可穿戴感应设备由传感器、执行器/输出设备、电源组件和嵌入式运算等组成,可以由用户植入、佩戴或携带。根据可穿戴感应设备的特性和传感目标,可通过蜂窝网络、无线局域网(WLAN)连接互联网。外部系统使用人工智能(AI)技术对数据进行存储和分析,向设备用户提供反馈。可穿戴感应设备可以追溯到几十年前,近年来无线传感技术的普及率急剧增加,截至2021年,至少有266家公司生产至少430种可穿戴感应设备。
??可穿戴传感器设备可分为消费类和专用类,消费类可进一步分为健身、娱乐/游戏、安全或宠物使用;专用类可穿戴感应设备只能通过专业供应商获得,符合特殊标准,或者受到法律限定哪些用户可以获取、使用,比如用在工业、医疗保健/医疗、安全/国防和研究领域。根据是否为植入式,可穿戴感应设备也可以分类为:植入式、非植入式、外部佩戴式。
图注:可穿戴感应设备
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可穿戴感应设备的构成
图注:可穿戴感应设备的典型组件 可穿戴传感器设备由以下组件组成,具体取决于其目标和功能:
1、电源组件。一些可穿戴感应设备可能包括可充电或不可充电电池和能量收集技术,表1列举不同类型电源组件。
表1:可穿戴感应设备的电源
2、处理器/控制单元。根据可穿戴设备的功能、设计目标,该组件执行基本计算、过滤数据、执行AI算法、控制算法。
3、嵌入式存储介质。一些可穿戴感应设备具有闪存(Flash),用于存储传感器数据以供进一步分析。
4、网络接口。使用通信接口,可穿戴感应设备可以与其他可穿戴感应设备创建个人局域网(PAN),以便与更强大的设备(如智能手机)进行通信,或直接将数据转发到远程服务。
5、执行器。执行器组件产生振动、声音和视觉提示(例如灯光、屏幕或平视显示器),以通知用户设备的状态。一些可穿戴感应设备可能不会将数据发送到远程服务器/服务,提供自动反馈或对用户执行侵入性操作(例如,自动除颤器和可穿戴设备,用于使用微针的自动药物输送),无需外部系统,并且一些可穿戴设备在智能手机屏幕上提供信息。
可穿戴感应设备的传感器类型
??可穿戴感应设备的传感器包括麦克风、位置传感器、CMOS图像传感器、加速度计、陀螺仪,以及用于非接触式支付的NFC接口。常见的可穿戴传感器:嵌入在智能手表和活动跟踪器中的加速度计,2018年至2021年,智能手表和活动跟踪器的出货量为7.08亿部;假设所有真正的无线立体声(TWS)耳戴式设备都配有麦克风,那么作为2018年至2021年间销售的TWS一部分,则有7.09亿个麦克风出货;再就是许多智能手表、活动跟踪器和脉搏血氧仪中的光电容积脉搏波(PPG)传感器。
表2:用于可穿戴感应设备的传感器技术
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