運動手環是如何監測睡眠和步數的

　　隨著智能運動手環的普及，越來越多的人們開始佩戴手環，用它來監測自己的健康狀態。現在市面上雖然有很多種類的手環，但是功能都差不多。睡眠監測和步數統計是每個手環都具備的基礎功能。小小的手環是如何監測睡眠和步數的呢？

運動手環是如何監測睡眠和步數的

　　1、手機上的運動步數是怎么來的？

　　簡單來說，運動手環能夠計步是由硬件和軟件算法兩方面組成，缺一不可。

　　硬件 是指手環里內置的那枚三軸加速度傳感器，一般為軍用級，其實三軸加速度傳感器不神秘，在大多數中高檔手機里都有配備加速度傳感器，只是在偵測精度上達不到手環的級別。

　　三軸加速度傳感器 的三軸是指空間中的X，Y，Z三個維度，有了這3個維度，手環就可以捕捉到手環在使用中的加速度變化，從而生成數據。重力加速度大家初中物理課上都學過，在此就不多說了。

　　軟件算法 程序猿根據三軸加速度實時捕捉到的三個維度的各項數據，經過濾波、峰谷檢測等過程，使用各種算法和科學縝密的邏輯運算，最終將這些數據轉變成手機APP端的可讀數字，步數、距離、消耗的卡路里數值等呈現在最終用戶面前。

　　注：三軸加速度傳感器

　　基于重力加速度的基本原理去實現工作的，加速度是個空間矢量，一方面，要準確了解物體的運動狀態，必須測得其三個坐標軸上的分量；另一方面，在預先不知道物體運動方向的場合下，只有應用三軸加速度傳感器來檢測加速度信號。三軸加速度傳感器具有體積小和重量輕特點，可以測量空間加速度，能夠全面準確反映物體的運動性質，在航空航天、機器人、汽車和醫學等領域得到廣泛的應用。

　　2、手環上的`運動計步功能和哪些因素有關？

　　手環內置的加速度傳感器和算法是極其微妙的東西。總體上來說，大家在拿到手環第一次設定時，一定要誠實準確填寫各項信息！包括性別，身高，體重，年齡，這些稍微不準都會直接影響到加速度傳感器的數據捕捉，進一步影響到算法運算，導致的結果則是計步不準、距離數據不對，消耗卡路里數值欠準度，從而得出不理想的數據，影響到個人運動數據。擺臂姿勢、步幅、身形、路面的平整度、上坡下坡都會影響到計步數值。

　　3、為什么有人覺得手環不夠精確？

　　事情是這樣的，手環在一定范圍內存在公差是正常現象，殊不知物理學上還有“測不準定律”，各家手環均使用加速度傳感器來作為計步的主要依據，但是由于采用的器件和算法水平不同，于是就產生了各款手環記錄步數不一致的狀況。

　　4、手機上的睡眠數據是怎么來的？

　　雖然每個人的睡眠狀態是不一樣的，但是人類的睡眠狀態還是有規律可循，而手環主要的判斷依據是從入睡到睡眠到醒來這幾個階段的運動變量來判斷的。

　　每個人從上床到真正睡著，身體總會有各種各樣的變化，手環佩戴在手腕上，必然會隨著身體運動變化而產生各種各樣的位移，重力點變化，手環則會記錄并判斷人是不是在睡覺。

　　夜晚睡眠一般情況下有三個狀態：清醒、淺睡和深度睡眠。清醒就是有大幅動作的時候，淺睡就是你翻被子、翻身等小幅動作的時候，而深睡眠狀態是完全放松不會動的。一般的手環都會設定一些條件來判斷是否睡眠，例如某款手環設定了至少6個條件，當手環里的數據符合這6個要件時，手環則認為人開始睡覺了。例如，判斷深度睡眠的條件：人處于深度睡眠時，基本上不會產生運動量，運動量改變的時間變得更長，單位時間內動作小于多少即為深度睡眠。

　　5、幾個具體問題

　　白天睡覺時間如果足夠長，手環是會記錄的，午睡就半小時，手環一般不認為你是在睡覺的；

　　早上起來看，發現昨晚夢游了？運動計步里有200多步的記錄，其實這真的很有可能，晚上睡著了擺臂，身體有移動是很正常的事兒。

　　同一個人戴不同的手環怎么會得出完全不同的睡眠數據呢?

　　智能手環是通過感應使用者手部狀態而推測其睡眠質量的。這種手環在佩戴時往往并不能緊貼手腕，不可能檢測到血氧飽和度，而且芯片位置也不固定，也不可能準確捕捉到脈搏。當使用者身體活動時，手環默認其是淺睡眠，靜止時則默認是深睡眠。基于這種原理的“睡眠檢測”實際只能算是一種“睡眠推測”，并不具有科學性。

　　實際上無論是深睡眠還是淺睡眠，人體都不可能是完全靜止狀態。只有睡眠進入快速眼動階段，也就是出現夢境的時候，肢體才會保持靜止，但這一階段既不是深睡眠，也不是淺睡眠，而是屬于“異相睡眠”。

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