你真知道嗎？手機怎麼懂得我們在幹啥？

手機已經成為我們日常生活中必不可少的一部分。隨著手機的普及，漸漸地它已經成為一種社會基礎設施，幾乎所有事情都需要用到手機。而好多人對它也是須臾不離，成為了“低頭一族”。

手機作為一個與人零距離接觸的智慧設備，從商業的角度來看，是有史以來最強大的一個流量視窗。

隨著手機的發展以及人們對手機的功能性需求，手機內的感測器也越來越多，常見的一些有：光線感測器，距離感應器，陀螺儀，加速度感測器，霍爾感應器，電子羅盤，氣壓計，GPS。

這些器件就像手機的眼睛鼻子一樣，通過它們，手機就能瞭解我們在做什麼。

手機外部結構名稱。

在手機最明顯的額頭位置，有兩個感測器。一個叫光線感測器，主要零件是一個光敏三極管。你從褲兜裡把手機掏出來的時候，光線照在手機額頭上，光線透過一個孔，集中照在光敏三極管上的PN結【注一】上。

PN結結構圖

距離感測器工作原理

另一個叫距離感測器，主要零件是一個LED紅外發射器，它根據發射後接收到的反射回來的紅外線強度和返回時間來判斷手機和周圍物體的距離。

一旦發現回饋的紅外強度變弱，那肯定就是手機被掏出來了，光線感測器也接收到了光信號，這時候手機就會做好準備，讓你開啟。

所以其實手機在你喚醒它之前，它其實已經知道你要喚醒它了。當然，靠的不是什麼人工智慧，是很簡單的傳感資訊的採集。

當然我說的這個用途不是這兩個感測器的主要用途，光線感測器主要用於調節螢幕亮度，避免太亮刺眼或者太暗看不到。距離感測器主要用於打電話的時候判斷是否息屏節省電量。

GPS概念圖

在我們把手機拿出來之後，GPS（全球定位系統）會一直對我們進行定位。GPS的原理大家很熟悉了，GPS起源於美國的一個軍事項目，鋪設24顆衛星，依靠不斷收發信號，憑藉導航電文的碼間距來進行三維精確定位。

GPS工作原理

定位晶片通過接收衛星信號，知道手機處在什麼位置，同時通過另外兩個感測器甚至可以知道手機朝向哪個方向。

一個是磁場感應器，這個器件的原理大家小學自然課上就學過，跟指南針一樣，通過切割磁場線來獲得電信號，從此判斷手機朝向的方向。

陀螺儀結構圖

除了GPS之外，還有一個可以用於判斷手機運動狀態的是陀螺儀，又稱角動量感測器。

一聽到角動量，很多同學容易想起行星自旋啥的，很高大上的術詞，其實原理很簡單。

之所以我們一般叫它陀螺儀，是因為它就是一個高速旋轉的剛體陀螺，很多人都看到過公園裡老大爺玩陀螺，陀螺在高速旋轉的時候，你稍微給一點其他方向的力，它就會受到影響。

陀螺儀就是通過分析這些變化，來判斷物體移動的方向和角度。

加速度感測器電路圖

有了這兩個東西，哪怕沒有定位系統，手機也可以基本判定自己在什麼地方，往哪走，甚至在地鐵裡收不到GPS信號，也能定位。

還有一個東西叫加速度感測器，它還可以判斷手機在以一個什麼速度前進，結構跟陀螺儀差不多，但是多了一個壓電的結構。

手機在加速的時候會受到一個加速度的力，品質塊對壓電元件作用力，力越大，產生的電壓就越大，也說明加速度越快。

這樣就可以判斷出移動的速度是多少，進而也可以判斷出乘坐的是什麼交通工具。

這些用於採集手機資訊的器件，都可以稱為感應器。除了上文提到的優化個人用戶的體驗之外，它們收集到的資料可以用於商業用途和城市規劃。

感應器的資料在經過長時間大樣本的記錄後，大資料就可以了解手機用戶，可以針對性分析出更加精確的大資料資訊。比如喜歡乘坐什麼交通工具，到過什麼地方，據此可以判斷用戶的消費習慣。

同樣的資料也可以用於城市規劃、智慧城市交通管理，收集到第一手的最真實的資料，讓城市管理者更加真實全面地瞭解一座城市。

智慧交通中，我們最常見的形式，就是導航軟體有一個避免堵塞的選擇，它就是通過大規模的GPS定位，分析哪個地方容易造成擁堵，然後在推送給需要避開擁堵的使用者。通過這樣一種很簡單的方式來優化城市的交通，減少堵塞。

感應器收集到的這些資料大部分都是在手機內進行處理運用，所以一般沒有個人資訊安全的問題。比起這個，不要隨意連結奇怪的Wi-Fi和公共充電設備才是更需要注意的事情。

注一：PN結是兩種特殊半導體，它們緊密結合之後，接觸的介面成為冶金結介面，會形成一處空穴。外界的光線是由光子組成的，光子本身有能量，打在PN結上就會擊穿它，同時在空穴產生反向電流，晶片通過檢測這些變化來判斷周圍的光線是變強還是變弱。