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為什么手機能計算出我們行走的步數(shù)?

移動開發(fā)
隨著科技的高速發(fā)展,智能手機的功能也越來越強大,很多手機中都有計算步數(shù)的功能,為什么手機能計算出我們行走的步數(shù)呢?

隨著科技的高速發(fā)展,智能手機的功能也越來越強大,很多手機中都有計算步數(shù)的功能,為什么手機能計算出我們行走的步數(shù)呢? 

為什么手機能計算出我們行走的步數(shù)?
▲手機計算行走步數(shù)

計步器最早是由意大利的倫納德·達芬奇想出來的,由于當時技術水平有限,直到150年后的1667年,計步器才真正的做出來,早期計步機比較簡陋,還是機械式的。 

為什么手機能計算出我們行走的步數(shù)?
▲早期機械式計步器

機械式計步器的原理很簡單,就跟擺錘一樣。人在走路的時候,計步器里的擺錘會隨著擺動,人走一步擺錘就動一下,金屬擺錘擺動一下會和金屬電極接觸通電,這樣就記錄了一個步數(shù)。 

為什么手機能計算出我們行走的步數(shù)?

現(xiàn)在主流的計步軟件(以微信運動為例),是通過手機內(nèi)置的陀螺儀、重力感應器和加速器度傳感器等組合完成的,根據(jù)這些設備的震動頻率來儲存數(shù)據(jù),從而計算出每天走路的步數(shù)。 

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其中陀螺儀可以測量出手機的角度,從而檢測到人體的重心偏移。當人在行走時,手機會隨著運動出現(xiàn)角度偏移。陀螺儀檢測到持續(xù)且有規(guī)律的角度偏移時,手機就會開始判斷用戶正在走路。 

為什么手機能計算出我們行走的步數(shù)?
▲手機內(nèi)置的陀螺儀

陀螺儀還可以判斷用戶是在走路還是在騎自行車。由于騎車過程相對走路時,人體姿態(tài)更加平穩(wěn),重心偏移量很小,陀螺儀收集到的角度變化也很小。 

為什么手機能計算出我們行走的步數(shù)?
▲手機內(nèi)置的陀螺儀結(jié)構(gòu)

當我們攜帶手機走路時,每一步都經(jīng)歷了過山車般的加速度變化。抬腿邁出第一步的時候,加速度是最大的。我們把它放到一個坐標軸上,加速度的變化看起來就像一個cos波形。兩個波峰之間,可以被認為是走了一步。 

為什么手機能計算出我們行走的步數(shù)?

如果連續(xù)出現(xiàn)幾個波峰,就可以基本確定用戶是在走路的狀態(tài)。傳感器設備就把這些前面的波動以及后面的波動算成步數(shù),記錄到手機里。 

為什么手機能計算出我們行走的步數(shù)?

在實際場景中,算法還要去掉一些“干擾項”。比如我們走路時,手機放兜里會上下抖動,產(chǎn)生不同方向的加速度。這時算法就要判斷并過濾掉無用的干擾項,只留下最主要的運動特征。 

為什么手機能計算出我們行走的步數(shù)?

手機里的壓電陶瓷也會根據(jù)力的大小產(chǎn)生不同的形變,從而產(chǎn)生不同的電壓變化,通過作用在上面的力測量出加速度,計算用戶在走路時的頻率大小。 

為什么手機能計算出我們行走的步數(shù)?

其實就是手機硬件的重力感應,比如我們看電影轉(zhuǎn)動手機時,屏幕會自動跟著轉(zhuǎn),就是它感應到向下重力作出的反應。 

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更加精確的計步軟件還會輔助利用GPS來定位用戶的運動路線,然后計算出平均時速。 

為什么手機能計算出我們行走的步數(shù)?

上述的這些工作是由采集器(加速度傳感器等)和處理器(Sensor Hub,協(xié)處理器)共同完成的。 

為什么手機能計算出我們行走的步數(shù)?

其實計步功能只是加速度傳感器的一部分應用。在車輛安全、橋梁健康等方面,加速度傳感器也有著非常重要的作用。 

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當汽車在高速行駛時速度突然降下來,安全氣囊就會彈出來。這里有一個加速度傳感器測量車輛在前進方向的負加速度,從而判斷是否應該將安全氣囊彈出。 

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如今,越來越多的互聯(lián)網(wǎng)公司希望用戶使用這個功能,因為通過我們的步行數(shù)據(jù),可以分析用戶的出門時間,活動地點和區(qū)域,從而得知用戶的社交圈子和消費習慣,這成為互聯(lián)網(wǎng)公司制定營銷方案的輔助資料。

 

責任編輯:未麗燕 來源: 今日頭條
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