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为什么手机能计算出我们行走的步数?

随着科技的高速发展,智能手机的功能也越来越强大,很多手机中都有计算步数的功能,为什么手机能计算出我们行走的步数呢?

▲早期机械式计步器

机械式计步器的原理很简单,就跟摆锤一样。人在走路的时候,计步器里的摆锤会随着摆动,人走一步摆锤就动一下,金属摆锤摆动一下会和金属电极接触通电,这样就记录了一个步数。

其中陀螺仪可以测量出手机的角度,从而检测到人体的重心偏移。当人在行走时,手机会随着运动出现角度偏移。陀螺仪检测到持续且有规律的角度偏移时,手机就会开始判断用户正在走路。

▲手机内置的陀螺仪结构

当我们携带手机走路时,每一步都经历了过山车般的加速度变化。抬腿迈出第一步的时候,加速度是最大的。我们把它放到一个坐标轴上,加速度的变化看起来就像一个cos波形。两个波峰之间,可以被认为是走了一步。

在实际场景中,算法还要去掉一些“干扰项”。比如我们走路时,手机放兜里会上下抖动,产生不同方向的加速度。这时算法就要判断并过滤掉无用的干扰项,只留下最主要的运动特征。

其实就是手机硬件的重力感应,比如我们看电影转动手机时,屏幕会自动跟着转,就是它感应到向下重力作出的反应。

上述的这些工作是由采集器(加速度传感器等)和处理器(Sensor Hub,协处理器)共同完成的。

当汽车在高速行驶时速度突然降下来,安全气囊就会弹出来。这里有一个加速度传感器测量车辆在前进方向的负加速度,从而判断是否应该将安全气囊弹出。