Если вы фанат фитнеса, несомненно, у вас есть устройство для отслеживания фитнеса. Он должен быть носимым и портативным, что доказывает, что фитнес-трекер становится незаменимым гаджетом для здорового и энергичного человека.
Начиная с измерения количества шагов и заканчивая отслеживанием частоты сердечных сокращений, режима сна и т. д., все, что находится на вашем трекинговом браслете и незаметно сидит на вашем запястье, приносит ренессанс в мир технологий. Но возникает вопрос: как эти носимые фитнес-трекеры выполняют эти функции?
Статья призвана разгадать загадку того, как фитнес-браслеты измеряют шаги.
Фитнес браслеты и их механизмы
Это технический гаджет, который используется для отслеживания различных параметров тела человека, который носит его в течение дня.
Как и раньше, для подсчета шагов были изобретены взвешенный механический переключатель и простой счетчик, но эти устройства устарели с появлением датчиков MEMS (микроэлектромеханическая система).
Кроме того, подходящее программное обеспечение с этими датчиками позволяет более эффективно и точно подсчитывать шаги. Благодаря таким преимуществам блока питания, как низкая стоимость, минимальное пространство и т. д., он также интегрируется во все фитнес-трекеры, умные часы и смартфоны.
Носимые фитнес-трекеры используют механизм, в котором датчики измеряют несколько параметров, таких как ускорение, частота, расстояние и интенсивность, а затем эти измеренные данные проходят через сложный алгоритм для получения наиболее точных показаний.
Как идет подсчет шагов
Для подсчета шагов в фитнес-трекерах есть устройство, называемое акселерометром. У него есть датчики и процессоры. С помощью датчика (MEMS) акселерометр может обнаруживать изменения ускорения и ориентации. Он может обнаруживать ускорение по трем осям (ось X, ось Y и ось Z).
Любое движение по этим трем осям различается в зависимости от того, идете вы или бежите, но именно по этим параметрам оно регистрируется в устройстве. Чтобы лучше понять его работу, помните о третьем законе движения Ньютона: когда ваши ноги прикладывают некоторую силу к земле, земля в ответ также передает равное количество силы через ваши ноги вашему телу.
Это сила, которая хранится в акселерометре. Здесь мы можем видеть работу процессора, поскольку сам акселерометр не осознает шаг, но именно процессор распознает передачу информации о повторяющихся паттернах по частоте и амплитуде. Как только шаблон установлен и идентифицирован, устройство начинает считать его шагом.
Помимо акселерометров, в фитнес браслетах также используются гирометры и магнитометры для измерения вращательного движения, силы и направления магнитного поля соответственно.
Фитнес-трекеры с поддержкой глобальной системы позиционирования также могут определять шаги, измеряя пройденное расстояние. Данные, предоставляемые этими датчиками, помогают добиться большей точности подсчета шагов.
Алгоритмическое знание счетчика шагов
Чтобы лучше понять алгоритм, мы разделим его на два этапа:
- на первом этапе данные линейного ускорения собираются акселерометром,
- а на втором этапе определяется длина шага, которая отличается от шага к шагу.
Таким образом, алгоритм зависит от скорости и расстояния шагов человека.
Постоянное обновление логики алгоритма подразумевало максимальные и минимальные значения ускорения для определенного количества шагов по всем 3 осям. Поэтому среднее значение ускорения называют динамическим пороговым уровнем.
Точность шага определяется с помощью порогового уровня. Например, если мы возьмем за образец 50 шагов, обновленный уровень ускорения для каждых 50 шагов называется порогом динамина. Наряду с этим для дальнейшей фильтрации используется больше датчиков. Когда регистрируется линейное движение, динамический порог определяет, эффективен шаг или нет.
Теперь в действие вступает счетчик шагов и измеряет шаг по всем трем осям (ось X, ось Y и ось Z). Анализ зависит от того, изменение длины шага по конкретной оси; если отклонение слишком мало, ускорение не учитывается в счетчике шагов.
Как и в вышеупомянутом алгоритме, счетчик шагов работает эффективно, но в случае с шагомером шагом считается любая активность, кроме бега и ходьбы. Вот почему шагомер не всегда точен, но для уменьшения ошибки при получении достоверного подсчета шагов лучшими решениями являются временное окно и регулирование счета. Это отбросило неправильные вибрации и помогло получить плавный и ритмичный рисунок.
