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可穿戴传感器的技术之困:高精度+低功耗如何两全?

导读: 可穿戴正在从简单的基于加速计的“智能计步器”向包括生物感应(例如心率监视)和环境感应(包括紫外线指数、相对湿度和温度)的方向转换,而准确性,无疑是一个关键的设计挑战。

  iPhone与多点触摸传感器的完美融合给手机业带来了一场颠覆性变革。通过简单的触点滑动,便捷的操作恍若指尖一次次绽放的华丽魔法,扣动着全世界人们的心弦。而近年来大热的可穿戴设备,无疑将成为传感器的下一荣耀舞台。为了让产品更具竞争力,可穿戴设备的功能已日渐丰富,而不断创新的传感技术,则成为产品追求差异化的不二法门。

  设计挑战加速爆发,传感器如何突围?

  纵观整个中国市场,近年来传感器市场一直处于持续增长的阶段,且未来五年平均销售增长率将达31%(可穿戴设备仅是其中的助力之一),而在快速发展的同时,技术水平偏低、种类欠缺、研发能力较弱等问题仍亟待解决,无法形成足够的规模化应用。鉴此,对于新兴的可穿戴市场而言,传感器将迎来哪些设计挑战?技术之困究竟如何突围?

  由可穿戴设备引发的全新设计挑战

  可穿戴正在从简单的基于加速计的“智能计步器”向包括生物感应(例如心率监视)和环境感应(包括紫外线指数、相对湿度和温度)的方向转换,而准确性,无疑是一个关键的设计挑战。

  1、人为的减少运动和生理变化所造成的影响非常具有挑战性,这对先进的信号处理算法提出了更高要求。

  2、面向温湿度检测的可穿戴产品要求传感器直接暴露在空气中,因此避免灰尘、污垢、水及其他污染物进入这个开口或弄脏电路十分重要,它们将影响数据的可靠性与准确度。

  3、测量环境温度需要消除皮肤、MCU、电池和其他电子器件所产生的热影响,同时要求考虑到如何适用于最广泛用户群体以降低退货率。通常使用绿光LED的解决方案能够有效的处理浅色皮肤带来的影响,对于深色皮肤而言黄光LED处理的效果更佳。

  此外,还有一些常见的设计挑战,包括传感器个数增加的同时保持产品外形尺寸、延长电池使用寿命和缩短产品上市时间。

  传感器算法的妙用

  传感器算法是解决可穿戴传感器设计众多挑战的关键。一款旨在监视心率的智能手表在用户站立不动时能够提供良好的准确度,而在运动时准确度可能会有所下降。“先进的光学传感器算法是必要的,以便过滤或消除在身体活动期间所产生的噪声。这些算法通常使用加快数据的采样来过滤被噪声破坏的心率采样数据,或者主动消除噪声。

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