你有没有这样的经历？
刚下班慢悠悠踩着夕阳回家，手机健康App给你发勋章：“今日步行6000步” 。
第二天你追公交狂奔200m，App又跳出来：“检测到跑步0.2km，消耗20kcal”。
你心里犯嘀咕：我也没告诉它啥时候换档啊，它怎么分得这么清？
其实答案就藏在手机里的一对“小间谍”——加速度计和陀螺仪，它们每天24h不眠不休地采样、算数、打小报告，无比敬业！
今天咱们把这两个小间谍拎出来，审审它们到底怎么“出卖”你。
1
间谍1(加速度计)档案
主攻方向：测“推背感”的高手
实现原理：
想象一个密封的小盒子，里面用弹簧吊着一颗微型铅锤。
只要你一晃盒子，铅锤就偏离原位。
手机里面的加速度计就是这样一个盒子，只是它被缩小到了1mm³大小，用一小块硅做“铅锤”(质量块m)，用几根比头发还细的硅梁做“弹簧”(弹簧系数k)。
当手机往右加速，“铅锤”因为惯性想“赖在原地”，就会相对外壳往左偏移。
偏得越多，硅梁弯得越狠。
因为在硅上镀了金属，使得“铅锤”形成了一个可移动的电极，它与加速度计MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems，微机电系统)底座上固定着的两对静止电极(一个在上、一个在下)形成两个背靠背的电容：
静止电极1───“铅锤”───静止电极2
(固定) (可动) (固定)
当手机加速时，“铅锤”微微位移，离某一静止电极更近、离另一静止电极更远，两个电容的电容值一个增大、一个减小。
MEMS里的电路测的正是这一对电容的差值 ΔC，从而算出位移Δx，通过胡克定律(F=k·Δx)和牛顿第二定律(F=m·a) ，算出加速度a = (k/m) · Δx。
因此，不管你是在走路时，手机在口袋里轻微晃，还是跑步时手机在口袋里猛烈的颠，加速度计都会全部忠实记录手机感受到的“推背感”的情况。
2
间谍2(陀螺仪)档案
主攻方向：测“转体”的专家
实现原理：
想象你用手指轻轻拨动一只高速旋转陀螺，无论怎么扭手腕，陀螺的转轴都倔强地指向原来的方向。
手机里的陀螺仪就类似于把这只陀螺缩成一粒沙大小，并用电流“拨”它永远旋转。
在陀螺仪MEMS的中央悬浮着一个硅环，四条细若发丝的硅梁把它悬空固定。
此硅环被静电力驱赶着在平面内高速振动，振动方向设为 X 轴。
就像是那只高速旋转的陀螺。
当你突然旋转手机(跑步摆臂、甩腕拍照)，硅环因为惯性想保持原振动方向，而手机外壳却被你带走。
两者之间产生一股“科里奥利力”，像一双隐形的手，把硅环的振动“掰”到Y轴上一点点——掰得越远，说明转得越快。
MEMS在硅环两侧各放一排固定电极，形成差分电容。
硅环被掰到Y轴后，一边电容变大，一边变小，测出电容差值ΔC，就能换算成角速度θ(单位rad/s，弧度每秒)。
因为走路时，手机几乎不旋转，而跑步时，手臂大幅摆动，手机随之来回翻转，角速度信号陡增。
所以手机通过这个角速度，就已经知道你在“原地转身”还是“冲刺摆臂”啦。
3
两个间谍是如何打配合算出步数的？
一句话招供：手机用加速度计把每一步上下颠簸形成的“波峰”数出来，再用陀螺仪剔除假抖动，而两个波峰=一步，累计就是总步数。
展开说：
1. 采样：加速度计输出加速度后，通过高通滤波器去掉重力，留下人体运动的信号数据。
2. 找峰值：在步行频率 (1Hz~2Hz)、跑步 (2Hz~3.5Hz) 的范围内，用阈值检测每个上下峰值。两个有效峰值之间的时间差≈一步周期。
3. 验证&累加：若陀螺仪角速度同步出现周期性摆动，则确认为真实步伐；若仅有加速度峰值而无陀螺仪对应摆动(如手抖)，视为假步并剔除。
4. 通过计数后的有效峰值周期数即为总步数，实时累加并上报给健康App。
4
走了多远距离，又是怎么算出来的呢？
一句话招供：先算“一步多长”，再乘“多少步”。
展开说：
1. 算步长：用加速度峰值和步频实时估算——步频↑、峰值↑时，步长↑；通过机器学习模型把加速度峰值和步频映射成动态步长。
2. 算距离：距离=Σ(每一步的步长)。
5
卡路里，又是怎么算出来的？
一句话招供：卡路里=消耗功率×时间，而消耗功率=体重×移动距离×经验系数。
展开说：
1. 拿体重：你填过健康资料就用你的；没填就按性别+年龄+地区平均估算。
2. 拿距离：步数×动态步长(前面已算)。
3. 拿经验系数：走路≈0.57kcal/kg/km；跑步≈1.03kcal/kg/km。(不同算法略有差异，但数量级一致)
4. 套公式：消耗卡路里=体重×距离×经验系数×时间
