Garmin运动手表为什么“智能”，多亏了这些“生物器官”

冬至过后，正式进入“三九天”。当你以为终于可以心安理得地开启肥宅模式的时候，总有人让你一秒变得毫无底气。

比如，跑马比赛一场不落，收集的奖牌比兜里的人民币还多的人▼

又比如，每天朋友圈打卡记录运动小成就的人：上周调整了步频、步幅，前两天控制好了配速，今天终于用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、 陀螺仪

陀螺仪（Gyro-Sensor）能侦测三轴的重力变化，它通过测量自身的旋转状态判别物体在三维空间的运动状态。也就是说，它可用以判设备当前运动状态，包括向前、向后、向上、向下、向左、向右，加速或减速。借由它测定的信息，最终可以判断设备的移动轨迹和加速度。

以前，陀螺仪广泛应用在船舶、飞机与武器航行时的导航用途。如今，许多传感器、稳定器及许多量测仪器都运用了陀螺仪，包括手机和各种穿戴设备。

2、 加速度计

加速度可以表示运动物体速度变化的快慢。加速度计（G-sensor），顾名思义，是测量加速度的装置。它通过测量组件在某个轴向的受力情况来得到结果，可以感知任意方向上的加速度，表现形式既有加速度大小，也有方向。

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行为，而陀螺仪只能侦测物体水平改变的状态，无法计算物体移动的剧烈程度。

3、 电子罗盘

电子罗盘就是利用指南针的定位原理来进行地平方位测量的组件，能够实时提供移动设备的航向和姿态。相比传统罗盘，它不受倾斜与震动影响，还可通过其他组件的辅助校正来提升精确度。导航系统中，如果处在静止的情况下，GPS无法给出航向信息，高精度电子罗盘可以对GPS信号进行有效补偿，即使没有GPS信号也不会迷失方向。

同样，电子罗盘也区别于陀螺仪，陀螺仪是通过惯性原理测量角速度，是动态的量；电子罗盘测量是通过磁电效应测量地球磁场，并解算出方位角（手表的指向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。

根据以上介绍我们发现，单个传感器的作用非常有限，而Garmin跑表提供的跑步数据（比如，配速、距离、步频、步幅、运动模式、轨迹、海拔等）通常需要多个感应器的协同合作。

比如，陀螺仪显示“方向”，加速度计显示“加速度”，两者合起来就是“向量”。搭配电子罗盘显示的“方位”，GPS 显示的“位置”，就能够推算出“位移”；再加上时间，就能得出“活动模式”。

还有轨迹导航的定位功能，也整合了陀螺仪、加速度计、电子罗盘和GPS的数据。因为单独使用陀螺仪和加速度计只能标示向量。加上电子罗盘的“方向”及GPS“定位”，才能精准显示所在位置及动作路径轨迹。

而Garmin Fenix系列手表搭载的ClimbProTM 爬坡曲线功能，必须结合GPS及气压计，才能实时显示用户位置及海拔高度变化。

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。

是不是从没想过一块简单的手表还藏着这么多黑科技？每一个便利工具的发明和普及，背后都有无数项技术的支持和工作人员的辛苦付出。正因为如此，Garmin的设备才拥有了多种运动类型的感测判断功能，让运动数据和训练指导变得更易于获取，让普通大众与科学运动更近一步。