Android社交互动调查应用程序

SoftwareX 7（2018）143原始软件出版物Android的一个模块化应用程序，用于收集社交互动，重复调查，GPS和摄影数据苏莱曼Yerimaa，*，Michael Loughlinb，Sakir Sezerb，John Moriartyc，Mark McCannd，Helen McAneneye，LeeanneTullyf，Paul S.罗伯特·米勒，杰拉尔丁·麦克唐纳ca网络安全中心，网络技术研究所，德蒙福特大学，莱斯特，LE1 9BH，英格兰，英国bCentre for Secure Information Technologies，Queenc英国北爱尔兰贝尔法斯特女王大学社会学、社会政策和社会工作学院/儿童保育研究d英国格拉斯哥大学MRC/CSO社会和公共卫生科学部，200 Renfield Street，Glasgow，G2 3QBCentrefor Public Health，Queen's University Belfast，Belfast，Northern Ireland，BT12 6BJ，UKf英国北爱尔兰贝尔法斯特女王大学医学、牙科和生物医学科学学院公共卫生卓越中心g英国北爱尔兰贝尔法斯特女王大学地理、考古和古生态学院数据数字化和分析中心ar t i cl e i nf o文章历史记录：2016年1月14日收到2018年4月19日收到修订版，2018年关键词：纵向调查Android社交互动GPS行为研究社会研究基于智能手机的数据采集GIS电子研究a b st ra ctAndroid智能手机上的Android应用程序是一个功能丰富的应用程序，为纵向调查提供了一种新颖的数据收集方法它将连续自动后台数据收集与用户提供的数据相结合。它可以定期提示用户完成调查问卷，并允许用户上传社会研究项目的照片该应用程序有能力收集GPS位置数据，通话和文本频率（不包括内容）不引人注目。该应用程序将数据传输到安全的云端，而不是将研究数据存储在手机上，但如果数据连接不可用，也可以临时存储数据;因此，与使用手机进行的基于文本或网络的调查相比，ESPIQ提供了数据安全优势。在一个社会科学研究项目中，已在实地对该系统进行了试点测试，并能够收集纵向社会研究数据。由于其模块化和灵活的设计，可轻松地进行调整，以适应不同的研究问题。此外，其核心设计方法允许长期节能数据收集，可在社会科学领域之外重新用于其他类型的基于智能手机的数据驱动项目。对于需要基于通信、传感器、用户的数据收集或这些数据的任何组合的项目，我们的代码和设计方法可能会有所帮助。例如，已经成功地调整了SQREQ代码和架构，为一个研究基于智能手机的隐式身份验证的移动访问控制项目构建了一个应用程序。版权所有©2018作者.由爱思唯尔公司出版这是CC BY许可下的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/）中找到。代码元数据当前代码版本v0.3指向此代码版本使用的代码/存储库的永久链接https://github.com/ElsevierSoftwareX/SOFTX-D-16-00014法律代码许可证GPL v2使用git的代码版本控制系统使用Java、Android SDK、Eclipse IDE的编译要求、操作环境依赖性如果可用，链接到开发人员文档/手册Eclipse IDE或Android Studio、Android SDKhttps://github.com/suleimanyerima/MobiQ-survey-app/blob/master/MobiQapplicationMap-2.pdfhttps://github.com/suleimanyerima/MobiQ-survey-app/blob/master/installing-project-in-eclipse-luna.pdfhttps://github.com/suleimanyerima/MobiQ-survey-app/blob/master/APIs-online-guides-references.pdf问题支持电子邮件syerima@dmu.ac.uk*通讯作者。电子邮件地址：syerima@dmu.ac.uk（S.Y.Yerima）。https://doi.org/10.1016/j.softx.2018.04.0062352-7110/©2018作者。由爱思唯尔公司出版这是CC BY许可下的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/）。可在ScienceDirect上获得目录列表SoftwareX期刊主页：www.elsevier.com/locate/softx144S.Y. Yerima等人/SoftwareX 7（2018）143软件元数据当前软件版本v1.0指向此版本可执行文件的永久链接https://github.com/suleimanyerima/MobiQ-survey-app/blob/master/MobiQapp.apk法律软件许可证GPL v2计算平台/操作系统Android安装要求依赖关系如果可用，请链接到用户手册-如果正式出版，请在参考列表中引用该出版物https://github.com/suleimanyerima/MobiQ-survey-app/blob/master/App-configurations.docx问题支持电子邮件syerima@dmu.ac.uk1. 介绍APPLIQ是一款智能手机应用程序，旨在增强纵向调查数据采集。传统的数据收集方法（即纸面调查）在很长一段时间内进行可能成本高昂。此外，由于纵向调查是由一组参与者定期完成的，例如每年一次，调查间隔时间长可能会限制对社会态度、行为、健康状况等动态现象的了解程度。近几十年来，应对这一挑战的一种方法是制造用于调查项目的实时管理）围绕容易波动的现象[1虽然向参与者发放加速计和计步器等设备是测量距离或加速度的身体活动研究中的标准[4，5]，但数据的质量取决于参与者携带设备的依从性相比之下，智能手机是日常携带的，这意味着通过手机收集数据克服了这些问题[6]。除了在Android平台上启用EMA之外，ESPIQ还提供了一种新颖的方法来测量实时社交联系，通过使用电话和短信联系作为社交互动的衡量标准，从而避免了回忆偏差OSQQ还可以提供有关参与者地理位置的信息CNOQ采用模块化和灵活的设计，具有多个可重复使用的核心组件，因此可以轻松适应不同的项目。该应用程序已被构建为透明地执行以下主要功能：(a) 每周两次（周一和周四）定期发放问卷。(b) 收集电话和短信的匿名目的地。收集匿名电话号码，电话制造商和型号。(c) 通过手机的GPS收集间歇性的位置读数(d) 允许用户向研究团队发送评论允许用户向研究团队发送照片。(e) 允许用户随时自主暂停和/或恢复应用(f) 当互联网连接可用时，将所有收集的数据发送到安全的在线服务器。(g) 在没有互联网连接的情况下，安全地存储数据，直到连接可用。该问卷已成功地应用于一项关于青年社会和行为研究的试点该项目（使用智能手机加强纵向调查方法）的目的是探索智能手机在加强社会科学纵向调查方面由于该应用程序的开发主要是为了收集长时间的数据，因此该设计也被用于社会科学之外的其他基于智能手机的数据驱动项目，例如[7，8]和[9]中基于行为的用户隐式身份验证。2. 动机和意义智能手机可能提供一个有效的工具，客观测量社会互动的方式，可以提供新的机会，超越传统的纸上调查方法的能力。正如Eagle所指出的，人们携带的用于通信目的的设备可以有效地充当传感器，提供对个体关系动态的洞察[10]。传统的数据收集倾向于提供社交世界的“快照”，而不是捕捉“移动部分”。社会研究依赖于在不连续的时间间隔进行调查，很少或根本没有洞察到社会关系和个人行为在时间间隔之间的增量变化。从研究数据中对社会世界的描述通常缺乏个人、社会或地理背景，并且容易产生回忆或信息偏差[11]。通过使用智能手机，可以通过收集地理敏感的社交网络数据、定期引发的行为自我报告和参与者贡献的照片日志来获得此外，智能手机的使用使得能够采用成本有效且节省时间的方法来在持续的时间段内观察社交网络。出于对多方面数据集，节省时间的潜力和成本效益的需求该项目借鉴了社会科学，地理，计算，数字人文和公共卫生的专业知识，旨在评估智能手机应用程序是否可以使跨人文科学的研究项目受益。该项目试图回答的主要研究问题是：使用智能手机收集的数据在多大程度上可以提高我们对社交世界的理解，同时测量（i）社交网络及其运行，（ii）个人行为以及（iii）这些与物理环境的关系。提出的一个次要研究问题是：进行这些研究的伦理考虑是什么虽然其他在线调查和调查电话应用程序可用（例如，Qualtrics [12]、Bristol Online Surveys [13]、ODK（开放数据工具包）[14]），这些都不符合以下项目要求：定期和连续调查数据获取、被动GPS和社会联系数据监控以及数据收集和处理的安全性出于这些原因，该团队为该项目构建了一个定制的Android应用程序该设计概念可移植到其他移动操作系统平台。此外，由于ADPQ是模块化的，其被动元件可以与其他测量应用程序（如ODK）集成，ODK也是开源的。该团队正在发布一个开源工具，其他研究人员可能有兴趣探索任何学科的研究项目，这些项目可以从基于智能手机的数据收集中受益。在[15]中介绍的研究中，已成功地应用了CNOQ在我们的研究中所做的其他最新发现，涉及到CNOQ收集的数据，将在单独的出版物中报告在本文中，我们的主要重点是在设计和实现的反汇编软件。S.Y. Yerima等人/SoftwareX 7（2018）1431453. 软件描述调查数据库实施了许多功能，使其能够在后台持续运行（在调查期间），并定期收集数据并将其上传到安全的在线位置（即专门为存储收集的数据而创建的安全数据库）。这种创新的设计确保了应用程序的电池效率，仅在需要时调用功能此外，尽管配备了实时数据上传功能，但iSQQ能够在没有网络连接的情况下运行，因此用户可以选择仅在连接到Wi-Fi网络时才启用数据上传。3.1. QQ后台组件和应用程序状态SDK是用Java编写的，构建在Eclipse Android SDK平台上。SQREQ在其核心实现了一个名为SQBroadcastReceiver的Broadcast接收器类。它充当看门狗，协调应用程序中的其他关键功能。Mo- biQBroadcastReceiver侦听来自已实现AlarmManager的Intent（发出事件信号）以及来自系统的BOOT_COMPLETED Intent。BOOT_COMPLETED intent发出设备重启的信号，并且通过在每次接收到该信号时使用该信号来触发应用操作，只要应用保持在激活状态（即，未被用户禁用/挂起），就可以确保连续的应用操作。第 一 次 安 装 应 用 程 序 时 ， REQ BroadcastRe- ceiver 会 启 动AlarmManager。每当设备重新启动时，除非用户明确禁用/暂停了REQ应用程序（即应用程序处于暂停操作状态），否则REQBroadcastReceiver也会重新启动AlarmManager。用户可以随时重新激活应用程序操作，这也会显式重新启动AlarmManager。AlarmManager用于定期（每10分钟）向MQBroadcastReceiver发送信号由于该信号是意图，因此它引起非常低的开销，从而使得能够以非常高的功率效率实现连续的应用操作因此，应用程序不是作为服务在后台持续运行，而是实际上处于“休眠”状态，当MQBroadcastReceiver接收到来自AlarmManager的信号时，触发的事件类型因此，MQBroadcastReceiver通过存储事件先前被触发的时间来维护每个事件的状态信息。扫描的事件包括：GPS位置信息（每20分钟一次）、呼出电话更新（每60分钟一次）、呼出短信更新（每120分钟一次）、重复调查（每周一和周四下午）。请注意，AlarmManager的周期信号设置为10分钟，以便更准确地捕获GPS数据（因为根据我们的试点研究要求，GPS数据捕获的如果需要GPS数据的频率较低，比如每小时一次，则可以将AlarmManager重新配置为每30分钟发送一次意图信号，从而允许应用程序图 1显示了REQ应用程序操作的状态图。应用程序可以处于激活、挂起或设备关闭状态。当应用程序被暂停时，不会发生后台数据收集，调查问卷也不会呈现给用户。设备关闭状态由应用程序注册，以便允许MQBroadcastReceiver在最后已知状态下继续应用程序操作。正常的应用程序操作发生在在这种状态下，如图2中的流程图所示，REQ BroadcastReceiver监听来自AlarmManager的事件信号。周期性地产生的事件信号允许识别不同的事件并调用各种相应的Fig. 1. PQ运行状态图。更新、存储和/或上传不同类型的数据到安全服务器上的这些管理器使用Android服务类作为后台服务实现管理器作为服务组件的实现是由远程连接和通信的需要所强制的，其中HTTP协议用于将数据发送到远程数据库。这些管理器分别作为以下类实现：LocationHttpService、CallLogHttpService、SmsLogHttpService、MondayQHttpService和ThursdayQHttpService。根据图2所示的条件调用这些中的每一个。还实现了一个名为DeviceInfoHttpService的类似服务，用于将设备信息发布到远程数据库，但这仅在应用程序安装期间调用一次，以便将设备注册为调查的一部分，从而能够将所有收集的数据正确链接到其原始设备。所 有 这 些 服 务 都 使 用 ConnectionManager 、 FileManager 和FileManager对象。这些代码元素（类）设计为可由Android应用程序中实现的任何后台服务共享/使用。ConnectionManager设计为使用Android ConnectivityManager API获取网络信息和连接状态。这使得可以识别设备是否连接到WiFi网络或移动网络，并且还可以获得该连接的状态。Filesource实现了检查数据文件内容的方法。 它使用从ConnectionManager对象接收的信息来决定是否可以上载数据如果在任何文件中有有效数据，它会使用一个FileDataReader对象将文件上传到给定的远程URL（即远程数据库位置）。3.2. SQLite用户交互组件3.2.1. 主要活动屏幕一旦安装了MySQL应用程序，它就会进入激活模式，所有后台事件都会持续发生初始调查问卷在安装后立即在调查开始时由用户回答。完成后，用户退出应用程序，随后的调查问卷将按计划弹出（即，星期一和星期四）。用户还可以通过使用应用图标启动主活动屏幕，随时与应用进行交互图中左上角的屏幕截图。 3显示了用户启动应用程序时出现的用户界面活动。此Activity有一个按钮，允许用户导航到一个屏幕，在该屏幕上他们可以报告应用程序操作的任何问题。这允许通知应用程序遇到的任何问题，并采取补救措施146S.Y. Yerima等人/SoftwareX 7（2018）143图二. REQ BroadcastReceiver操作的流程图。在可能的情况下，由调查管理员进行调查。 还有一个按钮用于无限期地暂停/挂起应用程序操作。该按钮切换以允许用户在需要时再次恢复操作。第三个按钮允许用户导航到可以拍摄照片并上传到调查数据库的屏幕。主屏幕上的第四个按钮允许选择管理员操作模式。它将显示图3所示的右上方屏幕截图。此操作模式需要密码才能登录，如左下角屏幕截图所示。管理员模式使调查管理员能够在“特权模式”下操作应用程序，该模式可用于向潜在调查参与者演示应用程序的功能和操作。它使应用程序能够在“演示”模式下运行3.2.2. 调查问卷调查问卷也被实施为Android Activi- ties。如图2的流程图所示，在指定时间调用每个调查问卷。然而，它前面有一个对话框，可以允许用户选择立即进行调查或通过按下“稍后提醒我”按钮 推 迟 调 查 ， 如 图 所 示 。四 、 完 成 调 查 后 ， 调 用MondayQHttpService或ThursdayQHttpService立即上传数据或将其存储在本地，如前一节所述为了便于修改和重用，大多数调查问题都没有硬编码到显示调查问卷屏幕的活动中。相反，它们是根据需要从位于应用程序资源文件夹中的srtrings.xml资源文件加载的这些问题根据它们的类别被分组到字符串数组中。 图图5使用来自一个OSQQ调查问卷活动的代码示例说明了这一点。它显示了如何问题随后作为文本显示在复选框旁边。除了这些问题之外，srtrings.xml资源文件中还列出了接收上载数据以便在远程数据库中进行处理和存储的服务器文件的URL地址该实现允许远程数据上传位置以及调查问题被容易地修改以适应变化，并且允许代码以最小的修改被重用3.2.3. 远程服务器组件SQREQ旨在将数据持续上传到位于安全服务器上的远程数据库。为了实现这一点，在后端使用了两个关键组件：Web服务器脚本和结构化数据库。MySQL可以与任何Web服务器脚本语言和任何数据库格式一起使用。在我们的项目中，我们使用PHP作为服务器端脚本，MySQL作为数据库。这两个都安装在运行在Windows 2012 R2云服务器上数据库（mobiq）包含以下表：deviceinfo 、 location 、 callslog 、 sm- slog 、 mondaysurvey 、thursdaysurvey、reportproblem和photosinfo。每个表以对应于图1所示流程图的间隔存储不同的数据（如果可用）。 二、 为每个表创建的字段如表1所示，6显示了星期四的调查表，其中包含调查用户上传的样本数据。从表1中可以看出，设备imei基本上用于作为连接关系数据库结构中所有表的主键。设备信息表中的id字段还存储设备imei。请注意，所有可识别个人身份的信息（即IMEI、电话号码）在存储和/或上载数据之前被加密1此外，手机上的数据文件存储是私密的，因此用户无法查看或访问收集的数据。getResources（）.getStringArray（）对象用于动态地从包含与非俱乐部活动相关的调查问题的non_club_array字符串数组中加载问题在for循环中，1加密密钥可以在SQUID源代码的密码模块中更改。S.Y. Yerima等人/SoftwareX 7（2018）143147图三. 用户互动组件的APPLICAQ应用程序。表1MySQL数据库表及其相应字段。表名字段设备信息id，number，osname，osver，osrealease，model，cpu，api，time位置imei，latitude，longitude，time通话记录imei，deviceNumber，destinationNumber，time，duration通话记录Imei，deviceNumber，destinationNumber，time周一调查imei，time，Q1，Q2，Q3.. .周四调查imei，时间，Q1，Q2，Q3.. .reportproblem imei，时间，问题Photosinfo imei，时间，纬度，经度，photolink，评论4. 影响和结论据我们所知，社会科学研究人员目前还没有可访问的开源应用程序或框架，可以提供一系列的CSQQ应用程序的功能CNOQ提供了一个易于使用的工具，用于进行大规模的社会研究，同时以最少的实地工作资源纵向收集数据。收集数据而不存储信息的能力电话本身使其特别适合于在存在对数据安全性或其他人访问电话上的信息的可能性的担忧的情况在我们的项目中，在北爱尔兰两所学校的200名中学生（16-18岁）被邀请参加一项试点研究（在学校道德委员会给予道德批准之后）的领域中应用了道德操守问卷该研究的重点是物质使用和社会活动[15]。148S.Y. Yerima等人/SoftwareX 7（2018）143见图4。来自CSPQ应用程序的样本问卷。图五. 示例活动调查问卷代码片段说明了从srtrings.xml资源文件动态加载问题。该应用程序被预先编程为在周一下午（物质使用）和周四下午（休闲活动）管理问题，电话和短信记录为社交互动的指标。该应用程序在六个月内成功收集并存储了参与者的匿名数据成果这一试点研究的成果证明了概念验证的成功实现。从该应用程序收集的数据也被应用于一项研究，调查空间运动和行为模式之间关系的GIS空间分析[16]。本研究的结论是，这些数据提供了一种新的方法来分析与社会人口统计学、社会环境和生活方式选择有关的运动模式。虽然开发的APIQ是为了在智能手机上提供纵向调查功能，并通过丰富的上下文数据捕获来加强社会科学研究，但该软件项目也对其他领域的研究产生了影响。该软件在调查参与者智能手机上的成功现场应用激发了该架构在其他基于智能手机的项目中的重用。例如，该架构已被用于设计一个数据收集应用程序，该应用程序用于一个基于数据驱动的智能手机的隐式身份验证项目，该项目由一名GHQ开发团队成员监督。特别是，Mo-biQ广播接收器-报警管理器架构为应用程序提供了基础，以研究事件驱动的隐式S.Y. Yerima等人/SoftwareX 7（2018）143149见图6。每周抽样调查，存储在SQUID数据库的星期四调查表中。用于移动接入控制的认证方案，如[7，8]和[9]中所报告的。这表明，除了在社会科学中的应用外，ESPQ软件还可以产生潜在的影响因此，我们4.1. 其他重复使用SQLite软件的方法如前所述，SQREQ有几个可重复使用的组件，包括其核心设计架构 。 可 以 调 整 应 用 的 其 他 可 能 的 方 式 包 括 ： （ a ） 利 用 诸 如CallLogHttpService的现有服务来记录和上传其他类型的数据。（b）针对不同的一组问题修改活动(c) 采用不同的后端架构或不同的Web应用程序/数据库技术，同时保持应用程序不变（除了更改strings.xml文件中的URL地址(d) 使用网络视图链接到在线调查问卷，而不是使用活动在电话上管理问题。请注意，此选项不允许离线调查问卷，但对于某些项目可能足够。(e)将用户提供的传感器或通信数据与从其他社交媒体调查应用程序获得的社交媒体数据相结合[17]。（f）用被动传感器或通信数据补充从开放源码工具包（如ODK [14]）获得的数据确认作为该项目的一部分，开发了智能手机，以加强纵向调查方法，由ESRC变革社会科学赠款（ES/L003198/1）。Mark McCann拥有医学研究委员会/大学奖学金，由MRC合作伙伴资助（MC/PC/13027 ） 支 持 ， 并 通 过 SPHSU 健 康 改 善 复 杂 性（ MC_UU_12017/14/SPHSU 14 ） 和 社 会 关 系 和 健 康 改 善（MC_UU_12017/11/SPHSU 11）计划获得医学研究委员会和首席科学家。Helen McAneney希望感谢医学研究委员会研究方法奖学金（G0902112），资助她在这个项目。引用[1] ShiffmannS ， Stone AA ， Hufford MR. 生 态 瞬 时 评 估 。 AnnuRev ClinPsychol2008;4：1-32.[2] 作者：Jiang Jiang，Jiang Jiang，Jiang Jiang. 生态瞬时评价在应激相关疾病中的应用。Biopsycoplasty Med2008;2：13.[3] Moskowitz DS，Young SN.生态瞬时评估：它是什么以及为什么它是临床精神药理学的未来方法。精神病学神经科学杂志2006;31（1）：13-20.[4] Tudor-Locke C等人，《每天走多少步就够了？为儿童和青少年。Int J BehavPhys Act2011;8：78.[5] Almanza A等人，《使用卫星、GPS和加速计数据对社区设计、绿化和儿童身体活动的研究》。Health Place2012;18（1）：46-54.[6] Runyan JD等人，智能手机生态瞬时评估/干预“应用程序”，用于收集实时数据和促进自我意识。PLoS One2013;8（8）：e71325.[7] Yao F，Yerima SY，Sezer S.用于移动访问控制的事件驱动隐式认证。下一代移动应用程序、服务和技术; 2015年。[8] Yao F，Yerima SY，Kang B，Sezer S.基于自适应神经模糊推理系统的移动设备输入：程序2017年网络安全和数字服务保护国际会议; 2017年。[9] Yao F，Yerima SY，Kang B，Sezer S.基于模糊逻辑的移动访问控制隐式认证In：Proc. 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