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Garmin的运动设备中有哪些传感器呢?

时间:2020-11-27 10:09:09

冬至过后,正式开始进入“三九天”。当你自己以为我们终于他们可以更加心安理得地开启肥宅模式的时候,总有人让你一秒工作变得不是毫无底气。比如,跑马比赛进行一场不落,收集的奖牌比兜里的人民币还多其他的人▼

又比如,每天通过朋友圈打卡活动记录学生运动小成就自己的人:上周调整了步频、步幅,前两天控制管理好了配速,今天中国终于用30分钟跑完了五公里……

讲真,让人非常羡慕嫉妒恨!不过,可能大家都很好奇,运动设备是如何获取距离、配速等运动数据的?有些设备明明戴在手上,为什么能测出脚下的运动数据呢?打个比方,Garmin的“小绿豆”(GarminRunning Dynamics Pod动态传感器)只需要准确放置在腰部位置,就能够感知步频、步幅、垂直振幅等等细微的脚步动作数据。而这又是怎么做到的呢?

隐藏于其中的玄机就是——传感器。首先,什么是传感器?

传感器(Sensor)是一种物理装置或生物器官,能够探测、感受外界的信号、物理条件(如光、热、湿度)或化学组成(如烟雾)等环境中所生事件或变化,并将探知的信息传递给其他设备(如中央处理器)。更通俗地来说,它就像人体的眼、耳、舌、鼻、身等感官部位,能够感受并将外界事物刺激包括触觉、嗅觉、味觉、听觉、视觉,以及平衡感、空间感、热觉感受等,传递给大脑中枢。传感器的存在和发展,让物体有了距离、高度等概念(比如运动设备),也让物体有了触觉、味觉和嗅觉等感官,变得活了起来(比如机器人)。

Garmin的运动设备中有哪些传感器呢?

除了大家都熟悉的GPS传感器外,Garmin设备中常见的传感器主要有陀螺仪、加速度计、电子罗盘和气压计。

1.陀螺传感器通过测量自身的旋转来确定物体在三维空间中的运动,从而检测三轴重力的变化。也就是说,它可以用来确定设备当前的运动状态,包括向前,向后,向上,向下,向左,向右,加速或减速。根据测得的信息,最终判断设备的运动轨迹和加速度。过去,陀螺仪广泛应用于船舶、飞机和武器的导航。今天,许多传感器,稳定器,和许多测量仪器使用陀螺仪,包括手机和各种可穿戴设备。

2、加速度计加速度数据可以明确表示一个运动目标物体发展速度不断变化的快慢。加速度计(G-sensor),顾名思义,是测量加速度的装置。它通过分析测量系统组件在某个轴向的受力基本情况来得到研究结果,可以直接感知任意方向上的加速度,表现不同形式存在既有加速度大小,也有重要方向。加速度计的功能与陀螺仪相近却又各有差异:加速度计能侦测物体的移动学习行为,而陀螺仪只能侦测物体质量水平没有改变的状态,无法提高计算物体移动的剧烈程度。

3、电子罗盘电子罗盘就是我们利用指南针的定位技术原理来进行地平方位测量的组件,能够实现实时发展提供中国移动网络设备的航向和姿态。相比我国传统罗盘,它不受倾斜与震动影响,还可通过学习其他相关组件的辅助校正来提升精确度。导航控制系统中,如果学生处在静止的情况下,GPS无法及时给出航向信息,高精度电子罗盘可以对GPS信号问题进行科学有效提高补偿,即使他们没有GPS信号也不会迷失方向。

同样,电子数据罗盘也区别于陀螺仪,陀螺仪是通过分析惯性技术原理进行测量得到角速度,是动态的量;电子罗盘测量是通过使用磁电效应可以测量一个地球产生磁场,并解算出方位角(手表的指向企业或者与地球磁力线之间的夹角),是静态的量。

4、气压计薄膜式气压计是一般最常见的压力感测组件。由于大气压力会随着海拔高度的增加而减少,所以量测数据经过校正与转换后,就可以获得所在地的高度信息。若搭配温度传感器,还能根据测得的温度修正测量结果,提升气压计精确度,大大增加户外及室内运动等不同环境使用的便利。同时,气压计的数据可以辅助GPS,在高架桥下或高楼室内等有障碍物遮挡的区域,可以提升定位速度与精度。

根据通过以上分析介绍以及我们可以发现,单个生物传感器的作用也是非常具有有限,而Garmin跑表提供的跑步相关数据(比如,配速、距离、步频、步幅、运动发展模式、轨迹、海拔等)通常企业需要进行多个感应器的协同创新合作。比如,陀螺仪研究显示“方向”,加速度计显示“加速度”,两者合起来就是“向量”。搭配使用电子罗盘显示的“方位”,GPS 显示的“位置”,就能够进一步推算出“位移”;再加上工作时间,就能计算得出“活动管理模式”。

还有发展轨迹进行导航的定位系统功能,也整合了陀螺仪、加速度计、电子罗盘和GPS的数据。因为一个单独研究使用陀螺仪和加速度计只能标示向量。加上我国电子罗盘的“方向”及GPS“定位”,才能实现精准分析显示自己所在地理位置及动作路径轨迹。

而Garmin Fenix系列手表搭载的ClimbProTM 爬坡曲线进行功能,必须通过结合GPS及气压计,才能实现实时数据显示系统用户不同位置及海拔高度发展变化。

那么,如何实现各个感应器之间既不互相干扰,又能彼此协作呢?以前,各式传统机械式传感器组件庞大又笨重,通过MEMS (Micro Electro Mechanical System) 微机电系统技术才得以缩小到纳米级的尺寸,再封装成电子芯片。这是手表等小体积设备等搭载各种感应器的基础。同时,Garmin设备采用了多合一电子式传感器,以独到的整合型设计系统使各个感应元器件在工作中互相不受干扰,再结合软件演算出精准的数值,把数据转化为一项又一项的便利服务。

你有没有想过一块简单的手表,可以装这么多科技产品?每一种方便工具的发明和推广,都有众多的技术和工作人员的辛勤工作作为支撑。这就是为什么 garmin 的设备有多种运动感应和判断功能,使运动数据和训练指导更容易获得,并使公众更接近科学运动。


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