智能手机探案记

郑博玮

又是元旦时节，热闹喜庆的气氛洋溢在每一条街道和每一个家庭里。

“爸爸，今年给我准备了什么新年礼物啊？”果儿对着爸爸撒娇。

“这次的礼物可不是那么简单就能拿到的。”爸爸摸着果儿的头，“需要你动点脑子。”

爸爸微笑着拿出一张纸，上面画着一个黑白相间的奇怪的图形，“秘密就在这个图形里面。”

果儿看着这张纸百思不得其解，只好拿着去找她的好朋友晓琳。晓琳一眼就认出这是一个二维码，只要一个智能手机就能知道里面隐藏的信息，但是她俩都没有这种手机，于是她们决定去找喜爱数码产品的王叔叔借一个。

路上满是积雪，果儿边走边哈着气问晓琳：“什么是智能手机？和我们以前用的手机有什么差别吗？”

智能手机的定义

很多人可能认为智能手机的概念是美国苹果公司最先提出的，其实不然。智能手机是的兴起要回溯到20世纪末叶，手机巨头美国摩托罗拉公司在1999年推出了一款名为天拓A6188的手机，它是全球第一部具有触摸屏的手机，正是现在如日中天的智能手机的鼻祖。随后，智能手机飞速发展，关注于用户体验的苹果公司更是将整个行业推向了高潮。

智能手机已经日益普及，其发展也日新月异，多种品牌的手机纷纷登场，让我们的生活变得更加方便有趣，多姿多彩。我们几乎每天都在接触智能手机，但是什么样的手机才能称为是智能手机，相信很多人都不能说出个所以然来。

智能手机的英文名称叫Smartphone，这种手机是一个功能强大的综合性个人手持终端设备，除了具备基本通话功能外，它还具有开放独立的操作系统，可以由用户自行安装软件、游戏等第三方服务商提供的程序，通过此类程序不断对手机的功能进行扩充，并可以通过通信网络来实现无线网络接入。简单来说，智能手机就像一个微型的个人电脑，实际上它就是从掌上电脑演变而来的，操作系统就是它的灵魂，但是它所使用的操作系统和个人电脑上常见的操作系统有很大的不同，常见的有Android系统和iOS系统。

两人来到王叔叔的家里，发现他的房间里摆满了各种数码产品，各式各样，琳琅满目。“你们两个小姑娘怎么想起来看我来了？”王叔叔笑着问道。果儿和晓琳说出了来这儿的目的，王叔叔点点头，从身后的抽屉里找出了一个高级的智能手机递给她们，果儿开心地接过，可是任她用手指在手机屏幕上用力地划，却发现怎么也打不开手机的锁屏界面。

“这个手机是不是坏了？”果儿嘟囔着。

手机触摸技术

智能手机最醒目的亮点就是触摸屏技术，它将人们从按键中解脱出来，带来良好的用户体验。触摸屏技术有多种，比较常见的有电阻式触摸屏和电容式触摸屏。

电阻式触摸屏采用复合薄膜加上玻璃的结构，薄膜和玻璃相邻的一面都涂有ITO（纳米铟锡金属氧化物）涂层，ITO具有很好的导电性和透明性，在两层涂层之间有许多细小（小于千分之一厘米）的透明隔离点把它们隔开绝缘。当进行触摸操作时，薄膜的ITO涂层会和玻璃的ITO涂层发生接触，经由感应器传出相应的电信号，通过处理器的运算即可得知触摸点的具体位置。

电容式触摸屏则是在玻璃屏幕上镀一层透明的薄膜体层，并且在四边均镀上狭长的电极，从而在导体内形成一个低电压交流电场。它利用人体的电流感应进行工作，当手指触摸薄膜体层时，手指和触摸屏表面会形成一个耦合电容，四边电极发出的电流会流向接触点，其强弱与手指到四个电极的距离成正比，控制器便会根据电流的情况精确计算出触摸点的位置信息。

这两种技术各有利弊，目前市面上的智能手机绝大多数采用的都是电容式触摸屏。

这个手机的触摸屏是电容式的，因为冬天，果儿带着手套，人体未能和手机屏幕直接接触，所以才没法进行操作。虽然很冷，但是为了礼物，果儿还是豁出去了，她脱下手套，打开了手机界面，按照晓琳的指导用摄像头对着爸爸给的二维码图片进行扫描操作，不一会手机屏幕上跳出一段视频。

视频里，果儿的爸爸笑眯眯地说：“果儿真厉害，这么快就找到了二维码里面隐藏的信息。”

二维码

相信很多人都有用手机扫描二维码的经历，二维码可以说为网络浏览、下载、在线视频、网上购物、网上支付等提供了方便的入口。但是，这些奇形怪状的黑白图是怎么隐藏信息的呢？

我们去商场时，会看到售货员用扫描器读取商品的条形码以获取商品信息，这种条形码被称为一维码。一维码由一组黑白相间、宽度不同的条状符号组成，它利用某种规律记录信息，而相应的设备则可以解读出来。二维码的工作原理建立在一维码的基础之上，但是却扩展到了横向和纵向两个方向之上，并用黑白相间的图形来记录信息。二维码生成之后，也需要用专门的解码器来进行解码，一般分为硬解码和软解码。硬解码是指探头抓取图形之后用软件直接解码，软解码则是通过抓取图形之后传送到二维码库里去对比解码。

比起一维码，二维码的信息容量更大，并且具有良好的纠错功能，即使部分被覆盖或丢失，扫描设备依然能够识别出其记录的完整信息。通常我们所看到的二维码都是黑色的，但事实上彩色的二维码生成技术也并不复杂，且备受年轻人的喜爱。

“你离礼物很近了，但还需要一些努力。”视频里，爸爸突然严肃起来。

“狡猾的爸爸！”果儿有些恼怒地说，晓琳在一旁笑出声来。

“果儿，你平时缺少运动，只要你能跳20下就会拿到下一个线索。”

“强人所难。”果儿苦着脸，“可是爸爸怎么知道我到底有没有跳呢？”

“因为智能手机能够感应呐。”晓琳说，“它能知道我们在做什么。”

重力感应和加速度传感器

智能手机之所以受到大家的欢迎，与其具有的娱乐功能分不开，而这归根结底在于它里面集成的各类传感器。传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，从而得知当前手机的状态。其中大家平时接触得比较多的要数重力传感器和加速度传感器。

重力传感器是出现得比较早的手机传感器，它是基于压电效应的原理来工作的。压电效应是指对于某类晶体，施加在晶体上的外力会改变晶体的极化状态从而产生电压。所以，根据这个原理，反过来可以通过测量电压的大小来知道施加在晶体上的外力的情况。实际工作中，重力传感器就是通过测量内部一片重物的重力在正交的两个方向的分力值来判别水平方向，从而实现相应的功能的，比如说手机的横竖屏幕切换、平衡球、翻转静音等。

加速度传感器是另一个非常重要的传感器，与重力传感器不同，它测量的是手机的加速力，也就是手机在加速过程中作用在物体上的力。通过分析加速力，加速度传感器可以计算出手机的移动方式、静态姿态以及运动方向等，这大大增强了智能手机的实用性。手机的甩歌功能、微信中的摇一摇等，还有很多游戏中的动作感知都是利用它来实现的。

为了新年礼物，果儿拿着手机认真在原地跳了20下，累得气喘吁吁，满脸是汗，这时手机里突然跳出一串数字。“这是什么？”晓琳这回也没辙了。“是坐标。”果儿却马上解开了这道谜，当然主要因为爸爸前几天教会了她这个知识，看来爸爸是“早有预谋”了，“这个数字代表着经度和纬度，看来我的礼物应该就在那里了。可是我们该怎么去那里呢？”

“用手机里的导航软件啊！”晓琳说。

手机定位

签到、微博定位、地图导航，相信很多人都使用过智能手机强大的导航定位功能，但是它是怎么实现的呢？目前手机上广泛使用的定位技术分别是GPS定位技术和基站定位技术。

GPS定位技术其实早已有之，汽车上使用的导航仪即是基于此原理工作的，智能手机现在也集成了GPS功能模块。该模块基于美国运营的全球卫星定位系统运作，这个系统由24颗距离地面1.2万千米的卫星组成，它们以12小时的周期环绕地球运行。这些GPS卫星不断向地球发射包含时间、卫星点位等重要参数的信息，被手机接收到后，手机会利用多个卫星在同一时间发出的信号到达的先后顺序及时差计算出手机到各个卫星的距离，然后利用三维坐标中的距离公式进行计算，从而得到手机所在位置的经纬度。

而基站定位技术则基于蜂窝移动通信技术。移动通信网络是由许多基站构成的，每个基站覆盖一个正六边形区域，每个正六边形区域称为一个小区，从而形成酷似蜂窝的网络。手机的通话功能即是通过这些基站实现的。当需要定位时，智能手机中的相关软件可以知道手机当前所在区域的基站，而基站的位置是固定的，软件只要计算出手机相对基站的方位，经过一些处理即可得到当前所在的位置。但是这种技术相对于GPS定位而言，精确度上要差很多。

她们输入果儿爸爸给的坐标，按照手机导航软件的提示，两人在街道上左拐右拐，终于停在了一个商店前。

“这里是？”果儿抬起头，突然兴奋地跳起来，“宠物商店。”

店门突然打开，爸爸和妈妈一起走了出来，妈妈过来牵着果儿。

“果儿越来越聪明了，这么快就找到了这里。”爸爸开心地说，“你不是一直想要个宠物吗？你可以在这里随便挑一个，这就是你的新年礼物。”

“真的吗？”果儿拉着她的好朋友兼军师晓琳，欢快地跑进宠物店，对着满屋的宠物挑选起来……

智能手机的发展风起云涌，各种技术也在不断推陈出新。功能的日益强大、人性化的服务、丰富的应用以及续航能力的加强是未来智能手机比拼的重点。可以相信，在不久的将来，更多、更精彩的手机功能将会融入人们的日常生活之中。