動(dòng)感硅片--在下一代傳感器的作用下，高爾夫球桿、網(wǎng)球拍和 棒球棒會(huì)比以往更加智能。
一名高爾夫球手站在危險(xiǎn)的沙坑中，正在認(rèn)真思考如何在盯著高爾夫球的同時(shí)平衡自己的身體。為此，他進(jìn)行了幾次揮桿練習(xí)。如果揮桿幅度太大，桿會(huì)打在地上，失去另一次推球的機(jī)會(huì)。這是一次頗有難度的擊球，但是這名球手毫不猶豫地?fù)]動(dòng)了球桿。事實(shí)上，他的球桿里嵌入了一種微電子機(jī)械系統(tǒng)（MEMS）設(shè)備，這種微型機(jī)器中元件的厚度僅相當(dāng)于人的一根頭發(fā)的直徑。這些設(shè)備并不會(huì)幫助球手揮桿，但球手可以利用它們對(duì)揮桿動(dòng)作進(jìn)行分析并練習(xí)擊球。這一次，球手或許會(huì)成功。
智能手機(jī)和可穿戴設(shè)備的大規(guī)模普及降低了MEMS設(shè)備的成本。MEMS設(shè)備包括加速度計(jì)、陀螺儀、磁力計(jì)和壓力傳感器。這些微小的芯片有助于計(jì)算步數(shù)、跟蹤消耗的熱量和監(jiān)測心率。數(shù)據(jù)當(dāng)然是有用的，這些設(shè)備可以讓使用者變得更加積極、敏捷，但是實(shí)際上它們并沒有提高擊球、出拳或踢球的水平。要做到這一點(diǎn)，意味著要將傳感器從手腕轉(zhuǎn)移到運(yùn)動(dòng)裝備上，這是大勢(shì)所趨，很快就將實(shí)現(xiàn)。事實(shí)上，現(xiàn)在就可以購買那些帶有傳感器的裝備來提高運(yùn)動(dòng)時(shí)的表現(xiàn)。除高爾夫外，網(wǎng)球、棒球、拳擊和足球等運(yùn)動(dòng)同樣適用。
運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)往往十分復(fù)雜，與跟蹤步數(shù)相比，測量這些運(yùn)動(dòng)需要更多的指標(biāo)。以劃船為例：要判斷槳手在劃船過程中抓、劃、放和復(fù)位各階段的效率，需要跟蹤槳手的腿部、后背和胳膊的運(yùn)動(dòng)。如果要分析棒球運(yùn)動(dòng)員的揮棒動(dòng)作，則需要考慮旋轉(zhuǎn)角度和揮棒速度。
載有傳感器的運(yùn)動(dòng)器材目前的繁榮是傳感器價(jià)格大幅降低和技術(shù)發(fā)展（多個(gè)傳感器數(shù)據(jù)整合變得容易）的產(chǎn)物。過去，實(shí)時(shí)合成來自多個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)輸出信號(hào)簡直是個(gè)噩夢(mèng)。盡管需求很明確，但如何能夠理解飛速傳入通用處理器的數(shù)據(jù)流（即所謂的傳感器融合），確實(shí)是開發(fā)這類運(yùn)動(dòng)/訓(xùn)練產(chǎn)品的實(shí)際障礙。
過去幾年，許多公司推出了有關(guān)傳感器融合的現(xiàn)成技術(shù)。目前，設(shè)計(jì)工程師可以利用第三方線性加速度算法來測量通過x、y和z軸的運(yùn)動(dòng)，而無須從頭開始開發(fā)一種測量線性加速度（例如測量踢球或打球速度）的算法。
傳感器的軟硬件融合還有另一個(gè)棘手的任務(wù)：管理功耗。如果想避免頻繁地為智能球、球棒、拳擊手套、網(wǎng)球拍或高爾夫球桿充電，這是一個(gè)關(guān)鍵問題。例如，這些系統(tǒng)可能會(huì)在不使用時(shí)關(guān)閉一個(gè)特別耗電的陀螺儀，同時(shí)將工作分配給效率最高的傳感器（如加速度計(jì)，或是加速度計(jì)和磁力計(jì)），以代替陀螺儀（如果替代品可以完成相應(yīng)工作的話）。
傳感器制造商和制造處理傳感器數(shù)據(jù)工具的公司均認(rèn)同傳感器融合是一個(gè)不錯(cuò)的想法。他們以不同的方式解決了實(shí)施方面的困難，并創(chuàng)建了一系列從非常專有到基本開放的系統(tǒng)。
在專有化方面，傳感器和MEMS制造商（例如模擬器件公司、博世傳感器公司、飛思卡爾公司、應(yīng)美盛公司、Kionix公司和意法半導(dǎo)體公司等）都將自己的獨(dú)家傳感器融合算法（例如博世傳感器公司的Sensortec BN0055）運(yùn)行在自己公司開發(fā)的包括傳感器和一個(gè)微控制器的芯片中。其中一些制造商還提供可以在其他硬件上運(yùn)行的應(yīng)用程序接口，但只能與一家公司的傳感器品牌兼容。傳感器-微控制器組合芯片允許數(shù)據(jù)批處理，這意味著傳感器讀數(shù)將被存儲(chǔ)在緩沖器中，直至應(yīng)用程序處理器被喚醒。這種節(jié)能機(jī)制是傳感器融合的一大好處。
山頂實(shí)驗(yàn)室、PNI Sensor和QuickLogic公司采取了一種更為靈活的方式，它們開發(fā)了獨(dú)立的傳感器融合協(xié)處理器，可兼容不同傳感器制造商的芯片。這些硬件-軟件系統(tǒng)輪詢傳感器數(shù)據(jù)，將其推送到自己的低功耗協(xié)處理器，并采用專有算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理。
裝 備
下面選取了幾個(gè)載有傳感器的運(yùn)動(dòng)裝備，顯示了被測量、分析和影響的運(yùn)動(dòng)種類。所列產(chǎn)品只是典型示例，并不代表它們是每個(gè)運(yùn)動(dòng)類別中唯一可用的品牌。后續(xù)將定期發(fā)布更多來自知名企業(yè)和創(chuàng)業(yè)公司的產(chǎn)品。
網(wǎng) 球
制造商：索尼公司
裝備：索尼智能網(wǎng)球傳感器
傳感器：三軸運(yùn)動(dòng)跟蹤傳感器和振動(dòng)傳感器
跟蹤內(nèi)容：擊球類型（發(fā)球、扣殺、正手截?fù)簟⒎词纸負(fù)簟⒄稚闲颉⒎词稚闲颉⒄窒髑颉⒎词窒髑颍蛩伲瑩]拍速度，球的旋轉(zhuǎn)和沖擊點(diǎn)；擊球數(shù)據(jù)可通過視頻方式收錄在智能手機(jī)里
原理：附著在與之相兼容的網(wǎng)球拍的手柄端。
商業(yè)化情況：2014年5月在日本發(fā)布，2015年在美國發(fā)布
200美元
拳 擊
制造商：亞禮得
裝備：Corner
傳感器：三軸加速計(jì)
跟蹤內(nèi)容：出拳類型（猛擊、交叉、勾拳，直擊）、速度、力量、命中/錯(cuò)失率、阻擋、組合、猛擊率、步速
原理：在拳擊手的裹手布上安裝一個(gè)小小的芯片，外面套上拳擊手套。其搭載的微處理器負(fù)責(zé)分析加速度計(jì)數(shù)據(jù)，以檢測出拳并提取每次出拳軌跡的關(guān)鍵特征。隨后，設(shè)備通過藍(lán)牙將數(shù)據(jù)傳給智能裝置進(jìn)行展示并存儲(chǔ)，從而創(chuàng)建拳擊手在每個(gè)回合、每段時(shí)間、每周和每月訓(xùn)練時(shí)的表現(xiàn)影像。
商業(yè)化情況：2016年1月發(fā)布，將于2016年8月出貨
70美元/雙
籃 球
制造商：威爾遜運(yùn)動(dòng)產(chǎn)品公司
裝備：威爾遜X連接籃球
傳感器：三軸加速度計(jì)
跟蹤內(nèi)容：投中的球和未投中的球
原理：機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)所開發(fā)的算法會(huì)根據(jù)加速度計(jì)的數(shù)據(jù)檢測投中和錯(cuò)失的球。該裝備需要標(biāo)準(zhǔn)高度環(huán)網(wǎng)，通過藍(lán)牙技術(shù)與智能設(shè)備進(jìn)行信息傳遞；電池不可更換，可以追蹤至少1萬個(gè)投球。
商業(yè)化情況：目前已在美國上市，2016年3月底在加拿大上市
新產(chǎn)品：威爾遜X連接足球
跟蹤內(nèi)容：投擲距離、速度、螺旋效率以及是否接住球或丟球
200美元
棒 球、壘 球
制造商：Diamond Kinetics tennis
裝備：揮棒追蹤器
傳感器：三軸加速度計(jì)和三軸陀螺儀
跟蹤內(nèi)容：15個(gè)不同的揮棒指標(biāo)，包括力量、速度、效率以及在擊球區(qū)域球棒移動(dòng)的距離
原理：安裝在球棒底部，每秒捕捉1.1萬個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，實(shí)時(shí)分析揮棒相關(guān)的數(shù)據(jù)；同時(shí)通過藍(lán)牙連接移動(dòng)設(shè)備與教練共享信息。
商業(yè)化情況：2014年發(fā)布，現(xiàn)已上市
150美元
作者：Karen Lightman
