手机上是如何计算步数的？

手机上是如何计算步数的？

我们先来科普一下，方便大家理解。 这次科普的是计步器的原理。

早期的计步器是机械式的，原理就像钟摆一样简单。 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。

知道了原理，接下来的步骤就很容易理解了。 如今的手机内置陀螺仪、重力传感器和加速度传感器。 这些传感器会随着你的运动而振动，然后计步器软件会记录并存储这些数据，从而计算出你每天行走的步数。

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。

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。

当然，在实际应用中，还需要利用算法去除“干扰项”。 例如，当我们走路时，口袋里的手机会上下晃动，从而产生不同方向的加速度。 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。

陀螺仪确定运动特征，重力传感器计算用户行走的频率。 当我运动时，会发生力的变化，手机中的压电陶瓷也会根据力的不同而产生不同的变形。 这就产生了不同的电压变化，通过作用在其上的力来测量加速度，并计算出用户行走时的频率。

更精准的计步软件还会结合GPS定位来定位用户的运动路线，进而计算出平均速度。 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。