隨著科技的進步，手機功能越來越強大，手機中的指南針大家都不陌生。通過指南針我們可以準確判斷方向。那么，它是如何做到的呢？

首先，我們來看看傳統(tǒng)指南針是如何“指南”的。地理南北極與地磁南北極相反，地磁的南極在地理的北極附近，地磁的北極在地理的南極附近。傳統(tǒng)指南針就是一塊小磁鐵，因此指南針的北極會被地磁的南極吸引，而指向地理的北極，同理指南針的南極指向地理的南極。所以，從本質(zhì)上說，指南針顯示的其實是地磁場的方向。

目前，手機中內(nèi)置的指南針，更準確的說，應(yīng)該稱之為“電子羅盤”，它是一種基于霍爾效應(yīng)的磁傳感器，可以測量地磁場的方向，進而為我們指示地理南北極。

霍爾效應(yīng)是電磁效應(yīng)的一種。當電流垂直于外磁場通過半導體時，載流子發(fā)生偏轉(zhuǎn)，垂直于電流和磁場的方向會產(chǎn)生一個附加電場，從而在半導體的兩端產(chǎn)生電勢差，這一現(xiàn)象就是霍爾效應(yīng)，這個電勢差也被稱為霍爾電勢差。

電流方向、磁場方向、電場方向滿足左手定則，所以當已知電流方向，手機又測得附加電場方向，就可以算出磁場方向。在電流和磁場一定時，霍爾效應(yīng)的強弱與導體在磁場中的方位有關(guān)，導體與磁場的夾角越大，霍爾效應(yīng)越強。

由于我們的手機不單單平行于地面使用，所以，還需要在三維空間內(nèi)找到地球磁場的方向，因此目前手機的電子羅盤基本都是三軸的，即結(jié)合重力（加速度）傳感器，在三維空間內(nèi)測算出磁場方向。

或許有人會問，現(xiàn)在手機都有GPS定位功能了，還有必要裝個“電子羅盤”嗎？其實很有必要，如果在深山老林或大廈林立的地方，衛(wèi)星信號將變得微弱，手機很可能會失去GPS信號，而地球磁場是無處不在的。

另外，如果我們處于靜止或是非常緩慢移動的狀態(tài)，GPS只能判斷我們所處的位置，并不能指示方向，打開導航地圖會發(fā)現(xiàn)你所在位置顯示是一個小圓點。而裝有電子羅盤的手機圓點周圍會顯示箭頭，可以隨著手機的方位旋轉(zhuǎn)。因此，“電子羅盤”并不是可有可無的傳感器，它是GPS定位的重要補充。

不過，電子羅盤雖然強大，卻也有它的缺點，它容易收到周圍磁場環(huán)境的影響。比如，有時當你打開指南針后，會發(fā)現(xiàn)指針不停的旋轉(zhuǎn)，手機會提示你進行校正。這就是因為手機周圍的磁場環(huán)境過于復雜而產(chǎn)生紊亂了，必須要進行手動校正，校正原理就是通過其它傳感器捕捉手機運動，同時記錄各方向的磁場數(shù)據(jù)。具體操作非常簡單，我們只需要揮動幾下手機，就可以解決磁場問題了。

本文由北京郵電大學計算機科學與技術(shù)研究專業(yè)副教授張忠寶進行科學性把關(guān)。

(責編：王紹紹、張希)