解析2018年可穿戴设备--智能手环的结构?

　   说起智能可穿戴设备，对于很多人来说，可穿戴设备都是充满神秘的。下面小编就带您了解析一下可穿戴设备，了解一下本系列介绍的第一种可穿戴设备——智能手环。

 

　　智能手环运动监测功能通过重力加速传感器实现。重力传感器已是一种很成熟的技术，手机也早有应用，比如现在智能手机的屏幕翻转功能，就是通过传感器来实现的。传感器通过判断人运动的动作得到一些基础数据，再结合用户之前输入的个人身体体征的基本信息，根据一些特定算法，得到针对个人的个性化监测数据，诸如运动步数、距离以及消耗的卡路里等，从而判断运动的频率和强度。由于每个人运动随个人身体体征的不同而产生不同的效果，因而用户在使用手环进行监测前需要在APP中录入自己的性别、年龄、身高、体重等信息，信息自动同步到手环中，通过传感器监测运动动作，经过特定算法最终实现运动监测的功能。

　　睡眠监测也通过相同的传感器技术实现。人的睡眠按照脑电波信号可分为五个阶段：入睡期、浅睡期、熟睡期、深睡期、快速动眼期(REM)。在不同的阶段人的脑电波可以迅速改变，有意思的是，重力加速传感器并不具备直接探测脑电波的功能，所以它是将人在睡眠中动作的幅度和频率作为衡量睡眠的标准，来判断睡眠处于哪个阶段，手环的智能闹钟功能，会在快速动眼期将用户唤醒，“因为在快速动眼期睡眠者会出现与清醒时相似的高频低幅的脑波，比较容易唤醒，如果此时唤醒，睡眠者会感到神清气爽，有一个很好的睡眠效果。”

　　智能手环的工作原理

　　心率：用两个电极片(心电原理)，你网上查查有现成的方案;

　　呼吸率：可以用三维加速度传感器(震动原理)，不过没什么现成方案，需要自己动手做模型，震动杂波很多，要有较好的滤波算法，做好了挺有前途的;

　　血压：用这么简单的方式我还不知道有什么办法。

　　难点：但这个产品的难点在于，如何实现用一个简单的产品实现多种数据的采集而不干扰到用户?这里的数据涉及到血压、血糖、血氧、脉搏等数据。这些数据我们正常的测量过程是抽血测血糖血氧含量、含温度计测量体温、压迫血脉测量血压。

　　这个难题实际上是现在很多智能设备面临的难题，运动手环还停留在通过陀螺仪获取位置信息变化分析从运动到睡眠等各种复杂人体状态的功能，数据的准确性有限。

　　1、通过反射原理，检测人体红细胞的含氧量。

　　2、通过检测脉搏传导速率的方法，计算心电检测和脉搏检测的时间差来得到血压信息。

　　3、通过内外两侧的温度感应获得更加准确的人体温度值。

　　4、通过代谢热整合法，检测到代谢长生的热量，血氧饱和度、血流速之后，计算出血糖浓度值。

　　这个原理的最大突破是实现了体征数据的采集，并对人的干扰小。血压、血糖、体温变化值分别对高血压患者、糖尿病患者、孕妇这几类人群检测自己的身体数据会很有帮助。据科研人员讲，这个原理已经通过了理论认证，正在计划硬件设计。现在智能设备大部分瓶颈在信息获取，如果该团队能够将这个设想实现，我国将填补此类人体数据采集空白。

　　手环对外部运动感知的核心是3轴重力加速度感应器，通过算法将其输出的值换算成活动量，基本原理就是计算克服重力和惯性做功的量，所以需要带入体重这个量参与计算，现在而今琳琅满目的智能手环，不管品牌型号都是同步的时候外部传入的用户自己设定的体重。公式可以参考运动专业的一些论文。另外手环有个特殊的地方是只能戴在单侧的手上，所以算法比普通的预设用户会佩戴在人体重心处的设备会有所不同，需要经过特殊算法来纠正。关于陀螺仪的算法，我们之前的文章已有介绍，请参阅。

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