 . 14   Q u a d r a t i c   2 4 3 5   1 1 0   95 . 67   C u b i c   2 2 3 3   3 1 2   87 . 74   F i n e   2 3 6 7   1 8 1   92 . 89   M e d i u m   2 0 8 4   4 9 6   80 . 77   C o a r se   1 7 8 5   7 5 9   70 . 16   S h i r t   P o c k e t   Li n e a r   1 7 2 7   7 0 3   71 . 07   Q u a d r a t i c   2 1 6 8   2 6 2   89 . 22   C u b i c   2 3 8 0   50   97 . 94   F i n e   2 2 3 2   1 9 8   91 . 85   M e d i u m   1 8 7 8   5 5 2   77 . 28   C o a r se   1 5 8 8   8 4 2   65 . 35           Fig u r 4 .   C lu s ter   d ata  o f   ac tiv i ty   ac ce ler atio n   s ig n al  in   tim d o m ain     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KOM NI KA   T elec o m m u n   C o m p u t E l Co n tr o l       A lg o r ith p erfo r ma n ce   co mp a r is o n   fo r   ea r th q u a ke   s ig n a l reco g n itio n   ( Ha p s o r o   A g u n g   N u g r o h o )   2513       Fig u r 5 .   C lu s ter   d ata  o f   ac tiv i ty   ac ce ler atio n   s ig n al  in   f r eq u en cy   d o m ain       3 . 4 .     Sig na l   cla s s if ica t io n us ing   K - nea re s t   neig hb o ( K - N N)   a lg o rit hm   T y p es  o f   K - NN  alg o r ith m s   test ed   in clu d f in K - NN,   Me d iu m   K - NN,   C o ar s K - NN,   C o s in K - NN  an d   C u b ic  K - NN.   T h e   f in K - NN,   Me d iu m   K - NN  an d   C o ar s K - NN  alg o r ith m s   a r d is tin g u is h ed   b ased   o n     th e   n u m b e r   o f   n ea r est  n eig h b o r s ,   wh ile  C o s in K - NN  an d   C u b ic  K - NN  ar d is tin g u is h ed   ac co r d in g   to     th e   p r o v is io n s   o f   th e   ca lcu lati o n   o f   th e   d is tan ce   to   t h e   n ea r est  n eig h b o r .   T a b le  6   s h o ws  th e   r esu lts   o f   test in g     th e   s ig n al  d ata   class if icatio n   u s in g   th e   K - NN   alg o r ith m .   F in K - NN  o n l y   co n s id er s   1   n ea r est  n eig h b o r   to   class if y   d ata.   Me d iu m   K - NN  co n s id er s   th e   1 0   clo s est  n eig h b o r s ,   wh ile  C o ar s K - NN  co n s id er s   1 0 0   clo s est  n eig h b o r s   in   d ata   clu s ter .   T ab le  6   d em o n s tr ates  th at  th e   in cr ea s o f   th e   n u m b er   o f   n ea r est  n eig h b o r s   as   co n s id er atio n   o f   th e   K - NN  alg o r ith m   ac tu ally   ca u s es  d ec r ea s in   th e   lev el  o f   class if icatio n   ac cu r ac y .     T h e   n u m b er   o f   n ea r est  n eig h b o r s   as  p r e d icto r s   ac tu ally   a d d s   to   th e   lev el   o f   alg o r it h m   am b ig u ity   in   d eter m in in g   th e   s ig n al  in p u class .   No n lin ea r   HAR  d ata  h as  clu s ter   a r ea   with   o v er lap p in g   d ata  cla s s es,  th e r ef o r it  is   h eter o g en e o u s .   T h e   c r iter ia  to   in cr ea s th e   n u m b er   o f   n ea r e s n eig h b o r s   ex p a n d s   th e   co v e r ag o f   th e   clu s ter   ar ea ,   ca u s in g   d ata  class es  to   b ec o m m o r h ete r o g e n eo u s ,   an d   r esu ltin g   in   co n f u s io n   o v er   th e   r esu lts   o f   class if icatio n   p r ed ictio n s .   T h e   C o s in K - NN  alg o r ith m   u s es  co s in m etr ic  d is tan ce   to   d et er m in th e   d is tan ce   to   th e   n ea r est  n eig h b o r ,   w h ile  C u b ic  K - NN  em p lo y s   cu b ic  m etr ic  d is tan ce .   T h e   ac c u r ac y   o f   th e s two   d is tan ce   r u les  ar n o t   lo wer   th an   t h e   E u clid ea n   d is tan ce   u s ed   b y   f i n K - NN  an d   Me d iu m   K - NN   to   class if y   s ig n als.   C o s in K - NN  an d   C u b ic  K - NN  ac cu r ac y   lev els ar lo we r   th an   f in K - NN  an d   Me d iu m   K - NN.         T ab le  6 .   T h e   p er f o r m a n ce   o f   K - NN  alg o r ith m   S martp h o n e   P o si t i o n   Ty p e   o f   K - NN   Tr u e   ( TP+TF)   F a l se   ( F P + F N )   A c c u r a c y   ( %)   Tr o u s e r   P o c k e t   2 5 4 3   2   99 . 92   9 9 , 9 2   1 9 3 6   6 0 9   76 . 07   7 6 , 0 7   1 7 4 2   8 0 3   68 . 45   6 8 , 4 5   1 9 1 1   6 3 4   75 . 09   7 5 , 0 9   1 9 0 3   6 4 2   74 . 77   7 4 , 7 7   S h i r t   P o c k e t   2 4 2 0   10   99 . 59   9 9 , 5 9   1 7 8 1   6 4 9   73 . 29   7 3 , 2 9   1 6 3 1   7 9 9   67 . 12   6 7 , 1 2   1 7 7 1   6 5 9   72 . 88   7 2 , 8 8   1 7 2 9   7 0 1   71 . 15   7 1 , 1 5       3 . 5 .     Alg o rit hm   perf o r m a nce   co m pa ra t io n r esu lt   E ac h   alg o r ith m   h as  d if f er e n lev el  o f   class if icatio n   ac cu r ac y .   T h e   alg o r ith m   s elec tio n   cr it er ia  d o   n o t   o n ly   i n clu d e   th e   lev el  o f   ac c u r ac y ,   b u also   th e   s p ee d   o f   d ata   p r o ce s s in g   an d   m em o r y   ca p a city .   T ab le   7   s h o ws  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                    I SS N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   T E L KOM NI KA   T elec o m m u n   C o m p u t E l Co n tr o l Vo l.  18 ,   No .   5 Octo b e r   2 0 2 0 :    2 5 0 5   -   2516   2514   co m p ar is o n   o f   all  class if ier   a lg o r ith m s   b ased   o n   th e s cr iter ia.   T h e   ac c u r ac y   o f   t h e   alg o r it h m   is   o b tain e d   f r o m   th e   av er ag ac c u r ac y   o f   t h e   s m ar tp h o n ac tiv ity   s ig n al  clas s if icatio n   in   tr o u s er   p o ck et  an d   s h ir t p o ck et.         T ab le  7 .   T h e   p er f o r m a n ce   co m p ar is o n   o f   th e   alg o r ith m s   A l g o r i t h m   A c c u r a c y   ( %)   P r o c e ss i n g   Ti m e   ( se c o n d s)   M e m o r y   C a p a c i t y   ( k i l o b y t e s)   S i mp l e   D T   66 . 01   5 . 17   12   M e d i u m D T   71 . 77   5 . 27   22   C o m p l e x   D T   83 . 93   6 . 91   54   LD A   73 . 10   4 . 82   3 8 7   Li n e a r   S V M   72 . 61   1 4. 12   6 , 5 2 9   Q u a d r a t i c   S V M   92 . 44   21 . 97   21 , 213   C u b i c   S V M   92 . 84   25 . 57   16 , 564   F i n e   S V M   92 . 37   81 . 2   65 , 411   M e d i u m SV M   79 . 03   32 . 05   29 , 087   C o a r se  S V M   67 . 76   33 . 63   29 , 641   F i n e   K - NN   99 . 75   15 . 93   6 , 0 4 4   M e d i u K - NN   74 . 70   13 . 36   6 , 0 4 4   C o a r se  K - NN   67 . 78   15 . 9   6 , 0 4 4   C o s i n e   K - NN   73 . 98   13 . 24   6 , 0 4 4   C u b i c   K - NN   72 . 96   4 2 8 . 24   6 , 0 4 5       D T   a l g o r i t h m   h as   f as t   p r o c es s in g   t i m e   wi t h   t h e   s m a ll es t   m e m o r y   c a p a c i t y ,   b u t   t h e   l e v e o f   ac c u r a c y   i s   l o w e r   c o m p a r e d   t o   t h e   f i n e   K - NN   a l g o r i t h m   a n d   s o m e   t y p es   o f   S V M   al g o r i t h m s .   T h e   p r o c e s s in g   t i m e   a n d   m e m o r y   c a p a c i t y   o f   t h e   D T   a l g o r it h m   in c r e a s es   p r o p o r t i o n a l l y   w i t h   t h e   n u m b e r   o f   n o d e s   a n d   t h e   l e v e l   o f   c o m p l e x i t y   o f   t h e   d e c i s i o n   t r e e   it   b u i l d s .   T h e   L D A   a l g o r it h m   h a s   t h e   f a s t e s t   p r o c e s s i n g   ti m e   wi t h   a   s m a ll   m e m o r y   c a p a c i t y ,   b u t   t h e   l e v e l   o f   a c c u r a c y   i s   l o w e r   th a n   t h e   a v e r a g e   a c c u r a c y   o f   D T ,   S V M   a n d   K - N N   al g o r i t h m s .   S V M   a l g o r i t h m   h as  t h e   l a r g e s t   m e m o r y   c a p a c it y   w it h   a   l o n g e r   p r o c e s s i n g   t i m e   c o m p a r e d   t o   t h e   D T   a l g o r it h m ,   L D A   a n d   s o m e   K - N N .   T h e   d e s i g n   o f   h y p e r p l a n e   i n   t h e   S V M   a l g o r i t h m   p r o d u c e s   g r ea t e r   n u m b e r   o f   v a r i a b l e s   c o m p a r e d   t o   t h e   d e s i g n   o f   t h e   d e c i s i o n   t r e e   o n   D T ,   l i n e ar   l i n e s   o n   t h e   L D A   a n d   c a lc u la t i o n   o f   t h e   n e a r e s t   n e i g h b o r   d i s t a n c e   o n   K - NN .     T h e   n u m b e r   o f   v a r i a b l e s   a f f e c ts   t h e   p r o c e s s i n g   t i m e   a n d   m e m o r y   c a p a c i t y   o f   t h e   a l g o r i t h m .   T h e   K - N N   a l g o r it h m   h a s   a   p r o c e s s i n g   t i m e   o f   1 3   t o   1 6   s e c o n d s ,   e x c e p t   c u b i c   K - N N .   T h e   c a l c u l a t i o n   o f   c u b i c   m e t r i x   d i s t a n c e   is   m o r c o m p l e x   t h a n   E u c l i d e a n   d i s t an c e   o r   c o s i n e   m e t r i x   d i s t a n c e ,   t h u s   c u b i c - K N N   r e q u i r es   l o n g   p r o c e s s i n g   t i m e.     T h e   a v e r a g e   m e m o r y   c a p a c i t y   o f   t h e   K - N N   al g o r i t h m   is   6 , 0 4 4   k i l o b y t e s .   T h is   c a p ac i t y   is   f a r   g r e a t e r   c o m p a r e d   t o   D T   a n d   L DA ,   b u t   s m a ll e r   t h a n   S V M .   T h e   f i n e - KN N   al g o r i t h m   h a s   t h e   h i g h e s t   a c c u r ac y   v a l u e ,   m e d i u m   p r o c e s s i n g   t i m e   a n d   m e d i u m   m e m o r y   c a p a c i t y .         4.   CO NCLU SI O N   Fin K - NN  alg o r ith m   h as  th e   h ig h est lev el  o f   ac cu r ac y   in   th e   class if icatio n   o f   h u m an   ac tiv ity   s ig n als   with   lo wer   m em o r y   ca p ac ity   a n d   s h o r ter   p r o ce s s in g   tim e.   T h e   n u m b er   o f   fi n e   K - NN' s   clo s est  n eig h b o r s   is   o n ly   o n e,   th e r e f o r e   it  d o es  n o c au s am b ig u ity   i n   th e   class if icatio n   p r o ce s s .   T h e   f in K - NN  alg o r ith m   h as    an   ac cu r ac y   r ate  o f   9 9 . 7 5 in   th e   class if icatio n   o f   h u m an   ac ti v ity   s ig n als  an d   ea r th q u ak s ig n als  with   m em o r y   ca p ac ity   o f   6 , 0 4 4   KB   an d   a   p r o ce s s in g   tim o f   1 5 . 9 3   s ec o n d s .   T h is   alg o r it h m   h as  t h e   b e s class if ier   cr iter ia  co m p ar ed   to   DT ,   SVM  an d   L DA  alg o r it h m s .         RE F E R E NC E S   [ 1 ]     R .   Ha rris,   J.   M a j o r ,   Wav e o d e stru c ti o n   in   th e   Eas I n d ies th e   Wi c h m a n n   c a talo g u e   o e a rth q u a k e a n d   tsu n a m i   in   t h e   In d o n e sia n   re g i o n   fr o m   1 5 3 8   to   1 8 7 7 ,”   Ge o S o c   L o n d o n ,   v o l .   4 4 1 ,   n o .   1 ,   p p .   9 - 46 ,   2 0 1 7   [2 ]   J.  F .   Di  Leo ,   J.   W o o k e y ,   J O S .   Ha m m o n d ,   e a l . ,   M a n tl e   fl o w   in   re g i o n s   o f   c o m p lex   tec to n ics :   In si g h ts   fro m   In d o n e sia ,”   Ge o c h e mistry ,   Ge o p h y s Ge o sy ste ms ,   v o l.   13 ,   n o .   12 ,   2 0 1 2 .   [3 ]   T.   Lay ,   H.   Ka n a m o ri,   C.   J.   Am m o n ,   e a l . ,   De p t h ‐v a r y in g   r u p tu re   p ro p e rti e s o f   su b d u c ti o n   z o n e   m e g a th ru st   fa u l ts ,”   J   Ge o p h y s R e s S o li d   Ea rt h ,   v o l.   1 1 7 ,   n o .   B4 ,   2 0 1 2 .     [4 ]   T.   M .   Ra sy if,   S.   Ka to ,   De v e l o p m e n o a c c u ra te  tsu n a m e stim a ted   ti m e o a rriv a fo tsu n a m i - p ro n e   c it ies   in   Ac e h ,   In d o n e sia ,”   In t   J   Disa ste r R isk   Re d u c t. ,   v o l.   1 4 ,   p p .   4 0 3 - 4 10 ,   2 0 1 5   [5   BM KG ,   Law   3 1   Y e a 2 0 0 9   o In d o n e sia n   Re p u b li c ,   Ja k a rta:  S e k r e taria Ne g a ra ,   2 0 0 9 .   [6 ]   M D .   Ko h ler,   T H .   He a to n ,   M .   H.   Ch e n g ,   Th e   Co m m u n it y   S e ism ic  Ne two rk   a n d   Q u a k e - Ca tch e Ne t wo rk :   En a b li n g   stru c tu ra h e a lt h   m o n it o ri n g   th r o u g h   in str u m e n tatio n   b y   c o m m u n it y   p a rt icip a n ts ,”   S e n so rs   a n d   S ma rt  S tru c t u re T e c h n o l o g ies   fo Civil,   M e c h a n i c a l,   a n d   Aer o sp a c e   S y ste ms   2 0 1 3 ,   In ter n a t io n a S o c iety   f o Op ti c a n d   Ph o to n ics p p 8 6 9 2 3 X,   2 0 1 3 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.