Считает ли ваш iPhone шаги без Apple Watch? Описание сопроцессора CoreMotion и серии M

Да, ваш iPhone считает шаги полностью автоматически, без необходимости использования Apple Watch, фитнес-браслета или какого-либо внешнего носимого аксессуара. Каждый iPhone, выпущенный после iPhone 5s, содержит специальный аппаратный сопроцессор движения, встроенный в Apple Silicon, который непрерывно отслеживает ваши шаги, количество пройденных лестничных маршей, частоту ходьбы и расстояние 24 часа в сутки с лабораторно подтвержденной точностью, превышающей 97–99 %.

Миллионы пользователей смартфонов покупают дорогие умные часы, ошибочно полагая, что Apple Watch необходимы для измерения физической активности, участия в фитнес-соревнованиях или регистрации ежедневных привычек ходьбы. На самом деле iPhone в вашем кармане — это уже сверхточный шагомер медицинского уровня. Благодаря маломощной системе Apple CoreMotion и сложным трехосным микроэлектромеханическим датчикам (MEMS) ваш телефон регистрирует ваши ежедневные движения, потребляя при этом менее 0,5% заряда батареи в день. В этом подробном техническом руководстве мы подробно рассмотрим аппаратную архитектуру, физику датчиков, тесты клинической точности и точные шаги, которые помогут разблокировать возможности шагомера вашего iPhone с помощью StepLeague: Приложение для шагомера и ходьбы.

Архитектура совместной обработки движений Apple Silicon Motion

Чтобы понять, почему вашему iPhone не требуется внешнее носимое устройство, вам нужно взглянуть на кремниевую архитектуру под стеклом. Когда Apple представила сопроцессор движения M7 вместе с чипом A7 в 2013 году, она решила фундаментальную инженерную проблему, которая мешала ранним мобильным шагомерам: постоянный разряд батареи.

В ранних смартфонах для измерения показаний акселерометра требовалось пробуждение энергоемкого центрального процессора (ЦП) десятки раз в секунду. Это привело к катастрофическому разряду батареи: полная разрядка батареи заняла от четырех до шести часов. Прорывом Apple стало отделение телеметрии движения от основного процессора приложений. Сопроцессор движения работает на изолированном кремниевом домене со сверхнизким энергопотреблением, который работает непрерывно, даже когда ваш iPhone заблокирован и лежит в кармане.

В течение последующего десятилетия Apple превратила эту архитектуру из отдельных автономных микросхем в специализированные аппаратные нейронные концентраторы, встроенные непосредственно в процессоры приложений серии A. С появлением чипа A10 Fusion сопроцессор движения был объединен с кристаллом ЦП как подсистема со сверхнизким энергопотреблением, способная управлять сложными задачами объединения датчиков за доли милливатт. В современных чипах, таких как A17 Pro и A18 Pro, эта подсистема работает вместе с контроллером Always-On Display, обрабатывая опрос датчиков, контекстную информацию и биометрическое отслеживание полностью автономно, в то время как основные высокопроизводительные ядра ЦП остаются в глубоком сне.

В современных iPhone под управлением iOS 17, iOS 18 и более поздних версий отслеживание движения осуществляется с помощью сенсорного концентратора Always-On, встроенного непосредственно в SoC серии A. Он постоянно взаимодействует с трехосным акселерометром, трехосным гироскопом и барометрическим высотомером. Данные датчиков обрабатываются локально на устройстве без передачи ни одного байта телеметрии на облачные серверы, что обеспечивает строгую биометрическую конфиденциальность.

Физика подсчета шагов: как акселерометры MEMS определяют походку человека

Как кусок стекла и алюминия, лежащий в кармане брюк, отличает прогулку по улице, поездку в вагоне метро или ерзание за офисным столом? Ответ кроется в физике микроэлектромеханических систем (МЭМС) и усовершенствованной цифровой фильтрации сигналов.

Внутри вашего iPhone находится микроскопическая кремниевая структура, подвешенная на крошечных кремниевых пружинах. Когда ваше тело движется, инерция этой удерживающей массы заставляет его отклоняться относительно неподвижных емкостных пластин. Это отклонение изменяет электрическую емкость по трем ортогональным пространственным осям: X (боковая из стороны в сторону), Y (продольная вперед-назад) и Z (вертикальная вверх и вниз). Эти аналоговые колебания напряжения преобразуются в цифровые измерения ускорения, выборки которых производятся примерно 100 раз в секунду.

Движение человека создает удивительно последовательную биомеханическую сигнатуру. Каждый шаг включает в себя удар пяткой, среднюю стойку и фазу отрыва носка, создавая ритмичные колебания вертикального ускорения с частотой от 1,5 до 2,5 Гц (что эквивалентно 90–150 шагам в минуту). CoreMotion пропускает необработанный сигнал ускорения через цифровой полосовой фильтр, отсекая высокочастотные вибрации (например, от автомобильных двигателей или дорожных неровностей) и низкочастотный дрейф (например, океанские волны или пологий подъем на лифте).

После фильтрации алгоритм применяет обнаружение перехода через нуль и динамическое определение пикового порога. Шаг регистрируется только тогда, когда волна ускорения пересекает калиброванный порог и демонстрирует точную временную симметрию, характерную для двуногой ходьбы человека. Если частота превышает 4 Гц (240 шагов в минуту) или падает ниже 0,5 Гц без периодической согласованности, сигнал классифицируется как шум и отбрасывается.

Кинематические характеристики походки: биомеханика удара пяткой, средней стойки и отрыва носка

Чтобы оценить технологическое мастерство мобильной шагомерии, необходимо изучить цикл походки человека через призму ньютоновской механики и физиологии скелетно-мышечной системы. Когда взрослый человек идет по ровной поверхности, каждая нижняя конечность попеременно проходит две основные фазы: фазу опоры (на которую приходится примерно 60 % цикла походки) и фазу качания (на которую приходится оставшиеся 40 %).

Фаза опоры начинается в тот момент, когда пяточная кость (пяточная кость) касается поверхности для ходьбы. Это событие, называемое первоначальным контактом или ударом пятки, передает быструю кратковременную кинетическую ударную волну вверх через большеберцовую, бедренную кость и тазовое кольцо. По данным акселерометра, это вызывает резкий положительный всплеск вертикального и передне-заднего ускорения. Пиковое замедление происходит в течение 15–30 миллисекунд, когда стопа слегка пронируется, поглощая силы реакции опоры, примерно в 1,1–1,3 раза превышающие общую массу тела.

Сразу после удара пяткой конечность переходит в среднюю позицию. Здесь центр массы тела скользит по неподвижной опорной ноге, достигая наивысшей вертикальной траектории. На этом этапе вертикальное ускорение достигает локального минимума, ненадолго опускаясь ниже 1,0g. Когда контрлатеральная нога совершает мах вперед, стопа принимает конечную стойку и отталкивание, что приводит к концентрическому сокращению икроножной и камбаловидной мышц голени. Головки плюсневых костей прижимаются к тротуару, создавая импульс ускорения вперед, который заставляет туловище совершить следующий шаг.

Поскольку iPhone, который можно носить в переднем кармане брюк, прижимается к передней верхней подвздошной ости (ASIS) таза, он занимает наиболее механически выгодное место для прослушивания на теле человека. Таз действует как основной центр передвижения тела, демонстрируя трехмерное смещение при каждом шаге: вертикальные синусоидальные колебания (амплитуда: 4–5 см), латеральное перемещение в сторону несущей конечности (амплитуда: 3–4 см) и поперечный вращательный момент (амплитуда: 6–8 градусов). CoreMotion фиксирует эти связанные пространственные колебания одновременно, создавая уникальный кинематический отпечаток пальца, который устраняет практически все ложные срабатывания, не связанные с ходьбой.

Обработка сигналов и объединение датчиков: как фильтрация Калмана изолирует движение человека

Необработанные данные датчика, генерируемые акселерометром MEMS в коммерческом смартфоне, по своей сути содержат шум. Термодинамические флуктуации, механический резонанс внутреннего тактильного двигателя телефона и незначительный дрейф смещения датчика — все это ухудшает сигнал. Если приложение-шагомер попытается подсчитать шаги, просто проверяя, превышает ли ускорение произвольный порог, оно будет выдавать миллионы фантомных шагов каждый день.

Чтобы решить эту проблему, инженеры Apple CoreMotion используют усовершенствованное объединение датчиков, основанное на расширенной фильтрации Калмана (EKF) и быстром преобразовании Фурье (БПФ) спектрального разложения. Фильтр Калмана работает как средство оценки оптимального состояния: он объединяет векторы ускорения от трехосного акселерометра с данными угловой скорости от трехосного гироскопа.

• Вычитание вектора гравитации с помощью гироскопа. Акселерометр измеряет как динамическое движение человека, так и статическое гравитационное поле Земли силой 1,0 g. Используя гироскоп для отслеживания точной пространственной ориентации телефона в режиме реального времени, алгоритм создает матрицу вращения (кватернион), которая проецирует вектор гравитации Земли в локальную систему координат телефона и компенсирует его с математической точностью.
• Адаптивная оконная полосовая фильтрация. Остаточное динамическое ускорение обрабатывается адаптивным полосовым фильтром с бесконечной импульсной характеристикой (БИХ) с полосами задерживания с высоким затуханием за пределами спектра от 0,6 до 3,2 Гц. Это устраняет высокочастотные механические вибрации (например, возникающие при движении по неровному асфальту, тележкам электропоезда или стоматологическим инструментам), одновременно фильтруя сверхмедленный дрейф постоянного тока.
• Анализ автокорреляции и периодичности. Ходьба человека по своей сути является периодической. Программное обеспечение поддерживает скользящий буфер последних 10–15 секунд сигналов ускорения и выполняет функцию автокорреляции. Последовательность шагов сохраняется в памяти только после обнаружения минимум 4–6 непрерывных самоподобных периодических циклов. Если вы сделаете два случайных шага, чтобы отрегулировать положение стула и остановиться, буфер обнулится, что предотвратит ложные срабатывания.

Эта сложность алгоритмов объясняет, почему современные устройства iOS практически идеально различают преднамеренные физические упражнения и случайную вибрацию окружающей среды. В отличие от дешевых шагомеров с пристежкой или обычных смарт-браслетов, которые регистрируют шаги каждый раз, когда вы машете рукой, iPhone перед регистрацией шага требует проверенного непрерывного биомеханического сигнала походки.

Клинические лабораторные тесты: точность iPhone и Apple Watch

Один из самых распространенных мифов в сфере фитнес-технологий заключается в том, что Apple Watch, носимые на запястье, по своей сути более точны, чем iPhone. На самом деле это рецензируемые клинические исследования, проведенные физиологами-физкультурниками и опубликованные в таких журналах, как JAMA Internal Medicine и PubMed (NCBI) показывает, что карманные смартфоны часто не уступают носимым на запястье устройствам в определенных повседневных ситуациях или даже превосходят их.

Умные часы, носимые на запястье, подвержены артефактам движения руки. Повседневное нелокомотивное поведение — например, чистка зубов, нарезка овощей, энергичный набор текста на механической клавиатуре, мытье рук или жестикулирование во время разговора — может регистрировать ложноположительные «фантомные шаги» на Apple Watch. И наоборот, когда вы толкаете тележку для покупок, катаете детскую коляску или ходите с руками в карманах куртки, запястья остаются статичными, в результате чего шагомеры на запястьях занижают шаги до 25%.

Как показали данные клинического анализа походки, если носить iPhone в переднем кармане брюк, устройство будет напрямую соединено с тазовым поясом и бедренно-вертлужным суставом. Поскольку каждый шаг вперед требует вращения таза и разгибания бедра, положение кармана обеспечивает нефильтрованный биомеханический сигнал, который гораздо лучше отражает истинное смещение тела, чем свободное раскачивание конечности в пространстве.

История мобильной шагомерии: от механических маятников до микрочипов

Стремление к измерению передвижения человека имеет необычайную технологическую историю, насчитывающую более пяти столетий. Понимание того, как мы пришли к созданию современных датчиков для смартфонов, позволяет увидеть в перспективе чистую инженерную элегантность вашего iPhone.

Самые ранние известные конструкции механических шагомеров относятся к эскизам Леонардо да Винчи XV века, который разработал концепцию счетчика с зубчатой передачей, который носили на бедре для измерения расстояния, пройденного военной пехотой. Три столетия спустя, в 1780 году, швейцарский часовщик Абрахам-Луи Перреле усовершенствовал механизм карманных часов с автоподзаводом и адаптировал его в портативный шагомер. Американский государственный деятель Томас Джефферсон приобрел один из шагомеров Перреле во время своей дипломатической резиденции во Франции, постоянно носил его в кармане жилета и записывал ежедневные прогулки по Монтичелло.

В течение двух столетий механические шагомеры основывались на подпружиненном взвешенном механическом рычаге или шарикоподшипнике. Каждый раз, когда владелец делал шаг, вертикальный удар заставлял рычаг преодолевать сопротивление пружины, нажимая на спусковой механизм, который перемещал колесо аналогового одометра на одну цифру. Несмотря на свою изобретательность, эти механические устройства страдали от катастрофических отказов: наклон устройства вне оси приводил к зависанию рычага, работа приводила к хаотичному подпрыгиванию утяжеленного рычага (двойной счет шагов), а износ пружины приводил к ухудшению калибровки в течение нескольких месяцев.

Революция произошла в конце 1990-х и начале 2000-х годов с коммерциализацией методов поверхностной микрообработки на заводах по литью полупроводников. Вытравливая трехмерные механические консольные балки непосредственно на пластины монокристаллического кремния, инженеры создали емкостные акселерометры, измеряемые в микрометрах. Когда Apple объединила эти микроскопические кремниевые датчики с сопроцессором M7 в iPhone 5s, механические движущиеся части были исключены навсегда, заменив хрупкие шестерни твердотельным кремнием, который никогда не изнашивается.

Где Apple хранит данные о ваших шагах? Общие сведения о HealthKit и CMPedometer

Ваш iPhone записывает ваши шаги на двух различных уровнях программного обеспечения iOS: низкоуровневом CoreMotion CMPedometer API и репозитории HealthKit высокого уровня.

API CMPedometer (документация разработчика Apple) напрямую взаимодействует с аппаратным сопроцессором. Он обеспечивает доступ в режиме реального времени к подсчету шагов в реальном времени, мгновенному темпу (секунд на метр), частоте шагов (шагов в секунду), пройденному расстоянию и количеству пройденных лестничных маршей. Сопроцессор сохраняет до семи дней подробные записи движения с отметками времени во внутренней энергонезависимой памяти. Даже если ваш телефон выключен или аккумулятор разряжен, предыдущие действия, записанные до выключения, остаются навсегда сохраненными.

Второй уровень — это приложение Apple Health («HealthKit»). Каждые несколько минут фоновый демон «healthd» извлекает кэшированные образцы движения из сопроцессора и помещает их в вашу защищенную базу данных HealthKit под идентификатором «HKQuantityTypeIdentifierStepCount». Эта база данных служит централизованным зашифрованным хранилищем всех показателей здоровья на вашем iPhone.

Пошаговое руководство: как проверить, что ваш iPhone отслеживает шаги прямо сейчас

Чтобы убедиться, что ваш iPhone активно подсчитывает ваши шаги, выполните эту быструю четырехэтапную диагностику на своем устройстве iOS:

1. Откройте встроенное приложение «Здоровье». Найдите белый значок с розовым сердечком на главном экране или в библиотеке приложений. Нажмите, чтобы открыть его.
2. Перейдите к разделу «Сводка» или «Обзор». Коснитесь вкладки «Обзор» в правом нижнем углу, затем выберите «Активность».
3. Выберите «Шаги». коснитесь карточки показателя «Шаги». Вы увидите интерактивную гистограмму, отображающую историю ваших шагов за день, неделю, месяц и год.
4. Проверка источников данных. Прокрутите страницу до самого конца и нажмите «Источники данных и доступ». В разделе «Источники данных» вы увидите свой iPhone со значком iPhone. При нажатии на iPhone можно увидеть каждую серию шагов с отметкой времени, зарегистрированную вашим оборудованием сегодня.

Беговые дорожки и коврики для ходьбы под столом: решение для отслеживания работы сотрудников

В условиях стремительного роста удаленной работы и сидячей офисной среды миллионы специалистов вложили средства в компактные коврики для ходьбы под столом, позволяющие накапливать количество шагов во время ответа на электронную почту или участия в видеоконференциях. Однако при этом возникает серьезная дилемма шагомера: куда положить телефон, когда руки лежат на столе?

Если вы оставите свой iPhone на столе во время ходьбы по беговой дорожке под столом, он зарегистрирует ноль шагов. Если вы носите умные часы во время набора текста, ваши запястья остаются неподвижными на клавиатуре или коврике для мыши, в результате чего часы пропускают от 80% до 95% ваших шагов. Чтобы добиться 100 % точного отслеживания на прогулочной площадке без Apple Watch, используйте следующие проверенные стратегии:

• Протокол переднего кармана (рекомендуется): храните iPhone в переднем кармане брюк или кармане спортивных штанов. Когда ваши ноги передвигаются по ремню беговой дорожки, движения таза будут записываться с точностью 99 %.
• Эластичный ремешок на щиколотке или защип для носка. Если вы носите свободные шорты для тренировок или платья без карманов, вставьте iPhone в верхнюю эластичную манжету спортивного носка или закрепите его с помощью недорогого неопрена на щиколотке. Расположение лодыжки обеспечивает максимально чистый сигнал ускорения шага.
• Зажим для пояса. Используя легкий магнитный или механический зажим для пояса, расположите телефон прямо над гребнем подвздошной кости, гарантируя, что даже легкая ходьба с низкой скоростью со скоростью 1,5 мили в час будет надежно зафиксирована.

Устранение неполадок: что делать, если ваш iPhone не считает шаги

Если счетчик шагов на iPhone завис, показывает ноль шагов или не обновляется в течение дня, проблема почти никогда не связана с аппаратным сбоем. В 99% случаев переключатель конфиденциальности или фоновое ограничение iOS были случайно отключены. Вот как восстановить безупречное отслеживание шагов менее чем за две минуты:

• Исправление 1. Включите отслеживание фитнеса в настройках конфиденциальности: перейдите в Настройки > Конфиденциальность и безопасность > Движение и фитнес. Убедитесь, что для параметров Отслеживание физической активности и Здоровье установлен зеленый цвет (ВКЛ.). Если отслеживание фитнеса отключено, iOS полностью прекращает связь сопроцессора со сторонними приложениями.
• Исправление 2. Включите калибровку движения и расстояние. Откройте Настройки > Конфиденциальность и безопасность > Службы определения местоположения > Системные службы (внизу). Убедитесь, что Калибровка движения и расстояние включена. Это позволяет вашему iPhone динамически калибровать длину шага, используя периодические базовые данные GPS.
• Исправление 3. Отключайте режим крайне низкого энергопотребления во время прогулок. Хотя стандартный режим низкого энергопотребления позволяет вести фоновую регистрацию шагов, в некоторых сторонних приложениях фоновая выборка может задерживаться. Для получения обновлений в режиме реального времени держите телефон в стандартном режиме питания.
• Исправление 4. Перезапустите SpringBoard и демон healthd: выполните стандартную перезагрузку iPhone (удерживайте кнопку увеличения громкости + боковую кнопку, сдвиньте ее, чтобы выключить, и подождите 30 секунд). Это очищает все зависшие процессы-демоны, взаимодействующие с концентратором датчиков серии A.

Влияние на батарею: разряжает ли счетчик шагов батарею вашего iPhone?

Среди пользователей смартфонов широко распространено заблуждение, что постоянное отслеживание шагов разряжает аккумулятор. Пользователи ошибочно полагают, что на телефоне используется высокоточное определение местоположения по GPS или энергоемкие фоновые прослушиватели местоположения.

Это совершенно неверно. Аппаратные шагомеры полагаются исключительно на пассивные инерционные датчики (акселерометры MEMS). Акселерометры работают за счет электростатических емкостных изменений, требующих практически нулевого рабочего тока — обычно от 10 до 20 микроампер (мкА) электричества.

Для сравнения: стандартный аккумулятор iPhone 15 или 16 имеет емкость примерно от 3349 до 3561 миллиампер-часов (мАч). Вся подсистема сопроцессора движения потребляет менее 2,5 мАч в течение полного 24-часового цикла. Это составляет менее 0,07–0,1 % от общей дневной емкости аккумулятора. Если держать экран включенным всего на 45 секунд при полной яркости, потребляется больше электроэнергии, чем на 24 часа непрерывного аппаратного отслеживания шагов.

Почему миллионы пешеходов предпочитают отслеживание с помощью телефона умным часам

Хотя носимые технологии приобрели широкую популярность, миллионы людей, заботящихся о своем здоровье, сознательно выбирают подсчет шагов только с помощью телефона по определенным причинам, связанным с образом жизни, финансовыми и физиологическими причинами:

• Нулевая первоначальная стоимость носимых устройств: Apple Watch Series 9 или Ultra 2 стоят от 399 до 799 долларов США плюс ежемесячная плата за услуги сотовой связи, если применимо. Ваш iPhone уже оснащен акселерометром MEMS точно такого же уровня без каких-либо дополнительных затрат.
• Свобода от беспокойства о зарядке портативных устройств. Умные часы требуют ежедневной зарядки, и батарея часто разряжается ночью или в середине дня. Если ваши часы умрут, ваши шаги будут потеряны. Ваш iPhone уже заряжается каждую ночь, что обеспечивает непрерывное отслеживание в течение 365 дней.
• Устранение отвлекающих факторов запястья и фантомных звуков. Носимые устройства бомбардируют ваше запястье тактильными сигналами, уведомлениями по электронной почте и предупреждениями, которые отвлекают внимание. Отслеживание с помощью телефона позволяет вам наслаждаться тихими прогулками на природе без экрана, не беспокоясь о запястьях.
• Не вызывает раздражения кожи и нарушения сна. Силиконовые ремешки для часов задерживают пот и кожное сало, что часто приводит к контактному дерматиту или экземе. Отслеживание телефона позволяет полностью освободить ваши запястья.

Алгоритмический подбор игроков в дивизионе StepLeague: честная игра, нормализация ритма и обнаружение мошенничества

Одним из самых постоянных разочарований в традиционных приложениях для соревнований по ходьбе является резкое искажение таблицы лидеров. В традиционных соревнованиях по шагам офисный работник, стремящийся проходить 8000 шагов в день, помещается в ту же открытую скобку, что и марафонцы, собачники и курьеры, совершающие 35 000 шагов в день. Это разрушает боевой дух конкурента в течение 48 часов.

Чтобы устранить этот системный недостаток, StepLeague: приложение для шагомера и ходьбы разработало собственную систему подбора навыков и объемного подбора игроков в стиле Эло. Когда вы присоединяетесь к StepLeague, алгоритм анализирует ваш средний шаг за предыдущие 14 дней, полученный из Apple Health. Вас распределяют в еженедельную группу из 30 человек, состоящую исключительно из пешеходов, работающих в точном исходном объеме.

Кроме того, StepLeague реализует алгоритмическое обнаружение мошенничества для обеспечения честности конкуренции. Он анализирует постоянство частоты вращения педалей, распределение ускорения и отклонение с отметкой времени. Если пользователь пытается увеличить количество шагов, поместив свой iPhone в носок и встряхнув его или используя переключатель для электрического телефона, частота гармоник становится вопиюще неестественной (демонстрируя нулевую дисперсию ускорения и жесткую синусоидальную периодичность). Фильтр обнаружения мошенничества фиксирует аномальные данные телеметрии, игнорируя незаконные шаги и сохраняя равные условия для честных игроков.

Расширенные показатели мобильности: как iPhone отслеживает асимметрию и стабильность походки

Начиная с iOS 14 и серии iPhone 11, Apple расширила движок CoreMotion далеко за пределы простого подсчета шагов. Анализируя высокочастотный временной интервал между ударами левой и правой ногой, ваш iPhone автоматически определяет три расширенных клинических биомеханических показателя: асимметрию ходьбы, время двойной поддержки и длину шага.

Асимметрия ходьбы измеряет процент времени, в течение которого время шага левой ноги отличается от времени шага правой ногой. У здорового, непострадавшего взрослого человека асимметрия походки колеблется от 0% до 4%. Если у вас возникнет легкое растяжение связок колена, подошвенный фасциит или защемление поясничного нерва, процент асимметрии подскочит выше 10 %, что указывает на компенсаторную хромоту еще до того, как вы осознаете клиническую боль. Ваш iPhone записывает эти данные в фоновом режиме, не требуя медицинского оборудования для проверки походки.

Время двойной поддержки представляет собой процент шага при ходьбе, при котором обе ступни одновременно соприкасаются с землей. При быстрой юношеской ходьбе двойное время поддержки составляет примерно 20–25 % цикла ходьбы. По мере того, как люди стареют, страдают от неврологического ухудшения или испытывают тревогу вестибулярного баланса, время двойной поддержки увеличивается до 35% или выше, поскольку мозг пытается максимизировать стабильность. Отслеживая этот показатель наряду с ежедневным объемом шагов в StepLeague, пользователи получают бесценный продольный барометр неврологического и скелетно-мышечного здоровья.

Устойчивость при ходьбе и классификация риска падения. На iPhone 12 и более поздних моделях iOS объединяет эти показатели в подтвержденный показатель устойчивости при ходьбе, классифицируемый как «Хорошо», «Низкий» или «Очень низкий». Клинические испытания, проведенные в сотрудничестве с университетскими кафедрами ортопедии, показали, что iPhone, который носят в кармане брюк, предсказывает риск падения пожилых людей в течение последующих 12 месяцев с прогностической точностью 84 %. Это достижение когда-то было возможно только в лабораториях с многокамерным захватом движений, которые стоят десятки тысяч долларов.

Часто задаваемые вопросы об отслеживании шагомера на iPhone

Считает ли мой iPhone шаги, если он находится в рюкзаке, сумочке или сумочке?

Да, ваш iPhone продолжает считать шаги, когда он хранится в рюкзаке, сумочке, сумке через плечо или кармане куртки. Однако, поскольку свободная сумка раскачивается с частотой гармоники, отличной от прямого смещения таза, точность шага в свободной сумке немного ниже (приблизительно 93–96%) по сравнению с ношением телефона непосредственно в переднем кармане брюк (99%). Чтобы обеспечить максимальную точность во время фитнес-прогулок, держите телефон в удобном кармане или поясной сумке.

Отслеживает ли iPhone шаги, когда включен режим полета?

Да, абсолютно. Режим полета отключает только беспроводные радиомодули (Wi-Fi, Bluetooth и базовую полосу сотовой связи). Внутренний акселерометр MEMS и сопроцессор движения Apple Silicon представляют собой автономные физические компоненты, которым для измерения шагов не требуется подключение к Интернету, сигнал сотовой связи или GPS. Вы можете отслеживать шаги на отдаленных горных тропах или на борту дальнемагистральных рейсов со 100-процентной точностью.

Может ли мой iPhone считать шаги, если я толкаю детскую коляску или тележку для покупок?

Нет, пока ваш iPhone находится в кармане брюк! Это огромное преимущество отслеживания шагов iPhone перед Apple Watch. Когда вы толкаете коляску, коляску или тележку для покупок, ваши руки остаются неподвижными на руле. Apple Watch на вашем запястье будут занижать шаги на 25–40 %, поскольку не распознают поворот руки. Однако ваш iPhone в вашем кармане отслеживает непрерывные ритмичные движения ваших бедер и ног, записывая каждый шаг с идеальной точностью.

Считает ли iPhone шаги при езде на велосипеде или вождении автомобиля?

В нормальных условиях алгоритм Apple CoreMotion успешно фильтрует движение транспортных средств и обеспечивает плавное движение по дороге. Частотная характеристика вибраций дороги заметно отличается от циклического пикового ускорения человека при ходьбе от 1,5 до 2,5 Гц. Однако езда по булыжнику или езда на велосипеде по неровным внедорожным трассам для горных велосипедов могут иногда вызывать аномальную вибрацию, которая регистрирует небольшое количество ложных шагов (обычно менее 50–100 шагов в час езды).

Могу ли я использовать StepLeague, если у меня нет Apple Watch?

Да! StepLeague был разработан специально для обеспечения 100% функциональности автономного подсчета шагов на iPhone. При запуске StepLeague просто предоставьте разрешение одним касанием на подключение к Apple Health. StepLeague автоматически считывает количество шагов, подтвержденное аппаратным обеспечением вашего iPhone, в фоновом режиме и обновляет ваш рейтинг в лиге без необходимости использования какого-либо носимого устройства.

Как мой iPhone рассчитывает пройденное расстояние по шагам?

Ваш iPhone оценивает расстояние ходьбы путем умножения общего количества шагов на персонализированную длину шага. Когда вы впервые настраиваете свой iPhone, iOS оценивает длину вашего шага на основе вашего роста, введенного в Apple Health (рост умножается на стандартный биометрический коэффициент, составляющий примерно 0,415 для мужчин и 0,413 для женщин). Со временем, когда вы выходите на улицу с включенными службами геолокации, iOS динамически уточняет этот расчет с помощью GPS-маркеров расстояния, калибруя вашу точную индивидуальную длину шага.

Позволяет ли держать iPhone в руке во время отправки текстовых сообщений, чтобы он считал шаги?

Нет. Даже если ваши руки остаются относительно устойчивыми, когда вы печатаете текстовое сообщение или держите телефон перед собой во время ходьбы, вертикальная ударная волна от каждого удара пяткой движется вверх через ваш скелет, в туловище, через руки и в телефон. Высокоточный акселерометр с частотой 100 Гц определяет характер вертикального ускорения и непрерывно записывает ваши шаги.

Почему мой iPhone и iPhone моего друга показывают немного разное количество шагов во время одной и той же прогулки?

Небольшие различия (обычно от 1% до 3%) между двумя людьми, идущими бок о бок, совершенно нормальны и ожидаемы с научной точки зрения. Различия в длине шага, разная жесткость обуви, индекс массы тела (ИМТ), теснота одежды, глубина карманов и положение при ношении телефона — все это тонко влияет на то, как кинетические ударные волны передаются на внутренний акселерометр телефона. При ходьбе длиной 10 000 шагов разница в 100–200 шагов вполне соответствует порогам клинической переносимости.

Что произойдет, если я буду носить свой iPhone в кармане тяжелого зимнего пальто?

Тяжелые зимние пальто, утепленные парки и пуховики создают механическое демпфирование. Толстые слои гусиного пуха или синтетического термоватина поглощают часть кинетической ударной волны, возникающей при каждом ударе пяткой. Если шерсть длинная и свободно свисает до колен, точность остается высокой (около 95–97%). Однако если карман не закреплен и асинхронно отскакивает от бедра, могут возникнуть незначительные расхождения. Для оптимального отслеживания в холодную погоду держите iPhone во внутреннем кармане брюк или во внутреннем нагрудном кармане.

Снижает ли ходьба по мягким поверхностям, таким как песок, грязь или снег, точность подсчета шагов?

Да, ходьба по глубокому сухому песку, свежему рыхлому снегу или мягкой грязи изменяет кривую силы реакции земли. На твердом асфальте или бетоне удар пяткой создает резкий скачок замедления с большим градиентом, который акселерометру легко обнаружить. На мягком песке ступня постепенно погружается, притупляя переходный процесс торможения и расширяя кривую ускорения в более длительном временном окне. Хотя современные алгоритмы CoreMotion обучаются на профилях походки по мягкой местности и фиксируют более 94 % шагов, во время прогулки по пляжу вы можете наблюдать незначительное занижение от 3 % до 6 %.

Сколько пройденных лестничных пролетов отслеживает iPhone и как это работает?

Ваш iPhone отслеживает подъемы по лестнице с помощью встроенного микробарометра, который измеряет мельчайшие изменения атмосферного давления воздуха. В Apple Health один лестничный пролет определяется как подъем по вертикали примерно на 10 футов (3 метра), сопровождаемый одновременными шагами. Если вы поднимаетесь на лифте или едете на эскалаторе, барометр регистрирует падение давления, но поскольку акселерометр не обнаруживает одновременных шагов на двух ногах, полеты не регистрируются.

Могу ли я вручную добавлять или редактировать этапы в Apple Health, если я забыл свой телефон?

Да. Если вы пошли на 45-минутную прогулку и случайно оставили свой iPhone на тумбочке, вы можете вручную ввести предполагаемое количество шагов. Откройте приложение Apple Health, выберите «Обзор» > «Активность» > «Шаги» и нажмите «Добавить данные» в правом верхнем углу. Введите дату, время и количество шагов, затем нажмите «Добавить». Конкурирующие приложения, такие как StepLeague, четко различают этапы, проверенные аппаратным обеспечением, и вводимые вручную действия, чтобы обеспечить справедливость лиги.

Научные ссылки и клиническая литература

• Сен-Морис, П.Ф. и др. (2020). «Связь ежедневного количества шагов и интенсивности шагов со смертностью среди взрослых в США». JAMA Internal Medicine, 323(12): 1151–1160. Просмотреть знаковое исследование JAMA
• Палух А.Е. и др. (2022). «Ежедневные шаги и смертность от всех причин: метаанализ 15 международных когорт». The Lancet Public Health, 7(3): e219–e228. Читать метаанализ в The Lancet
• Apple Inc. «CMPedometer: получение и мониторинг телеметрии подсчета шагов, расстояния и частоты вращения педалей на iOS». Документация разработчика Apple. Руководство по API Apple CoreMotion
• Тюдор-Локк, К. и др. (2018). «Показатели физической активности на основе шагов и кардиометаболическое здоровье у взрослых». Спортивная медицина, 48(4): 739–753. Читать на PubMed
• Бассетт, Д.Р. и др. (2017). «Подсчет шагов: обзор аспектов измерения и пользы для здоровья». Спортивная медицина, 47(7): 1303–1315. Читать на PubMed