冬至過(guò)后，正式進(jìn)入“三九天”。當(dāng)你以為終于可以心安理得地開啟肥宅模式的時(shí)候，總有人讓你一秒變得毫無(wú)底氣。比如，跑馬比賽一場(chǎng)不落，收集的獎(jiǎng)牌比兜里的人民幣還多的人▼

又比如，每天朋友圈打卡記錄運(yùn)動(dòng)小成就的人：上周調(diào)整了步頻、步幅，前兩天控制好了配速，今天終于用30分鐘跑完了五公里……

講真，讓人非常羨慕嫉妒恨！不過(guò)，可能大家都很好奇，運(yùn)動(dòng)設(shè)備是如何獲取距離、配速等運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的？有些設(shè)備明明戴在手上，為什么能測(cè)出腳下的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)呢？打個(gè)比方，Garmin的“小綠豆”（GarminRunning Dynamics Pod動(dòng)態(tài)傳感器）只需要準(zhǔn)確放置在腰部位置，就能夠感知步頻、步幅、垂直振幅等等細(xì)微的腳步動(dòng)作數(shù)據(jù)。而這又是怎么做到的呢？

隱藏于其中的玄機(jī)就是——傳感器。首先，什么是傳感器？

傳感器（Sensor）是一種物理裝置或生物器官，能夠探測(cè)、感受外界的信號(hào)、物理?xiàng)l件（如光、熱、濕度）或化學(xué)組成（如煙霧）等環(huán)境中所生事件或變化，并將探知的信息傳遞給其他設(shè)備（如中央處理器）。更通俗地來(lái)說(shuō)，它就像人體的眼、耳、舌、鼻、身等感官部位，能夠感受并將外界事物刺激包括觸覺、嗅覺、味覺、聽覺、視覺，以及平衡感、空間感、熱覺感受等，傳遞給大腦中樞。傳感器的存在和發(fā)展，讓物體有了距離、高度等概念（比如運(yùn)動(dòng)設(shè)備），也讓物體有了觸覺、味覺和嗅覺等感官，變得活了起來(lái)（比如機(jī)器人）。

Garmin的運(yùn)動(dòng)設(shè)備中有哪些傳感器呢？

除了大家都熟悉的GPS傳感器外，Garmin設(shè)備中常見的傳感器主要有陀螺儀、加速度計(jì)、電子羅盤和氣壓計(jì)。

1、陀螺儀陀螺儀（Gyro-Sensor）能偵測(cè)三軸的重力變化，它通過(guò)測(cè)量自身的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)判別物體在三維空間的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。也就是說(shuō)，它可用以判設(shè)備當(dāng)前運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，包括向前、向后、向上、向下、向左、向右，加速或減速。借由它測(cè)定的信息，最終可以判斷設(shè)備的移動(dòng)軌跡和加速度。以前，陀螺儀廣泛應(yīng)用在船舶、飛機(jī)與武器航行時(shí)的導(dǎo)航用途。如今，許多傳感器、穩(wěn)定器及許多量測(cè)儀器都運(yùn)用了陀螺儀，包括手機(jī)和各種穿戴設(shè)備。

2、加速度計(jì)加速度可以表示運(yùn)動(dòng)物體速度變化的快慢。加速度計(jì)（G-sensor），顧名思義，是測(cè)量加速度的裝置。它通過(guò)測(cè)量組件在某個(gè)軸向的受力情況來(lái)得到結(jié)果，可以感知任意方向上的加速度，表現(xiàn)形式既有加速度大小，也有方向。加速度計(jì)的功能與陀螺儀相近卻又各有差異：加速度計(jì)能偵測(cè)物體的移動(dòng)行為，而陀螺儀只能偵測(cè)物體水平改變的狀態(tài)，無(wú)法計(jì)算物體移動(dòng)的劇烈程度。

3、電子羅盤電子羅盤就是利用指南針的定位原理來(lái)進(jìn)行地平方位測(cè)量的組件，能夠?qū)崟r(shí)提供移動(dòng)設(shè)備的航向和姿態(tài)。相比傳統(tǒng)羅盤，它不受傾斜與震動(dòng)影響，還可通過(guò)其他組件的輔助校正來(lái)提升精確度。導(dǎo)航系統(tǒng)中，如果處在靜止的情況下，GPS無(wú)法給出航向信息，高精度電子羅盤可以對(duì)GPS信號(hào)進(jìn)行有效補(bǔ)償，即使沒有GPS信號(hào)也不會(huì)迷失方向。

同樣，電子羅盤也區(qū)別于陀螺儀，陀螺儀是通過(guò)慣性原理測(cè)量角速度，是動(dòng)態(tài)的量；電子羅盤測(cè)量是通過(guò)磁電效應(yīng)測(cè)量地球磁場(chǎng)，并解算出方位角（手表的指向或者與地球磁力線之間的夾角），是靜態(tài)的量。

4、氣壓計(jì)薄膜式氣壓計(jì)是一般最常見的壓力感測(cè)組件。由于大氣壓力會(huì)隨著海拔高度的增加而減少，所以量測(cè)數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)校正與轉(zhuǎn)換后，就可以獲得所在地的高度信息。若搭配溫度傳感器，還能根據(jù)測(cè)得的溫度修正測(cè)量結(jié)果，提升氣壓計(jì)精確度，大大增加戶外及室內(nèi)運(yùn)動(dòng)等不同環(huán)境使用的便利。同時(shí),氣壓計(jì)的數(shù)據(jù)可以輔助GPS，在高架橋下或高樓室內(nèi)等有障礙物遮擋的區(qū)域,可以提升定位速度與精度。

根據(jù)以上介紹我們發(fā)現(xiàn)，單個(gè)傳感器的作用非常有限，而Garmin跑表提供的跑步數(shù)據(jù)（比如，配速、距離、步頻、步幅、運(yùn)動(dòng)模式、軌跡、海拔等）通常需要多個(gè)感應(yīng)器的協(xié)同合作。比如，陀螺儀顯示“方向”，加速度計(jì)顯示“加速度”，兩者合起來(lái)就是“向量”。搭配電子羅盤顯示的“方位”，GPS 顯示的“位置”，就能夠推算出“位移”；再加上時(shí)間，就能得出“活動(dòng)模式”。

還有軌跡導(dǎo)航的定位功能，也整合了陀螺儀、加速度計(jì)、電子羅盤和GPS的數(shù)據(jù)。因?yàn)閱为?dú)使用陀螺儀和加速度計(jì)只能標(biāo)示向量。加上電子羅盤的“方向”及GPS“定位”，才能精準(zhǔn)顯示所在位置及動(dòng)作路徑軌跡。

而Garmin Fenix系列手表搭載的ClimbProTM 爬坡曲線功能，必須結(jié)合GPS及氣壓計(jì)，才能實(shí)時(shí)顯示用戶位置及海拔高度變化。

那么，如何實(shí)現(xiàn)各個(gè)感應(yīng)器之間既不互相干擾，又能彼此協(xié)作呢？以前，各式傳統(tǒng)機(jī)械式傳感器組件龐大又笨重，通過(guò)MEMS (Micro Electro Mechanical System) 微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)才得以縮小到納米級(jí)的尺寸，再封裝成電子芯片。這是手表等小體積設(shè)備等搭載各種感應(yīng)器的基礎(chǔ)。同時(shí)，Garmin設(shè)備采用了多合一電子式傳感器，以獨(dú)到的整合型設(shè)計(jì)系統(tǒng)使各個(gè)感應(yīng)元器件在工作中互相不受干擾，再結(jié)合軟件演算出精準(zhǔn)的數(shù)值，把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為一項(xiàng)又一項(xiàng)的便利服務(wù)。

是不是從沒想過(guò)一塊簡(jiǎn)單的手表還藏著這么多黑科技？每一個(gè)便利工具的發(fā)明和普及，背后都有無(wú)數(shù)項(xiàng)技術(shù)的支持和工作人員的辛苦付出。正因?yàn)槿绱?，Garmin的設(shè)備才擁有了多種運(yùn)動(dòng)類型的感測(cè)判斷功能，讓運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)和訓(xùn)練指導(dǎo)變得更易于獲取，讓普通大眾與科學(xué)運(yùn)動(dòng)更近一步。