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    [分享] 详解小米手环计步器功能

    xiaomi 发表于 2015-5-2 11:13:01 | 显示全部楼层 |阅读模式 [复制链接]
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    本帖最后由 MFlyC 于 2015-5-2 11:14 编辑

    很多朋友是第一次接触像小米手环这类运动计步产品,对于那么轻盈小巧的手环能够精准计步,甚至能详细完整的记录睡眠时间觉得非常神奇,本文就和大家详细说说在看不见的小米手环背板下,它是怎么工作的。


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    1、 手机上的运动步数是怎么来的?
    A:简单来说:小米手环能够精准计步由硬件和软件算法两方面组成,缺一不可。

    硬件 是指小米手环里内置的那枚强悍的三轴加速度传感器ADXL362 (注1),军用级,大家知道想要达到军用级,这得有多苛刻。其实三轴加速度传感器不神秘,在大多数中高档手机里都有配备加速度传感器,只是在侦测精度上达不到到小米手环的级别。

    三轴加速度传感器(注2)的三轴是指空间中的X,Y,Z三个维度,有了这3个维度,手环就可以捕捉到手环在使用中的加速度变化,从而生成数据。重力加速度大家初中物理课上都学过,在此就不多说了。

    软件算法:华米程序猿根据三轴加速度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。

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    2、 小米手环上的运动计步功能和哪些因素有关?
    A:手环内置的加速度传感器和算法是极其微妙的东西。总体上来说,大家在拿到手环第一次设定时,一定要诚实准确填写各项信息!包括性别,身高,体重,年龄,这些稍微不准都会直接影响到加速度传感器的数据捕捉,进一步影响到算法运算,导致的结果则是计步不准、距离数据不对,消耗卡路里数值欠准度,从而得出不理想的数据,影响到您的个人运动数据。

    您的摆臂姿势、步幅、身形、路面的平整度、上坡下坡都会影响到计步数值。

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    3、 为什么一小部分同学觉得手环不够精确?
    A;事情是这样的,手环在一定范围内存在公差是正常现象,殊不知物理学上还有“测不准定律”(注释3),各家手环均使用加速度传感器来作为计步的主要依据,但是由于采用的器件和算法水平不同,于是就产生了各款手环记录步数不一致的状况。

    小米手环在研发过程中专门找过各类人群(含职业运动员)对比过各家运动手环,还包括带有GPS模块、海拔计、气压计等各类传感器的运动手表,对比结果显示:小米手环具有极高的计步器精度,与佳明、松拓的专业运动计步手表数据能基本上保持一致。当然,这跟传感器和卓越的算法密不可分。

    即使是这样,我们觉得还不够好,华米程序猿仍然在进一步优化运动算法,尽可能的过滤掉日常生活中无规律的运动手势、动作(我们称为“过滤杂波”),以使得小米手环的精度达到最佳。

    手环计步器的精准度跟人的走路姿势,步行习惯都有关联,所以大家在遇到您认为不准的数据时,尽管反馈给华米研发同学,他们会认真分析原因的。只为将小米手环做到极致!

    如果还觉得不放心的同学,欢迎就近找标准的体育场跑道对比测试,小米手环有信心!

    4、 骑行时要能计步就好了?
    A:是的,我们看到了,并且已经开始着实开发更多运动模式,以便为用户带来更多的运动场景和体验,但是请给我们一点点时间,都会有的,小米手环将来取代骑行车上的码表并不是空谈。

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    延伸阅读
    1ADXL362

    ADXL362是一款超低功耗、3轴MEMS加速度计,输出数据速率为100 Hz时功耗低于2 μA,在运动触发唤醒模式下功耗为270 nA。与使用功率占空比来实现低功耗的加速度计不同,ADXL362没有通过欠采样混叠输入信号;它采用全数据速率对传感器的整个带宽进行采样。

    ADXL362通常提供12位输出分辨率;在较低分辨率足够时,还提供8位格式化数据以实现更高效的单字节传送。测量范围为±2 g、±4 g及±8 g,±2 g范围内的分辨率为1mg/LSB。噪声电平要求低于ADXL362正常值550 μg/√Hz的应用可以选择两个低噪声模式(典型值低至175 μg/√Hz)之一,电源电流增加极小。

    除了超低功耗以外,ADXL362还具有许多特性来实现真正的系统级节能。该器件包含了一个深度多模式输出FIFO、一个内置微功耗温度传感器和几个运动检测模式,其中包括可调阙值的睡眠和唤醒工作模式,在该模式下当测量速率为6HZ(大约)时功耗低至270nA。如有需要,可在检测到运动时提供一个引脚输出来直接控制外部开关。此外,ADXL362还支持对采样时间和/或外部时钟进行外部控制。

    ADXL362可以在1.6V至3.5V的宽电源电压范围内工作,并且必要时可以与采用独立低电源电压工作的主机接口。

    资料来源:ADI官方网站

    注2:三轴加速度传感器

    基于重力加速度的基本原理去实现工作的,加速度是个空间矢量,一方面,要准确了解物体的运动状态,必须测得其三个坐标轴上的分量;另一方面,在预先不知道物体运动方向的场合下,只有应用三轴加速度传感器来检测加速度信号。三轴加速度传感器具有体积小和重量轻特点,可以测量空间加速度,能够全面准确反映物体的运动性质,在航空航天、机器人、汽车和医学等领域得到广泛的应用。

    注3:“测不准定律”

    由于物体运动的时候,时时刻刻都会受到毗邻阻力的影响。而这种毗邻阻力又与物体的运动状态有关,因而物体运动的时候,其状态就不可能准确测量。

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