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腕戴式产品不再是唯一选项,但仍是穿戴主流

时间:2018-02-18 08:28来源:COMPOTECHChina 作者:任苙萍 点击:
Wearable再起之拐点3:BLE Mesh不断线,演算精致化
腕戴式产品不再是唯一选项,但仍是穿戴主流
 
对于智能穿戴产品,芯科科技 (Silicon Labs) 更直接将其与"健康"、"健身"等分众市场画上等号。芯科物联网产品应用工程总监 Colin Tompkins 表示,感测市场主要有三大类:运动传感器 (Motion Sensor)、环境传感器和生物传感器,当集成到穿戴系统,这些传感器将更为强大,支持更多应用案例;然不讳言的是,将面临许多设计取舍 (tradeoffs),包括:系统效能之于功耗、成本。例如,光学传感器需要特定的封装材料以利光传输、某些传感器的电力需受到控制以免恒定负载冲击电池寿命……,但这些额外设计非常复杂且代价不斐。
 

照片人物:Silicon Labs 物联网产品应用工程总监 Colin Tompkins
 
HRM 几成穿戴标配功能,硬件整合/软件演算拼高下
Tompkins 指出,越来越多的穿戴装置制造商将心率监测 (HRM) 列为产品功能,将模拟前端 (AFE)、光检测器与发光二极管 (LED) 等分离组件"集成"到同一个模块中,有助于降低 HRM 传感器成本和设计复杂度;而 HRM 算法的日趋精致化,允许开发者针对不同使用案例、环境条件和活动需求进行优化。有些着重高效能的算法,往往须以较高的功率为代价;而其他强调电源效率者,目标是获得更长的电池寿命。另一方面,穿戴装置的外观亦悄悄发生变化:健康和健身市场开始以胸带 (chest straps) 取代腕戴产品量测心率。
 
与此同时,头带 (headband)、运动/健身衣和耳塞等新式穿戴感测正在兴起,"不过,腕戴产品仍是目前生物感测的主流,为充实、丰富使用者经验提供基础",Tompkins 表示。他同样对于光学感测与高效能给予肯定,但前提是有低功耗处理器作支撑,才能促使腕戴式产品形式更多样、HRM 算法更细腻;选择对的低功耗微控制器 (MCU)、无线单芯片和电池技术,亦是重要设计考虑,不该因为能源效率而牺牲使用者经验。能迅速唤醒、无论休眠或启动状态的功耗皆超低、且具自主低功耗外围的 MCU,得以实现节能取向 (energy-friendly) 的设计。
 
BLE mesh 助阵,方便终端网状串联
Tompkins 评述,低功耗蓝牙 (BLE) 已成功主宰智慧穿戴的无线连接市场,是传输感测数据、同步用户信息并支持空中 (over-the-air) 更新的理想技术。无线传输通常会消耗大量功率,而信息的数量、发送频率、与手机的同步化对于终端产品的电池寿命影响甚巨,频繁的大量数据传输会让电池寿命限缩至数日、甚至几小时。他认为,穿戴市场的加温引领 MCU、无线单芯片和基于 CMOS 的传感器有突破性进展,未来只会加速。穿戴系统设计中的低功耗组件网状连接,有时是产品能否在市场中获得成功的决定性因素。
 
芯科拥有智能穿戴应用的众多产品线,包括:光学/生物/I²C 温湿度等广泛的传感器组合、电容式触感的低功耗 MCU、Gecko 无线单芯片、无线模块、软件堆栈和开发工具,在可靠度、尺寸、整合度和使用的友善度皆有不错表现。其中,光学传感器可用于侦测紫外线指数 (UV index)、环境亮度 (ambient light)、远距物体趋近、心率/脉搏血氧饱和度 (oximetry),以及 2D 或 3D 姿势变化。此外,用于蓝牙连接的 Gecko 无线单芯片还附有简易代码及演示项目的开发工具包,让腕戴式产品的开发更加得心应手。
 
表:Silicon Labs光学传感器产品

产品

特色

内建组件

Si1153

●环境亮度 (ambient light)、趋近和姿势侦测

I²C 数字接口、可编程中断输出

●在宽幅动态及多重光源下表现出色,即使太阳光直射或黑暗笼罩中依然可正常工作

●内建 23 位模拟数字转换器 (ADC)

●高感度视觉数组及红外线二极管

●数字信号处理器 (DSP)

●三个可编程的 LED 驱动

Si1133

●紫外线指数、环境亮度 (ambient light) 侦测

I²C 数字接口、可编程中断输出

●内建 23 位模拟数字转换器 (ADC)

●高感度 UV 数组、视觉及红外线二极管

Si1143/44

●心率监测 (HRM)

●健身带 (fitness band)、智能手表等消费类健康应用

●相较于传统胸带 (chest straps),功耗更低、可延长电池寿命

●封装尺寸仅有 2.9 mm x 4.9 mm

●高精度光学传感器

●绿光 LED

HRM 专利算法

Si117x

●支援先进 HRM 及心电图 (ECG)

●适用于智慧手表/腕戴式/贴布/眼罩等强调精度且须整天长时间感测的产品

●开发简易,可快速上市

●完整端到端感测方案

HRM 算法

资料来源:Silicon Labs 提供;笔者整理
 
Tompkins 宣示,芯科未来将持续发展最先进的生物感测,凭借光学传感器架构、软件和系统专长,研发新一代更精准、省电、出色的光学感测技术,以解决基于效能、成本及电源效率的各式艰巨挑战。

 
(责任编辑:jane)
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