揭秘可穿戴设备的哪些技术

未知 2014-08-22

  可穿戴设备这把“火”从国外“烧”到国内,2014年被誉为智能可穿戴设备的“爆发年”,无论业界巨头还是初创企业,纷纷布局可穿戴产品,市场可谓持续“高烧不退”。
 
  通过佩戴在身上的小小设备即可实现健康监测、信息交换、隐私保护等诸多功能,大家不禁好奇是什么样的技术使这些功能得以实现的呢?
 
  面对令人眼花缭乱的诸多可穿戴设备,我们在国内已推出的产品中选取了几类有代表性的设备,为大家揭开其核心技术的“面纱”。
 
  智能手环:重力传感器一专多能
 
  “咕咚手环具有普通智能手环诸如运动和睡眠监测、智能提醒等功能,与众不同的是它有自己的APP,可以将监测到的数据上传至云端,进而推出针对数据的一些服务,比如竞赛、排名等活动……”据咕咚运营总监梁昀介绍,咕咚手环搭载的APP目前已有超过两千万的用户在使用。
 
 
  原理解读:
 
  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。”梁昀称。
 
  NFC戒指:指尖的“信息钥匙”
 
  Gala Ring是2013年面市的一款产品,主要基于NFC技术来实现名片传送、开锁解锁、信息交换等功能,只要手机支持NFC技术,使用者就将自己的个人名片信息通过配套APP存储在戒指里,通过触碰对方的手机就可以将个人联系方式或者网址链接等信息传送过去。此外,还可以对手机应用程序进行加密解锁,用户对APP加密,拿戒指与手机一接触,就可以解锁,来保护隐私。Gala Ring 不仅可作为“信息钥匙”使用,还可以替代实际钥匙的作用,将其与支持NFC技术的门锁配合即可实现。
 
 
  原理解读:
 
  据研发Gala Ring公司的负责人张冲介绍,NFC技术即近场无线通信技术,是一种短距离的高频无线通信技术,允许电子设备之间进行非接触式点对点数据传输。“NFC芯片相当于一个天线,跟手机后面的芯片接触时,通过电磁传递能量的原理,将手机上的微小的电流传感到戒指的芯片上,然后用电流去驱动芯片上的电路,进而将信号传输出来。”戒指平时是没有电的,只有跟手机接触的瞬间才会产生微小的电流。戒指里装有两块NFC芯片,一块发挥“钥匙”功能,另一块用于存储和交换个人信息,通过不同的软件来实现各自功能。
 
  张冲告诉笔者,NFC技术前身叫做RFID技术,此前更多地被用于生产、物流、资产管理等领域,比如物流领域中给货物贴上标签,然后用来采集货物信息或者判断是否丢失等等。在智能手机出现之后,手机厂商开始将其定义了一个频段然后应用在手机上。
 
  意念头箍:脑电波传感,关注大脑健康
 
  Brain Link意念头箍,是一款利用脑电波同智能手机、平板电脑等移动终端进行互动,从而实现意念控制移动设备中的应用的产品。产品专注于做脑电波方面的游戏、教育方面的APP。这些游戏APP不同于普通的游戏,将游戏与脑力训练相结合,用户在同移动设备互动的过程中,得到对大脑的集中度、放松度的训练。
 
  比如针对瑜伽爱好者的一款名为“禅定花园”的应用,以往禅定爱好者只能靠自身的主观感受去测评训练结果,现在可以通过意念头箍获取科学的数据记录来判断训练效果,引导用户大脑进入一个放松、健康的状态。
 
 
  原理解读:
 
  宏智力公司创始人吕力超告诉笔者,Brain Link运用的最核心技术是脑电波传感技术。此技术原用于医疗和军事领域,如医疗中对儿童多动症的治疗,以及军事中如测谎仪等。以往这些应用技术由于成本太高以及用户体验较差,所以无法在大众消费市场中推广。现在对传感器、芯片,包括微机电的技术进行改进,使之体积缩小、成本降低,从而使得这样的技术可以在大众电子消费市场里推动,通过方便易戴的头箍形式实现。
 
  以往的脑电波的传感要通过很多个传感头来实现,约有16位或者64位,传感器上需要涂抹导胶,医院的相关设备需要专业的医生为患者佩戴,佩戴过程需要耗时四十多分钟。现在将传感器的材料变成金属的传感器,采用干电极,不需要涂抹任何的导胶,同时传感头的数目减少为3个,这样,用户通过设备说明书即可自行操作,简单方便且用户体验更佳。
 
  吕力超将脑电波与医院体检中做的心电图进行类比,“心电就是由心脏器官产生的生物电流,相应地,脑电就是大脑产生的生物电信号。传感器可以检测到生物电流的变化:人在不同的状态下电流频率会发生有规律的变化,比如说人在专注的时候,脑电的频率会进入一个比较高的频段,脑科学中称其为β波,人在放松或者休息禅修的时候,频率会进入到一个比较低的频段,叫做α波。”Brain Link 就是根据对人脑中脑电波的频段,来判断大脑的状态。
 
  儿童安全卫士手表:GPS+LBS结合定位
 
  儿童安全卫士手表,不同于我们通常见到的搭载了各类手机功能的智能手表,而是专注于监管儿童安全的可穿戴设备。家长在自己的手机上安装儿童安全手表的APP后,只需通过手机向手表发送一个指令,就能获取孩子目前所处的位置及周边环境信息,从而判断孩子所处环境的安全性。还可以设定孩子的安全活动范围,一旦孩子超出设定范围,设备就会向家长的手机发送报警信息。此外,还有设置在预定时间收到孩子的信息位置的功能,比如是否已到达指定地点或者是否已回家等等,随时知道“宝贝去哪儿”了,监管孩子的安全。
 
 
  原理解读:
 
  笔者就儿童安全手表的远程监控功能采访了生产阿巴町儿童安全卫士手表公司的总经理谢友微,他告诉我们:“关键在于定位技术,通过GPS卫星定位技术和LBS基站定位双结合的技术实现。”GPS卫星定位准确、稳定,但是受到天气和位置的影响比较大,当遇到天气不佳或者位置不利的情况,就会受到很大影响,甚至无法进行定位。LBS基站定位系统是通过电信移动运营商的网络获取移动终端用户的位置信息,在电子地图平台的支持下的一种位置服务,其使用方便,成本低,只要用户手机有信号即可定位,不受天气和位置的影响。但是其定位精度同位置技术站的数量相关,误差在50—500米之间,在偏远地区或者手机信号不佳的地区,会产生比较大的定位误差。儿童智能手表将两种定位技术相结合,优势互补,为用户提供更精准的定位。此外,儿童安全卫士通过使用GPRS来进行数据的传输,突破行业传统的短信指令传输,数据传输的速度可达十秒以内,方便家长迅速获取孩子的位置信息,起到精准、高效的安全监管功能。
 



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