2023年12月16日发(作者：斛安妮)
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小米手环如何计步 小米手环计步器原理详解
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。
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：小米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，大家在拿到小米手环第一次设定时，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。
3、 为什么一小部分同学觉得小米手环不够精确？
A；事情是这样的，小米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！
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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。
延伸阅读
注1：ADXL362
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。OFweek 可穿戴设备网
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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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小米手环如何计步 小米手环计步器原理详解
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。
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：小米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，大家在拿到小米手环第一次设定时，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。
3、 为什么一小部分同学觉得小米手环不够精确？
A；事情是这样的，小米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！
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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。
延伸阅读
注1：ADXL362
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。OFweek 可穿戴设备网
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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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