智能手環(huán)工作原理_智能手環(huán)是如何進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)?- 全文

智能手環(huán)是一種穿戴式智能設(shè)備。通過(guò)這款手環(huán)，用戶(hù)可以記錄日常生活中的鍛煉、睡眠、部分還有飲食等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)與手機(jī)、平板、ipodtouch同步，起到通過(guò)數(shù)據(jù)指導(dǎo)健康生活的作用。

智能手環(huán)作為目前備受用戶(hù)關(guān)注的科技產(chǎn)品，其擁有的強(qiáng)大功能正悄無(wú)聲息地滲透和改變?nèi)藗兊纳?。其?nèi)置的電池可以堅(jiān)持10天，振動(dòng)馬達(dá)非常實(shí)用，簡(jiǎn)約的設(shè)計(jì)風(fēng)格也可以起到飾品的裝飾作用。

智能手環(huán)這種設(shè)計(jì)風(fēng)格對(duì)于習(xí)慣佩戴首飾的用戶(hù)而言，頗具有誘惑力。更重要的是，手環(huán)的設(shè)計(jì)風(fēng)格堪稱(chēng)百搭。而且，別看小小手環(huán)個(gè)頭不大，其功能還是比較強(qiáng)大的，比如它可以說(shuō)是一款高檔的計(jì)步器，具有普通計(jì)步器的一般計(jì)步，測(cè)量距離、卡路里、脂肪等功能，同時(shí)還具有睡眠監(jiān)測(cè)、高檔防水、藍(lán)牙4.0數(shù)據(jù)傳輸、疲勞提醒等特殊功能。

一、智能手環(huán)的原理

智能手環(huán)運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)功能通過(guò)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(guò)傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。傳感器通過(guò)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(hù)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(hù)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(guò)傳感器監(jiān)測(cè)運(yùn)動(dòng)動(dòng)作，經(jīng)過(guò)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(guò)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(lái)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(hù)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。

二、智能手環(huán)是如何進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)?/p>

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(guò)沒(méi)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(jiǎn)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(jiǎn)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(hù)？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(guò)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(guò)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。

設(shè)想：

1、通過(guò)反射原理，檢測(cè)人體紅細(xì)胞的含氧量。

2、通過(guò)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(lái)得到血壓信息。

3、通過(guò)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(guò)代謝熱整合法，檢測(cè)到代謝長(zhǎng)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)得到的無(wú)創(chuàng)，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(lèi)人群檢測(cè)自己的身體數(shù)據(jù)會(huì)很有幫助。郭輝講，這個(gè)原理已經(jīng)通過(guò)了理論認(rèn)證正在計(jì)劃硬件設(shè)計(jì)，當(dāng)然他也希望有跟多投資進(jìn)來(lái)推進(jìn)項(xiàng)目發(fā)展?，F(xiàn)在智能設(shè)備大部分瓶頸在信息獲取，如果郭輝團(tuán)隊(duì)能夠?qū)⑦@個(gè)設(shè)想實(shí)現(xiàn)，其實(shí)做手環(huán)、手表也不在話(huà)下。

核心是3軸重力加速度感應(yīng)器，通過(guò)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)在而今眼目下所有的手環(huán)啊tracker啊什么的，不管品牌型號(hào)都是同步的時(shí)候外部傳入的用戶(hù)自己設(shè)定的體重。公式什么的可以參考運(yùn)動(dòng)專(zhuān)業(yè)的一些論文。另外手環(huán)有個(gè)特殊的地方是只能待在單側(cè)的手上，所以算法比普通的預(yù)設(shè)用戶(hù)會(huì)佩戴再人體重心處的tracker會(huì)有所不通，需要經(jīng)過(guò)特殊算法來(lái)糾正，算法的具體就是商業(yè)秘密不可說(shuō)了。

基本上就是一個(gè)三軸加速計(jì)，再通過(guò)算法去判斷人的步數(shù)，算法是核心，所以不可以告訴你。