智能穿戴設備關鍵技術和發展趨勢

　　對智能穿戴設備發展現狀和關鍵技術進行了分析，包括傳感技術、顯示技術、芯片技術、操作系統、無線通信技術、數據處理技術、提高續航時間技術等。展望了智能穿戴設備在市場、產業鏈方面與相關技術的融合、安全性及相關應用的發展趨勢。

　　1 引言

　　隨著移動通信技術的發展， 移動互聯網日益普及，傳統互聯網已經在向移動互聯網遷移，智能穿戴設備近年來發展的非常迅速，成為一個熱點行業。智能穿戴產品涉及的領域十分廣泛，從眼鏡、娛樂、兒童監護、健康、智能家居、智能服飾到通信等領域，可以加入拍照、語音識別、鏡片導航、體重監測等各種功能?？梢哉J為智能穿戴設備是一種基于移動互聯網的、具有高性能低功耗特點的智能終端，其展現形式不是手機，而是日常生活中的可穿戴物品。它過借助傳感器，與人體進行信息交互，是一種在新理念下誕生的智能設備，具有廣泛的應用領域，并能夠根據用戶需求不斷升級。智能穿戴設備在提高人們生活品質、促進生活方式智能化方面將會起到很重要的作用，智能穿戴設備產業將迎來巨大的市場空間。

　　2 智能穿戴設備發展現狀

　　按照主要功能的不同，智能穿戴設備產品可以劃分為以下幾類：運動健康類、體感交互類、信息資訊類、醫療健康類和綜合功能類等，每類設備針對不同的細分市場和消費人群。運動和醫療健康類的設備有運動、體側腕帶及智能手環，主要消費人群為大眾消費者;體感控制和綜合功能類的設備有智能眼鏡等，消費人群以年輕人為主;信息咨詢類的設備有智能手表，主要消費人群為大眾消費者。從目前來看，醫療和運動健康類設備使用的用戶較多。

　　隨著智能穿戴產業競爭日趨激烈，同質化產品現象越來越嚴重，各類只具備單一功能的智能硬件紛紛開始與其他智能硬件尋求合作。在未來，隨著單一領域的智能穿戴產品技術日漸成熟，不同領域和功能訴求的產品會根據用戶實際需求在功能上實現互補，從而帶來更符合用戶需求的智能體驗，發展方向也會日漸明確和多元化。

　　目前市場上的智能穿戴產品主要有手環類產品、手表類產品、眼鏡類產品和便攜醫療設備類產品等，如三星、索尼、華為、小米的智能手環，蘋果、三星的智能手表，谷歌的智能眼鏡等。此外，還有一些珠寶、紐扣類、飾品類以及可放入口袋或嵌入服裝內的產品等，如施華洛世奇推出的SwarovskiShine太陽能可穿戴設備系列，Opening Ceremony推出的MICA智能手鐲。

　　3 智能穿戴設備關鍵技術

　　智能穿戴設備產業涉及的技術范圍較廣，包括傳感技術、顯示技術、芯片技術、操作系統、無線通信技術、數據計算處理技術、提高續航時間技術、數據交互技術等。

　　3.1 傳感技術

　　傳感技術主要完成語音控制、眼球追蹤、手勢辨別、生理監控(包括心跳、血壓、睡眠質量等)、環境感知(如溫度、濕度、位置和壓力等)等。目前，應用較多的傳感器類型有骨傳導、音源感測、肌電感測、重力感測、影像感測、陀螺儀、加速度計、磁力計、方向感測、線性加速度感測、光體積訊號變化感測模組、心電圖腦波感測模組、眼球追蹤感測等。

　　3.2 顯示技術

　　目前應用在智能穿戴設備中的常見顯示技術包括薄膜電晶體液晶顯示器、主動式矩陣有機發光二極體、有機發光二極體、發光二極體與電子紙等。除此之外，目前主要的3種穿戴式顯示技術是：

　　(1)微型顯示：如硅基液晶，微機電系統/數位光源處理、鐳射掃描等。

　　(2)柔性顯示：目前，日本半導體實驗室、蘋果、三星、LG、Philips、諾基亞等巨頭正積極開發并推進可彎曲的柔性屏幕、電池和人機界面系統并進行專利布局?，F階段主流柔性顯示技術的研發瓶頸主要聚焦在以下幾個方面：

　　1)顯示技術所用核心光電材料及相關功能材料性能的改進、提高，包括新材料的研發等;

　　2)器件封裝基板及相關封裝材料的研發;

　　3)更高顯示性能參數和效率的顯示器件結構設計和優化;

　　4)低功耗、高效率驅動電路的設計和優化;

　　5)低成本材料、制作工藝研發及產業化等。

　　(3)透明面板：透明顯示已開始應用于公共看板與櫥窗等，如果應用于個人穿戴，需再提升穿透率與解析度。

　　3.3 芯片

　　智能穿戴設備芯片可以分為3類：

　　(1)以現有手機處理器為核心的芯片：如三星Galaxy Gear采用的Exynos 4212，Google Glass采用的OMAP 4430，其優點是有效利用已有平臺加速開發且功能強大。

　　(2)基于單片機(MCU)的產品：如Pebble手表、FitBit One手環都是基于ARM Cortex-M結構的MCU產品。

　　(3)專門針對智能穿戴設備的芯片：英特爾推出的針對穿戴式設備芯片方案Intel Edison是雙核芯片，一部分支持安卓系統，另一部分則支持實時操作系統;高通推出的Toq處理器，為可穿戴設備專門定制產品，采用ARM Cortex-M3架構;博通推出的BCM4771處理器，集成定位功能;國內北京君正的芯片JZ4775，集成了CPU、Flash、LPDDR、Wi-Fi、Bluetooth、FM、NFC和壓力傳感器、溫濕度傳感器等所有器件。

　　3.4 操作系統

　　智能穿戴設備采用的操作系統主要有3類：

　　(1)嵌入式實時操作系統(RTOS)：具有功耗低、任務單一的特點。如三星智能腕帶Gear Fit采用的實時操作系統。

　　(2)基于Android平臺進行修改的操作系統。如三星第二代智能手表Gear 2和Gear 2 Neo搭載的Tizen操作系統。

　　(3)專有操作系統：谷歌推出的Android Wear，北京君正推出的Newton平臺等。