說起智能可穿戴設(shè)備，對(duì)于很多人來說，可穿戴設(shè)備都是充滿神秘的。下面小編就帶您了解析一下可穿戴設(shè)備，了解一下本系列介紹的第一種可穿戴設(shè)備——智能手環(huán)。

 

　　智能手環(huán)運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)功能通過重力加速傳感器實(shí)現(xiàn)。重力傳感器已是一種很成熟的技術(shù)，手機(jī)也早有應(yīng)用，比如現(xiàn)在智能手機(jī)的屏幕翻轉(zhuǎn)功能，就是通過傳感器來實(shí)現(xiàn)的。傳感器通過判斷人運(yùn)動(dòng)的動(dòng)作得到一些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，再結(jié)合用戶之前輸入的個(gè)人身體體征的基本信息，根據(jù)一些特定算法，得到針對(duì)個(gè)人的個(gè)性化監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，諸如運(yùn)動(dòng)步數(shù)、距離以及消耗的卡路里等，從而判斷運(yùn)動(dòng)的頻率和強(qiáng)度。由于每個(gè)人運(yùn)動(dòng)隨個(gè)人身體體征的不同而產(chǎn)生不同的效果，因而用戶在使用手環(huán)進(jìn)行監(jiān)測(cè)前需要在APP中錄入自己的性別、年齡、身高、體重等信息，信息自動(dòng)同步到手環(huán)中，通過傳感器監(jiān)測(cè)運(yùn)動(dòng)動(dòng)作，經(jīng)過特定算法最終實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)的功能。

　　睡眠監(jiān)測(cè)也通過相同的傳感器技術(shù)實(shí)現(xiàn)。人的睡眠按照腦電波信號(hào)可分為五個(gè)階段：入睡期、淺睡期、熟睡期、深睡期、快速動(dòng)眼期(REM)。在不同的階段人的腦電波可以迅速改變，有意思的是，重力加速傳感器并不具備直接探測(cè)腦電波的功能，所以它是將人在睡眠中動(dòng)作的幅度和頻率作為衡量睡眠的標(biāo)準(zhǔn)，來判斷睡眠處于哪個(gè)階段，手環(huán)的智能鬧鐘功能，會(huì)在快速動(dòng)眼期將用戶喚醒，“因?yàn)樵诳焖賱?dòng)眼期睡眠者會(huì)出現(xiàn)與清醒時(shí)相似的高頻低幅的腦波，比較容易喚醒，如果此時(shí)喚醒，睡眠者會(huì)感到神清氣爽，有一個(gè)很好的睡眠效果。”

　　智能手環(huán)的工作原理

　　心率：用兩個(gè)電極片(心電原理)，你網(wǎng)上查查有現(xiàn)成的方案;

　　呼吸率：可以用三維加速度傳感器(震動(dòng)原理)，不過沒什么現(xiàn)成方案，需要自己動(dòng)手做模型，震動(dòng)雜波很多，要有較好的濾波算法，做好了挺有前途的;

　　血壓：用這么簡單的方式我還不知道有什么辦法。

　　難點(diǎn)：但這個(gè)產(chǎn)品的難點(diǎn)在于，如何實(shí)現(xiàn)用一個(gè)簡單的產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)多種數(shù)據(jù)的采集而不干擾到用戶?這里的數(shù)據(jù)涉及到血壓、血糖、血氧、脈搏等數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)我們正常的測(cè)量過程是抽血測(cè)血糖血氧含量、含溫度計(jì)測(cè)量體溫、壓迫血脈測(cè)量血壓。

　　這個(gè)難題實(shí)際上是現(xiàn)在很多智能設(shè)備面臨的難題，運(yùn)動(dòng)手環(huán)還停留在通過陀螺儀獲取位置信息變化分析從運(yùn)動(dòng)到睡眠等各種復(fù)雜人體狀態(tài)的功能，數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性有限。

　　1、通過反射原理，檢測(cè)人體紅細(xì)胞的含氧量。

　　2、通過檢測(cè)脈搏傳導(dǎo)速率的方法，計(jì)算心電檢測(cè)和脈搏檢測(cè)的時(shí)間差來得到血壓信息。

　　3、通過內(nèi)外兩側(cè)的溫度感應(yīng)獲得更加準(zhǔn)確的人體溫度值。

　　4、通過代謝熱整合法，檢測(cè)到代謝長生的熱量，血氧飽和度、血流速之后，計(jì)算出血糖濃度值。

　　這個(gè)原理的最大突破是實(shí)現(xiàn)了體征數(shù)據(jù)的采集，并對(duì)人的干擾小。血壓、血糖、體溫變化值分別對(duì)高血壓患者、糖尿病患者、孕婦這幾類人群檢測(cè)自己的身體數(shù)據(jù)會(huì)很有幫助。據(jù)科研人員講，這個(gè)原理已經(jīng)通過了理論認(rèn)證，正在計(jì)劃硬件設(shè)計(jì)?，F(xiàn)在智能設(shè)備大部分瓶頸在信息獲取，如果該團(tuán)隊(duì)能夠?qū)⑦@個(gè)設(shè)想實(shí)現(xiàn)，我國將填補(bǔ)此類人體數(shù)據(jù)采集空白。

　　手環(huán)對(duì)外部運(yùn)動(dòng)感知的核心是3軸重力加速度感應(yīng)器，通過算法將其輸出的值換算成活動(dòng)量，基本原理就是計(jì)算克服重力和慣性做功的量，所以需要帶入體重這個(gè)量參與計(jì)算，現(xiàn)在而今琳瑯滿目的智能手環(huán)，不管品牌型號(hào)都是同步的時(shí)候外部傳入的用戶自己設(shè)定的體重。公式可以參考運(yùn)動(dòng)專業(yè)的一些論文。另外手環(huán)有個(gè)特殊的地方是只能戴在單側(cè)的手上，所以算法比普通的預(yù)設(shè)用戶會(huì)佩戴在人體重心處的設(shè)備會(huì)有所不同，需要經(jīng)過特殊算法來糾正。關(guān)于陀螺儀的算法，我們之前的文章已有介紹，請(qǐng)參閱。

　　賽億方案十年電子產(chǎn)品硬件及嵌入式軟件開發(fā)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，累計(jì)開發(fā)產(chǎn)品電子應(yīng)用設(shè)計(jì)完成5000多個(gè)方案設(shè)計(jì);目前為客戶提供理念超前的手機(jī)app開發(fā)、智能家居系統(tǒng)、電子技術(shù)、電子線路設(shè)計(jì)、PCB設(shè)計(jì)、電路板設(shè)計(jì)、單片機(jī)技術(shù)、智能控制、嵌入式系統(tǒng)等。如有產(chǎn)品方案開發(fā)意向，期待您的來訪。