智能手环的计步原理

　　在大数据的时代下，席卷着全球各大科技公司纷纷在这个市场下手。智能手环的发展速度非常快，甚至有的品牌产品都已经更新几个版本了，国内各大手机厂商也纷纷在这个行业奋起直追。智能化时代的来临带给我们的不仅是震撼的应用体验；然而这些都是其次的，智能手环主打的是计步功能，这个功能到底能给我们带来什么作用，目前市场上都有哪些计步方式，这些计步方式的原理又都是什么呢？为什么很多人都会抱怨不准呢？

　　计步器的发展史

　　当然这些智能手环就目前来看，除了喜欢尝新的汉子以外，就是喜欢户外运动的人士。在公交上我们也可以随处可见。虽然市场的占有率还没有达到手机人手一部，但从目前的态势来看，让广大消费者接收这一新鲜事物也会很远。既然是要了解计步方式跟原理，那么在真正进入主题之前，我们得先来了解一下计步器的一些发展史。计步器最早是由意大利的伦纳德·达芬奇酝酿的，但现存的最早的计步器是在达芬奇之后150年，即1667年制作的。

　　在中世纪和近代，计步器并未被广泛使用，因为人们并不能找到它的真正用途。这说明机器的发明（硬件）不及找到它对人类的用途（软件）重要。

　　日本是比较早使用计步器的国家，主要用于体育运动和分析记录行走步调。1965年，计步器正式进入日本商用市场，并被命名为manpo-meter（manpo的日语含义是10000步）。这时的计步器通常利用摆钟原理作为记步技术，利用加重的机械开关检测步伐，并带有一个简单的计数器。

　　这种机械式的计步器早已淡出历史，取而代之的是电子式的计步器。电子计步器主要由震动传感器和电子计数器组成。人在步行时重心都要有一点上下移动。以腰部的上下位移最为明显，所以记步器挂在腰带上最为适宜。

　　电子计步器的工作核心就是震动传感器，一般根据传感器的形式可分为2D计步器和3D计步器。按功能分又可以分为单功能计步器，计步器手表，脂肪测量计步器等等。其中2D采用游丝摆锤机械式传感器，而3D采用目前比较广泛使用的电子加速度传感器。2D计步器需要垂直佩戴才能帮助我们计步，这种从使用上来说大大不方便，而3D计步器可随意佩戴。

　　也就是说当我们运动都会产生相应的加速度，并且会在某点有一个峰值。从脚的加速度来检测步数是最准确的，但是考虑到携带的方便，计步器选择利用运动来检测步数。通过行走手的摆动以及腰间的摆动来计算，对加速度的峰值检测可以得到行走的步数。（ps:相信正常人走路不会同手同脚吧）

　　三维律动的运动状态感应器

　　前面我们大概了解了一下计步器的发展史以及计步器的工作原理，那么智能手环的计步原理又是什么呢?其实目前市场上的智能手环计步功能无非主要有两种。一种为三维律动的运动状态感应器（三轴加速度传感器），另外一种为绿光光电测量法（光电作用），但由于心率光电透射测量需要在手环背面加入一个芯片，通过手触来监测，这种比较简单易用，免去了心率带佩戴的麻烦，但是缺点就是不如心率带那么准确。其次加入心率芯片相对来说手环的成本也就变高了。

　　目前大多厂商都采用三维律动的运动状态感应器。这种感应器通过电容式加速度计能够感测不同方向的加速度或振动等运动状况。还记得当年机皇诺基亚N82吗？这款手机就是加入了三轴重力感应器。三维律动的运动状态感应器又分三轴跟六轴的，三轴的一般在我们摆动手臂就会记录我们的数据，而六轴的则会通过走路、跑步、骑车、爬楼梯提升运动最好的数据记录与精准度。

　　大多厂商会根据三轴加速度传感器实时捕捉到的三个维度的各项数据，经过滤波、峰谷检测等过程，使用各种算法和科学缜密的逻辑运算，最终将这些数据转变成手环APP端的可读数字，步数、距离、消耗的卡路里数值等呈现在最终用户面前。

　　与绿光光电测量法不同的是三维律动的运动状态感应器它能够检测到你手臂的摆动，并且计算用户每天运动量。但是也有个缺点就是每个厂商的计算方式不一样也导致同样的硬件得出的数据也不一样。

　　绿光光电测量法是由两个绿色波长的发光LED和一个光敏传感器组成，位于心率表的背部。其原理是基于手臂血管中的血液在脉动的时候会发生密度改变而引起透光率的变化。发光LED发出绿色波长的光波，光敏传感器可以接受手臂皮肤的反射光并感测光场强度的变化并换算成心率。并可以持续测量心率，计算平均心率，记录最大心率。

　　转载请注明来源：加速度传感器网（www.aq315.com）

若本文收录的图片文字侵犯了您的权益，请邮件联系我们，我们将在24小时内予以删除。