为什么手机能计算出我们行走的步数加速度传感器起到了什么样的作用

为什么手机能计算出我们行走的步数加速度传感器起到了什么样的作用

随着科学技术的飞速发展，智能手机的功能越来越强大。 很多手机都有计步功能。 为什么手机可以计算我们行走的步数？

▲手机统计行走步数

计步器最初是由意大利的列奥纳多·达·芬奇提出的。 由于当时的技术水平有限，计步器直到150年后的1667年才真正制成。早期的计步器比较简单和机械。 风格。

▲早期的机械计步器

机械计步器的原理很简单，就像钟摆一样。 当人走路时，计步器中的钟摆就会摆动。 当人迈出一步时，钟摆就会移动。 当金属摆锤摆动时，会与金属电极接触并通电，从而记录下多个步数。

目前主流的计步软件（以微信运动为例）是通过手机内置的陀螺仪、重力传感器、加速度传感器组合完成的。 根据这些设备的振动频率存储数据，以计算每天行走的步数。 步数计数。

陀螺仪可以测量手机的角度，从而检测人体重心的偏移。 当人行走时，手机会随着运动发生角度移动。 当陀螺仪检测到持续且有规律的角度变化时，手机开始确定用户正在行走。

▲手机内置陀螺仪

陀螺仪还可以判断用户是在步行还是骑自行车。 由于骑行时人体姿态比步行时更稳定，重心偏移很小，陀螺仪采集到的角度变化也很小。

▲手机内置的陀螺仪结构

当我们拿着手机走路时，每一步都会经历过山车般的加速度变化。 当你抬起腿迈出第一步时，加速度最大。 我们把它放在坐标轴上，加速度的变化看起来就像一个cos波形。 两个波峰之间，可以认为是一个台阶。

如果连续出现几个波峰，则基本可以确定用户正在行走。 传感器设备将这些之前的波动和随后的波动计为步数，并将其记录在手机中。

在实际场景中，算法还需要去除一些“干扰项”。 例如，当我们走路时，口袋里的手机会上下振动，引起不同方向的加速度。 这时，算法必须判断并过滤掉无用的干扰项，只留下最重要的运动特征。

手机中的压电陶瓷也会根据受力的不同而产生不同的变形，从而产生不同的电压变化。 通过作用在其上的力来测量加速度，并计算用户行走时的频率。

其实就是手机硬件的重力感应。 比如，当我们看电影的时候转动手机，屏幕就会自动跟随转动。 这是它感受到的向下重力的反应。

更准确的计步软件还将协助利用GPS来定位用户的运动路线，然后计算出平均速度。

上述工作由采集器（加速度传感器等）和处理器（Hub、协处理器）完成。

事实上，计步功能只是加速度传感器应用的一部分。 加速度传感器在车辆安全和桥梁健康等方面也发挥着非常重要的作用。

当汽车高速行驶时车速突然下降时，安全气囊就会展开。 这里有一个加速度传感器，测量车辆向前方向的负加速度，以确定是否应该展开安全气囊。