【瘋狂機(jī)械控制467號(hào)】隨著科技的飛速發(fā)展，智能手機(jī)的功能越來越強(qiáng)大。很多手機(jī)都有計(jì)算步數(shù)的功能。為什么手機(jī)能算出我們走了多少步？

??

▲手機(jī)計(jì)算行走步數(shù)

計(jì)步器最初是由意大利的倫納德·達(dá)芬奇構(gòu)想出來的。由于當(dāng)時(shí)技術(shù)水平有限，直到1667年，150年后才真正制作出來。早期的計(jì)步器相當(dāng)簡(jiǎn)陋和機(jī)械。

??

▲早期機(jī)械計(jì)步器

機(jī)械計(jì)步器的原理很簡(jiǎn)單，就像鐘擺一樣。當(dāng)人們走路時(shí)，計(jì)步器里的鐘擺會(huì)跟著一起擺動(dòng)。人走路時(shí)，鐘擺會(huì)動(dòng)。金屬擺擺動(dòng)時(shí)，會(huì)與金屬電極接觸產(chǎn)生電，從而記錄下若干步。

??

目前主流的計(jì)步軟件(以微信體育為例)是結(jié)合手機(jī)內(nèi)置的陀螺儀、重力傳感器、油門傳感器來完成，根據(jù)這些設(shè)備的振動(dòng)頻率來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，從而計(jì)算出每天行走的步數(shù)。

??

其中陀螺儀可以測(cè)量手機(jī)的角度，從而檢測(cè)人體的重心偏移。當(dāng)一個(gè)人走路時(shí)，手機(jī)會(huì)隨著運(yùn)動(dòng)而發(fā)生角度的偏移。當(dāng)陀螺儀檢測(cè)到連續(xù)且規(guī)則的角度偏差時(shí)，手機(jī)會(huì)開始判斷用戶正在行走。

??

▲手機(jī)內(nèi)置陀螺儀

陀螺儀還可以判斷用戶是走路還是騎自行車。相比行走，人體的姿態(tài)更加穩(wěn)定，重心偏移很小，陀螺儀采集的角度變化也很小。

??

▲手機(jī)內(nèi)置陀螺儀結(jié)構(gòu)

當(dāng)我們拿著手機(jī)走路時(shí)，每一步都經(jīng)歷著過山車般的加速度變化。抬腿第一步的時(shí)候，加速度最大。我們把它放在一個(gè)坐標(biāo)軸上，加速度的變化看起來像是cos波形。在兩個(gè)峰之間，可以認(rèn)為是一個(gè)臺(tái)階。

??

如果連續(xù)出現(xiàn)幾個(gè)峰值，基本可以確定用戶在行走。傳感器設(shè)備將這些前波動(dòng)和后波動(dòng)計(jì)為步長，并記錄在手機(jī)中。

??

在實(shí)際場(chǎng)景中，算法需要去除一些“干擾項(xiàng)”。比如我們走路時(shí)，口袋里的手機(jī)會(huì)上下晃動(dòng)，導(dǎo)致不同方向的加速度。此時(shí)算法要判斷過濾掉無用的干擾項(xiàng)，只留下最重要的運(yùn)動(dòng)特征。

??

手機(jī)中的壓電陶瓷也會(huì)根據(jù)受力產(chǎn)生不同的變形，從而產(chǎn)生不同的電壓變化。加速度通過作用在他們身上的力來測(cè)量，并計(jì)算用戶行走的頻率。

??

其實(shí)就是手機(jī)硬件的重力感應(yīng)。比如我們看電影，轉(zhuǎn)動(dòng)手機(jī)，屏幕會(huì)自動(dòng)跟隨，也就是感應(yīng)到向下重力的反應(yīng)。

??

更精確的計(jì)步軟件也會(huì)幫助使用GPS定位用戶的運(yùn)動(dòng)路線，進(jìn)而計(jì)算出平均速度。

??

以上工作由采集器(加速度傳感器等)完成。)和處理器(傳感器集線器、協(xié)處理器)。

??

實(shí)際上，計(jì)步功能只是加速度傳感器應(yīng)用的一部分。加速度傳感器在車輛安全和橋梁健康方面也發(fā)揮著非常重要的作用。

??

當(dāng)汽車在高速行駛時(shí)速度突然下降時(shí)，氣囊就會(huì)彈出。有一個(gè)加速度傳感器來測(cè)量車輛向前方向的負(fù)加速度，從而判斷氣囊是否應(yīng)該彈出。

??

現(xiàn)在越來越多的互聯(lián)網(wǎng)公司希望用戶使用這個(gè)功能，因?yàn)橥ㄟ^我們的行走數(shù)據(jù)，可以分析用戶的外出時(shí)間、活動(dòng)地點(diǎn)和區(qū)域，從而了解用戶的社交圈和消費(fèi)習(xí)慣，成為互聯(lián)網(wǎng)公司制定營銷計(jì)劃的輔助資料。

瘋狂機(jī)械控制，深度機(jī)械愛好者交流基地，內(nèi)容更精彩，請(qǐng)關(guān)注我們微信微信官方賬號(hào)名稱:瘋狂機(jī)械控制(微信號(hào):fkjxk007)