为什么手机能计算出我们行走的步数？

随着科技的飞速发展，智能手机的功能也越来越强大。很多手机都有计步功能。为什么手机可以计算我们走的步数？

▲手机统计步行步数

计步器最初是由意大利的达芬奇构思的。由于当时技术水平有限，计步器直到150年后的1667年才真正制成。早期的计步器相对简单。 ，或机械。

▲早期的机械计步器

机械计步器的原理就像钟摆一样简单。当一个人走路时，计步器中的钟摆会随之摆动。当人迈步时，摆锤会移动，金属摆锤会通过与金属电极的摆动接触而获得能量，从而记录步数。

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、重力传感器和加速度传感器的组合来完成的。数据根据这些设备的振动频率进行存储，从而计算出每天的步数。

陀螺仪可以通过测量手机的角度来检测人体重心的移动。当一个人走路时，手机会随着运动的角度移动。当陀螺仪检测到恒定且有规律的角位移时，手机开始判断用户正在行走。

▲内置陀螺仪

陀螺仪还可以判断用户是步行还是骑自行车。与走路相比，人体姿态更稳定，重心偏移小，陀螺仪采集到的角度变化也小。

▲手机内置陀螺仪结构

当我们带着手机走路时，我们每走一步都会体验到过山车般的加速度。抬腿迈出第一步时，加速度最大。我们把它放在一个轴上，加速度的变化看起来像一个cos波形。两个波峰之间，也算是一个台阶。

如果连续出现几个波峰，基本可以判断用户是在走路。传感器设备将这些前后波动计为步数，并记录在手机中。

在实际场景中，该算法还去除了一些“干扰项”。比如我们走路的时候，手机放在口袋里会上下晃动，导致不同方向的加速度。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力的大小产生不同的变形，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，计算出用户行走的频率。

其实就是手机硬件的重力感应器。比如我们看电影，转动手机，屏幕会自动跟着转动，这是它感应到向下的重力的反应。

更精准的计步器软件还会辅助使用 GPS 定位用户的运动路线，进而计算出平均每小时速度。

以上工作由采集器（加速度传感器等）和处理器（Hub、协处理器）完成。

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

当汽车在高速行驶时突然减速时，安全气囊就会展开。这里有一个加速度计，可以测量车辆在前进方向的负加速度，以确定是否应该展开安全气囊。

现在越来越多的互联网公司希望用户使用这个功能，因为通过我们的步行数据，我们可以分析用户的外出时间、活动地点和区域，从而了解用户的社交圈和消​​费习惯，从而已成为互联网企业制定营销计划的辅助材料。

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