智能手機探案記

鄭博瑋

又是元旦時節(jié)，熱鬧喜慶的氣氛洋溢在每一條街道和每一個家庭里。

“爸爸，今年給我準備了什么新年禮物啊？”果兒對著爸爸撒嬌。

“這次的禮物可不是那么簡單就能拿到的?！卑职置麅旱念^，“需要你動點腦子?！?/p>

爸爸微笑著拿出一張紙，上面畫著一個黑白相間的奇怪的圖形，“秘密就在這個圖形里面?！?/p>

果兒看著這張紙百思不得其解，只好拿著去找她的好朋友曉琳。曉琳一眼就認出這是一個二維碼，只要一個智能手機就能知道里面隱藏的信息，但是她倆都沒有這種手機，于是她們決定去找喜愛數(shù)碼產品的王叔叔借一個。

路上滿是積雪，果兒邊走邊哈著氣問曉琳：“什么是智能手機？和我們以前用的手機有什么差別嗎？”

智能手機的定義

很多人可能認為智能手機的概念是美國蘋果公司最先提出的，其實不然。智能手機是的興起要回溯到20世紀末葉，手機巨頭美國摩托羅拉公司在1999年推出了一款名為天拓A6188的手機，它是全球第一部具有觸摸屏的手機，正是現(xiàn)在如日中天的智能手機的鼻祖。隨后，智能手機飛速發(fā)展，關注于用戶體驗的蘋果公司更是將整個行業(yè)推向了高潮。

智能手機已經日益普及，其發(fā)展也日新月異，多種品牌的手機紛紛登場，讓我們的生活變得更加方便有趣，多姿多彩。我們幾乎每天都在接觸智能手機，但是什么樣的手機才能稱為是智能手機，相信很多人都不能說出個所以然來。

智能手機的英文名稱叫Smartphone，這種手機是一個功能強大的綜合性個人手持終端設備，除了具備基本通話功能外，它還具有開放獨立的操作系統(tǒng)，可以由用戶自行安裝軟件、游戲等第三方服務商提供的程序，通過此類程序不斷對手機的功能進行擴充，并可以通過通信網絡來實現(xiàn)無線網絡接入。簡單來說，智能手機就像一個微型的個人電腦，實際上它就是從掌上電腦演變而來的，操作系統(tǒng)就是它的靈魂，但是它所使用的操作系統(tǒng)和個人電腦上常見的操作系統(tǒng)有很大的不同，常見的有Android系統(tǒng)和iOS系統(tǒng)。

兩人來到王叔叔的家里，發(fā)現(xiàn)他的房間里擺滿了各種數(shù)碼產品，各式各樣，琳瑯滿目?！澳銈儍蓚€小姑娘怎么想起來看我來了？”王叔叔笑著問道。果兒和曉琳說出了來這兒的目的，王叔叔點點頭，從身后的抽屜里找出了一個高級的智能手機遞給她們，果兒開心地接過，可是任她用手指在手機屏幕上用力地劃，卻發(fā)現(xiàn)怎么也打不開手機的鎖屏界面。

“這個手機是不是壞了？”果兒嘟囔著。

手機觸摸技術

智能手機最醒目的亮點就是觸摸屏技術，它將人們從按鍵中解脫出來，帶來良好的用戶體驗。觸摸屏技術有多種，比較常見的有電阻式觸摸屏和電容式觸摸屏。

電阻式觸摸屏采用復合薄膜加上玻璃的結構，薄膜和玻璃相鄰的一面都涂有ITO（納米銦錫金屬氧化物）涂層，ITO具有很好的導電性和透明性，在兩層涂層之間有許多細小（小于千分之一厘米）的透明隔離點把它們隔開絕緣。當進行觸摸操作時，薄膜的ITO涂層會和玻璃的ITO涂層發(fā)生接觸，經由感應器傳出相應的電信號，通過處理器的運算即可得知觸摸點的具體位置。

電容式觸摸屏則是在玻璃屏幕上鍍一層透明的薄膜體層，并且在四邊均鍍上狹長的電極，從而在導體內形成一個低電壓交流電場。它利用人體的電流感應進行工作，當手指觸摸薄膜體層時，手指和觸摸屏表面會形成一個耦合電容，四邊電極發(fā)出的電流會流向接觸點，其強弱與手指到四個電極的距離成正比，控制器便會根據(jù)電流的情況精確計算出觸摸點的位置信息。

這兩種技術各有利弊，目前市面上的智能手機絕大多數(shù)采用的都是電容式觸摸屏。

這個手機的觸摸屏是電容式的，因為冬天，果兒帶著手套，人體未能和手機屏幕直接接觸，所以才沒法進行操作。雖然很冷，但是為了禮物，果兒還是豁出去了，她脫下手套，打開了手機界面，按照曉琳的指導用攝像頭對著爸爸給的二維碼圖片進行掃描操作，不一會手機屏幕上跳出一段視頻。

視頻里，果兒的爸爸笑瞇瞇地說：“果兒真厲害，這么快就找到了二維碼里面隱藏的信息?！?/p>

二維碼

相信很多人都有用手機掃描二維碼的經歷，二維碼可以說為網絡瀏覽、下載、在線視頻、網上購物、網上支付等提供了方便的入口。但是，這些奇形怪狀的黑白圖是怎么隱藏信息的呢？

我們去商場時，會看到售貨員用掃描器讀取商品的條形碼以獲取商品信息，這種條形碼被稱為一維碼。一維碼由一組黑白相間、寬度不同的條狀符號組成，它利用某種規(guī)律記錄信息，而相應的設備則可以解讀出來。二維碼的工作原理建立在一維碼的基礎之上，但是卻擴展到了橫向和縱向兩個方向之上，并用黑白相間的圖形來記錄信息。二維碼生成之后，也需要用專門的解碼器來進行解碼，一般分為硬解碼和軟解碼。硬解碼是指探頭抓取圖形之后用軟件直接解碼，軟解碼則是通過抓取圖形之后傳送到二維碼庫里去對比解碼。

比起一維碼，二維碼的信息容量更大，并且具有良好的糾錯功能，即使部分被覆蓋或丟失，掃描設備依然能夠識別出其記錄的完整信息。通常我們所看到的二維碼都是黑色的，但事實上彩色的二維碼生成技術也并不復雜，且備受年輕人的喜愛。

“你離禮物很近了，但還需要一些努力?！币曨l里，爸爸突然嚴肅起來。

“狡猾的爸爸！”果兒有些惱怒地說，曉琳在一旁笑出聲來。

“果兒，你平時缺少運動，只要你能跳20下就會拿到下一個線索。”

“強人所難?！惫麅嚎嘀槪翱墒前职衷趺粗牢业降子袥]有跳呢？”

“因為智能手機能夠感應吶。”曉琳說，“它能知道我們在做什么?！?/p>

重力感應和加速度傳感器

智能手機之所以受到大家的歡迎，與其具有的娛樂功能分不開，而這歸根結底在于它里面集成的各類傳感器。傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，從而得知當前手機的狀態(tài)。其中大家平時接觸得比較多的要數(shù)重力傳感器和加速度傳感器。

重力傳感器是出現(xiàn)得比較早的手機傳感器，它是基于壓電效應的原理來工作的。壓電效應是指對于某類晶體，施加在晶體上的外力會改變晶體的極化狀態(tài)從而產生電壓。所以，根據(jù)這個原理，反過來可以通過測量電壓的大小來知道施加在晶體上的外力的情況。實際工作中，重力傳感器就是通過測量內部一片重物的重力在正交的兩個方向的分力值來判別水平方向，從而實現(xiàn)相應的功能的，比如說手機的橫豎屏幕切換、平衡球、翻轉靜音等。

加速度傳感器是另一個非常重要的傳感器，與重力傳感器不同，它測量的是手機的加速力，也就是手機在加速過程中作用在物體上的力。通過分析加速力，加速度傳感器可以計算出手機的移動方式、靜態(tài)姿態(tài)以及運動方向等，這大大增強了智能手機的實用性。手機的甩歌功能、微信中的搖一搖等，還有很多游戲中的動作感知都是利用它來實現(xiàn)的。

為了新年禮物，果兒拿著手機認真在原地跳了20下，累得氣喘吁吁，滿臉是汗，這時手機里突然跳出一串數(shù)字?！斑@是什么？”曉琳這回也沒轍了。“是坐標?！惫麅簠s馬上解開了這道謎，當然主要因為爸爸前幾天教會了她這個知識，看來爸爸是“早有預謀”了，“這個數(shù)字代表著經度和緯度，看來我的禮物應該就在那里了?？墒俏覀冊撛趺慈ツ抢锬兀俊?/p>

“用手機里的導航軟件?。　睍粤照f。

手機定位

簽到、微博定位、地圖導航，相信很多人都使用過智能手機強大的導航定位功能，但是它是怎么實現(xiàn)的呢？目前手機上廣泛使用的定位技術分別是GPS定位技術和基站定位技術。

GPS定位技術其實早已有之，汽車上使用的導航儀即是基于此原理工作的，智能手機現(xiàn)在也集成了GPS功能模塊。該模塊基于美國運營的全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)運作，這個系統(tǒng)由24顆距離地面1.2萬千米的衛(wèi)星組成，它們以12小時的周期環(huán)繞地球運行。這些GPS衛(wèi)星不斷向地球發(fā)射包含時間、衛(wèi)星點位等重要參數(shù)的信息，被手機接收到后，手機會利用多個衛(wèi)星在同一時間發(fā)出的信號到達的先后順序及時差計算出手機到各個衛(wèi)星的距離，然后利用三維坐標中的距離公式進行計算，從而得到手機所在位置的經緯度。

而基站定位技術則基于蜂窩移動通信技術。移動通信網絡是由許多基站構成的，每個基站覆蓋一個正六邊形區(qū)域，每個正六邊形區(qū)域稱為一個小區(qū)，從而形成酷似蜂窩的網絡。手機的通話功能即是通過這些基站實現(xiàn)的。當需要定位時，智能手機中的相關軟件可以知道手機當前所在區(qū)域的基站，而基站的位置是固定的，軟件只要計算出手機相對基站的方位，經過一些處理即可得到當前所在的位置。但是這種技術相對于GPS定位而言，精確度上要差很多。

她們輸入果兒爸爸給的坐標，按照手機導航軟件的提示，兩人在街道上左拐右拐，終于停在了一個商店前。

“這里是？”果兒抬起頭，突然興奮地跳起來，“寵物商店?！?/p>

店門突然打開，爸爸和媽媽一起走了出來，媽媽過來牽著果兒。

“果兒越來越聰明了，這么快就找到了這里。”爸爸開心地說，“你不是一直想要個寵物嗎？你可以在這里隨便挑一個，這就是你的新年禮物?！?/p>

“真的嗎？”果兒拉著她的好朋友兼軍師曉琳，歡快地跑進寵物店，對著滿屋的寵物挑選起來……

智能手機的發(fā)展風起云涌，各種技術也在不斷推陳出新。功能的日益強大、人性化的服務、豐富的應用以及續(xù)航能力的加強是未來智能手機比拼的重點?？梢韵嘈牛诓痪玫膶?，更多、更精彩的手機功能將會融入人們的日常生活之中。