Ứng dụng đếm bước chân dùng cảm biến gì trên điện thoại?

Trên iPhone, Apple cho biết dịch vụ Core Motion cung cấp dữ liệu từ phần cứng chuyển động tích hợp, gồm gia tốc kế và con quay hồi chuyển; riêng dịch vụ đo bước sử dụng dữ liệu gia tốc kế và con quay hồi chuyển đã được tích lũy để xác định số bước.

Gia tốc kế đóng vai trò gì khi đếm bước?

Gia tốc kế đo sự thay đổi gia tốc của điện thoại trên các trục không gian. Khi người dùng bước đi, điện thoại tạo ra một chuỗi biến đổi gia tốc có tính lặp lại. Android mô tả rằng sự kiện bước gắn với biến thiên gia tốc cao xảy ra khi bàn chân chạm đất.

Tuy nhiên, một lần điện thoại rung hoặc một đỉnh gia tốc không đồng nghĩa với một bước. Hệ thống phải xử lý chuỗi tín hiệu chuyển động để phân biệt bước chân với những chuyển động khác của thiết bị. Trên Apple, Core Motion còn xử lý dữ liệu cảm biến để tách gia tốc do chuyển động của người dùng khỏi thành phần do trọng lực và kết hợp thông tin về tư thế, tốc độ quay của thiết bị.

Vì vậy, có thể hình dung cơ chế ở mức khái quát như sau: điện thoại thu nhận tín hiệu chuyển động → bộ xử lý cảm biến nhận diện mẫu chuyển động phù hợp với bước đi → hệ thống ghi nhận sự kiện bước → ứng dụng cộng dồn các bước trong khoảng thời gian cần hiển thị.

Android dùng cảm biến nào để đếm bước chân?

Android có hai loại cảm biến chuyên dụng liên quan trực tiếp đến bước chân là TYPE_STEP_COUNTER và TYPE_STEP_DETECTOR.

TYPE_STEP_COUNTER cung cấp số bước mà người dùng đã thực hiện kể từ lần khởi động lại gần nhất trong thời gian cảm biến được kích hoạt. Android cho biết cảm biến này có độ trễ có thể lên tới khoảng 10 giây nhưng được thiết kế với độ chính xác cao hơn so với step detector.

Trong khi đó, TYPE_STEP_DETECTOR tạo một sự kiện cho từng bước. Mỗi sự kiện có giá trị 1,0 và thời điểm sự kiện tương ứng với thời điểm phát hiện bước. Android định hướng loại cảm biến này cho việc nhận biết từng bước riêng lẻ, còn khi cần số bước tích lũy thì TYPE_STEP_COUNTER phù hợp hơn.

Điểm quan trọng là ứng dụng không nhất thiết phải tự đọc dữ liệu gia tốc thô rồi tự viết toàn bộ thuật toán đếm bước. Khi thiết bị có cảm biến bước chuyên dụng, ứng dụng có thể sử dụng dữ liệu đã được hệ thống cảm biến xử lý. Android hiện cũng cho biết Health Connect sử dụng TYPE_STEP_COUNTER cho cơ chế đếm bước trên thiết bị.

iPhone dùng cảm biến nào để đếm bước?

Trên iPhone, ứng dụng thường tiếp cận dữ liệu bước thông qua Core Motion, đặc biệt là API CMPedometer. API này cung cấp số bước cùng các dữ liệu liên quan như quãng đường ước tính, tốc độ và nhịp bước khi thiết bị hỗ trợ.

Apple mô tả rõ hơn rằng dịch vụ pedometer sử dụng dữ liệu tích lũy từ gia tốc kế và con quay hồi chuyển để xác định số bước và thông tin thể chất liên quan.

Như vậy, với iPhone không nên hiểu cơ chế là “ứng dụng chỉ đọc một cảm biến duy nhất”. Phần mềm cấp hệ thống Core Motion đứng giữa phần cứng và ứng dụng, xử lý dữ liệu chuyển động rồi cung cấp kết quả bước chân ở dạng mà ứng dụng có thể sử dụng. Apple gọi đây là dữ liệu bước được hệ thống tạo ra.

Điện thoại tính số bước như thế nào?

Số bước được tính từ nhận diện sự kiện chuyển động phù hợp với bước đi, sau đó tổng hợp các sự kiện đó trong một khoảng thời gian.

Trên Android, sự khác biệt giữa hai cảm biến chuyên dụng cho thấy hai cách biểu diễn dữ liệu: step detector báo một sự kiện cho từng bước, còn step counter cung cấp giá trị đếm tích lũy.

Quá trình thực tế phức tạp hơn phép tính “một dao động = một bước”. Hệ thống phải xử lý hướng đặt điện thoại, trọng lực, nhịp chuyển động và các nhiễu do việc cầm, bỏ túi hoặc di chuyển thiết bị. Apple cho biết Core Motion có các thuật toán hợp nhất cảm biến để xử lý tư thế, tốc độ quay, trọng lực và gia tốc do người dùng tạo ra.

Đó cũng là lý do cùng một người có thể thấy số bước thay đổi tùy cách mang điện thoại. Điện thoại phải nhận diện được chuyển động thực sự tương ứng với hoạt động đi bộ thay vì chỉ phát hiện điện thoại đang rung hoặc đổi vị trí.

GPS có được dùng để đếm bước chân không?

GPS không phải cảm biến chính để xác định từng bước. GPS phù hợp hơn với việc xác định vị trí, quãng đường và hành trình ngoài trời, trong khi bước chân là một dạng chuyển động rất ngắn và lặp lại nên hệ thống cảm biến chuyển động phù hợp hơn.

Các nền tảng di động cũng tách riêng dữ liệu pedometer khỏi dữ liệu vị trí. Apple cung cấp CMPedometer để lấy số bước và quãng đường đi bộ, trong khi Core Motion xử lý dữ liệu từ các cảm biến chuyển động tích hợp.

Vì thế, việc tắt GPS không đồng nghĩa với việc điện thoại mất khả năng đếm bước. Khả năng đếm bước phụ thuộc chủ yếu vào phần cứng chuyển động và dịch vụ phần mềm hỗ trợ pedometer của thiết bị.

Vì sao số bước trên điện thoại có thể không hoàn toàn chính xác?

Đếm bước là một bài toán nhận dạng chuyển động, không phải phép đo trực tiếp số lần bàn chân chạm đất. Cảm biến chỉ thu nhận chuyển động của thiết bị, sau đó hệ thống phải suy ra đâu là bước đi.

Android cho biết step counter có thể có độ trễ tới khoảng 10 giây; AOSP cũng đặt yêu cầu đối với cảm biến đếm bước rằng số bước sau một ngày đo đầy đủ nằm trong phạm vi khoảng 10% so với số bước thực tế.

Sai khác có thể xuất hiện khi điện thoại bị rung, chuyển động không theo kiểu đi bộ, được đặt ở những vị trí khác nhau hoặc khi thiết bị không có phần cứng hỗ trợ tính bước phù hợp. Apple cũng kiểm tra tính khả dụng của dữ liệu pedometer trên từng thiết bị trước khi ứng dụng sử dụng dịch vụ này.

Do đó, con số hiển thị trên ứng dụng nên được hiểu là số bước được hệ thống ước tính và tổng hợp từ dữ liệu chuyển động, chứ không phải một phép đếm cơ học tuyệt đối.

Tóm lại, ứng dụng đếm bước chân chủ yếu dựa vào gia tốc kế và bộ xử lý chuyển động của điện thoại. Android có thêm các cảm biến chuyên dụng như TYPE_STEP_COUNTER và TYPE_STEP_DETECTOR; iPhone cung cấp dữ liệu qua Core Motion, trong đó Apple xác nhận pedometer sử dụng dữ liệu từ gia tốc kế và con quay hồi chuyển. Hệ thống không chỉ đếm từng dao động đơn lẻ mà xử lý mẫu chuyển động để nhận diện bước, sau đó cộng dồn thành số bước hiển thị trong ứng dụng.