手机是如何知道我们在做什么的?

作者:说夜来源:蝌蚪五线谱发布时间:2017-05-15

手机上越来越多的传感器,就像它的眼睛、耳朵、鼻子一样。

  手机已经成为我们日常生活中必不可少的一部分。随着手机的普及,渐渐地它已经成为一种社会基础设施,几乎所有事情都需要用到手机。而好多人对它也是须臾不离,成为了“低头一族”。

  手机作为一个与人零距离接触的智能设备,从商业的角度来看,是有史以来最强大的一个流量窗口。随着手机的发展以及人们对手机的功能性需求,手机内的传感器也越来越多,常见的一些有:光线传感器,距离感应器,陀螺仪,加速度传感器,霍尔感应器,电子罗盘,气压计,GPS。这些器件就像手机的眼睛鼻子一样,通过它们,手机就能了解我们在做什么。

手机是如何知道我们在做什么的?

(手机外部结构名称。图片来自百度知道)

  在手机最明显的额头位置,有两个传感器。一个叫光线传感器,主要零件是一个光敏三极管。你从裤兜里把手机掏出来的时候,光线照在手机额头上,光线透过一个孔,集中照在光敏三极管上的PN结【注一】上。

手机是如何知道我们在做什么的?

PN结结构图(图片来自diangon.com)

手机是如何知道我们在做什么的?

距离传感器工作原理(图片来自robot.ofweek.com)

  另一个叫距离传感器,主要零件是一个LED红外发射器,它根据发射后接收到的反射回来的红外线强度和返回时间来判断手机和周围物体的距离。一旦发现反馈的红外强度变弱,那肯定就是手机被掏出来了,光线传感器也接收到了光信号,这时候手机就会做好准备,让你开启。所以其实手机在你唤醒它之前,它其实已经知道你要唤醒它了。当然,靠的不是什么人工智能,是很简单的传感信息的采集。

  当然我说的这个用途不是这两个传感器的主要用途,光线传感器主要用于调节屏幕亮度,避免太亮刺眼或者太暗看不到。距离传感器主要用于打电话的时候判断是否息屏节省电量。

手机是如何知道我们在做什么的?

GPS概念图(图片来自.ifeng.com)

  在我们把手机拿出来之后,GPS(全球定位系统)会一直对我们进行定位。GPS的原理大家很熟悉了,GPS起源于美国的一个军事项目,铺设24颗卫星,依靠不断收发信号,凭借导航电文的码间距来进行三维精确定位。

手机是如何知道我们在做什么的?

GPS工作原理(图片来自www.spottrace.net.au)

  定位芯片通过接收卫星信号,知道手机处在什么位置,同时通过另外两个传感器甚至可以知道手机朝向哪个方向。一个是磁场感应器,这个器件的原理大家小学自然课上就学过,跟指南针一样,通过切割磁场线来获得电信号,从此判断手机朝向的方向。

手机是如何知道我们在做什么的?

陀螺仪结构图(图片来自百度知道)

  除了GPS之外,还有一个可以用于判断手机运动状态的是陀螺仪,又称角动量传感器,一听到角动量,很多同学容易想起行星自旋啥的,很高大上的术词,其实原理很简单。之所以我们一般叫它陀螺仪,是因为它就是一个高速旋转的刚体陀螺,很多人都看到过公园里老大爷玩陀螺,陀螺在高速旋转的时候,你稍微给一点其他方向的力,它就会受到影响。而陀螺仪就是通过分析这些变化,来判断物体移动的方向和角度。

手机是如何知道我们在做什么的?

加速度传感器电路图(图片来自电工学习网)

  有了这两个东西,哪怕没有定位系统,手机也可以基本判定自己在什么地方,往哪走,甚至在地铁里收不到GPS信号,也能定位。还有一个东西叫加速度传感器,它还可以判断手机在以一个什么速度前进,结构跟陀螺仪差不多,但是多了一个压电的结构。手机在加速的时候会受到一个加速度的力,质量块对压电元件作用力,力越大,产生的电压就越大,也说明加速度越快。这样就可以判断出移动的速度是多少,进而也可以判断出乘坐的是什么交通工具。

  这些用于采集手机信息的器件,都可以称为感应器。除了上文提到的优化个人用户的体验之外,它们收集到的数据可以用于商业用途和城市规划。

  感应器的数据在经过长时间大样本的记录后,大数据就可以了解手机用户,可以针对性分析出更加精确的大数据信息。比如喜欢乘坐什么交通工具,到过什么地方,据此可以判断用户的消费习惯。

  同样的数据也可以用于城市规划、智能城市交通管理,收集到第一手的最真实的数据,让城市管理者更加真实全面地了解一座城市。智能交通中,我们最常见的形式,就是导航软件有一个避免堵塞的选择,它就是通过大规模的GPS定位,分析哪个地方容易造成拥堵,然后在推送给需要避开拥堵的用户。通过这样一种很简单的方式来优化城市的交通,减少堵塞。

  感应器收集到的这些数据大部分都是在手机内进行处理运用,所以一般没有个人信息安全的问题。比起这个,不要随意链接奇怪的WIFI和公共充电设备才是更需要注意的事情。

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  注一:PN结是两种特殊半导体,它们紧密结合之后,接触的界面成为冶金结界面,会形成一处空穴。外界的光线是由光子组成的,光子本身有能量,打在PN结上就会击穿它,同时在空穴产生反向电流,芯片通过检测这些变化来判断周围的光线是变强还是变弱。

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