Как это работает: Как фитнес-трекеры измеряют шаги

Как работает Ваш трекер? От датчиков к алгоритмам. Мы расскажем все.


Фитнес-трекер, будь то браслет или умные часы уже более двух лет как стали нам незаменимыми помощниками, которые незаметно висят на нашем запястье, подсчитывая шаги, отслеживая сон, определяя различные типы физических нагрузок от различных видов бега до высокоинтенсивных тренировок. Но как именно трекеры собирают и обрабатывают все собираемые данные, что оказываются в смартфоне?

Пытаемся разобраться далее.


Начнем с датчиков

Проще говоря, большинство современных гаджетов на сегодняшний день оснащаются 3-х осевым акселерометром, способным отслеживать передвижения устройства в различных направлениях. Некоторые, оснащены еще и гироскопом, для измерения вращения и лучшей ориентации.

Получаемая информация переводится в количество пройденных шагов и уровень ежедневной активности, и уже на основе этих данных производится подсчет количества потраченных калорий и качества сна. Хотя есть у нас подозрение, что не все так просто...

Некоторые модели оборудованы высотомером, который измеряет набранную высоту во время определенного периода (например, тренировки), а также уровень потери высоты. Вся полученная информация аккумулируется и обрабатывается, чтобы выдать в приложении готовые данные. Нужно отметить, что чем большим количеством датчиков обладает Ваш трекер, тем точнее будут собранные данные.

Датчики измеряют ускорение, частоту, длительность, интенсивность и Ваш характер активности - собранные вместе, это отличный массив данных, который, к тому же, позволяет исключить ложные срабатывания, например, отличить простой взмах рукой (показать что-то ) от маха при шаге.

Так что имеет смысл перед покупкой изучить характеристики трекера, чтобы понять, каким набором датчиков он обладает, и какую информацию о Вас трекер будет собирать.



Погружаемся глубже.

Одним из самых оснащенных трекеров на сегодняшний день до сих пор является трекер Jawbone UP3. В небольшом корпусе умещаются датчики температуры, биоимпендансный сенсор вместе с уже знакомым нам акселерометром. Биоимпедансный анализ — метод диагностики состава тела человека посредством измерения импеданса – электрического сопротивления тела. На внутренней части трекера отлично видны 4 электрода этого датчика.

Иные модели трекеров (например, Xiaomi Mi Bans 1S pulse) используют оптические датчики для измерения пульса. Сужение и расширение сосуда под действием артериальной пульсации кровотока вызывают соответствующее изменение амплитуды сигнала, получаемого с выхода фотоприемника. Подобные оптические датчики менее эффективны и точны чем биоимпендансный датчик в части отслеживания общего состояния организма, но в тоже время могут быть более эффективны для отслеживания частоты сердечных сокращений во время, скажем, тренировок.

Схожая история и с отслеживанием сна. Используя процесс актиграфии, трекер отслеживает движения руки во сне и трансформирует данные с учетом предполагаемого периода сон-бодрствование в графики в приложении. Однако нужно заметить, что данный алгоритм проигрывает по точности измерений полисомнографии. Именно полисомнография используется специалистами в лабораториях для остлеживания сна, и контролирует активность мозга, а не движения рук. Нужно ли это в домашних условиях, большой вопрос.


Переходим к алгоритмам.

Как Вы уже, возможно, заметили, очень трудно добиться от двух разных трекеров одинаковых показаний активности или одинаковых показателей частоты сердцебиения. Связано это прежде всего с разными алгоритмами обработки исходных данных и отражения их в виде готовой статистики.

К примеру, Ваш трекер может не защитать небольшое движение рукой за шаг и не включить его в ежедневную статистику. Но каков порог "незначительности"? Различные гаджеты имеют разные пороги подсчета движений, отсюда и берутся различия в показаниях. Различные ситуации - от езды на авто по плохой дороге до небольших движений, лежа на коврике в гостиной может быть защитано разными моделями. Зависит от конкрентых настроек, заложенных производителем.

Когда дело доходит до подсчета калорий, простым акселерометром не обойтись. Именно поэтому, приложения просят корректно ввести различную инфомрацию - пол, возраст, рост, вес. Производители не ракрывают алгоритмы расчетов, заложенные в трекеры, предпочитая держать это в тайне. Но одно ясно - чем больше собираемых данных, чем полнее заполнены личные данные в приложении - тем точнее будет подсчет.

Для того, чтобы подсчитать количество потраченных калорий, трекеру нужно обработать данные о частоте сердцебиения, количестве сделанных шагов, темпе, общей активности за промежуток времени и т.д.

Одна из самых распространенных платформ на сегодняшний день - MotionX, которую можно встретить в приложениях Nike Running, в некотороых моделях швейцарских умных часов и многих других гаджетах.

Филипп Кан (Philippe Kahn), сооснователь и СЕО компании, рассказал, каким образом происходит обработка собранных данных внутри трекера: "Представьте себе, что вы находитесь на концерте, и пытаетесь записать выступление профессиональным оборудованием, но находясь далеко от сцены. В результате, помимо непосредственно выступления, в запись попадает различный шум вокруг Вас: топот, различные голоса рядом и т.д. Чтобы запись получилась хорошей, Вам необходимо отсечь как можно больше посторонних звуков".

Так вот Кан утверждает, что качество подобной очистки варьируется от гаджета к гаджету. Применяемые методики разнообразны. Платформа MotionX - одна из самых эффективных на сегодняшний день. Более 100 узко-специализированных инженеров занимаются постоянной настройкой точности и эффективности программного обеспечения. Также компания инвестировала более $50 млн. в разработку алгоритмов следующего поколения.


Приложения.

Итоговым звеном во всем процессе являются мобильные приложения, которые и предоставляют готовые и обработанные данные пользователю в удобном нам формате. Вы уже заметили, что большинство приложений позволяют вводить данные о тренировках и иной активности в ручном режиме - ведь пока не создан тот датчик, который сможет полностью исключить необходимость ручного ввода и распознает абсолютно любую активность.

Благодаря таким мощным платформам как Apple Health и Google Fit, а также большому набору датчиков в смартфонах, разработка мобильного приложения стала весьма несложной задачей. Нужно отдать должное и новым чипам М7 и М8 компании Apple. Ведь теперь вести подсчет количества шагов очень просто даже с помощью телефона.

Однако относительная точность достигнута лишь для измерений количества шагов и для бега. С остальными видами активности гораздо сложнее. Тут много зависит от конкретного производителя. Есть признанные лидеры в определенных областях активности, например Misfit Ray или Misfit Shine2 в плавании, Moov Now - велоспорт, различные модели Garmin, заточенные под определенные виды спорта.


Итак, заканчивая наш рассказ об особенностях подсчета и обработки данных, собираемых различными трекерами активности, хочется пожелать при выборе обязательно обращать внимание на оснащенность датчиками самого трекера, а также на мобильное приложение, разработанное для данной модели.


Вы всегда можете задать интересующие Вас вопросы по гаджетам нам. Спрашивайте все, что Вас интересует в области носимой электроники и гаджетов! Мы будем рады Вам помочь.



Источник: wear-gadget












Нет комментариев
Добавить комментарий