Wireless Power Solutions for
Wearable and Fitness Devices
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來源：醉科技
對智慧穿戴設備發展現狀，和關鍵技術進行了分析，包括感應技術、顯示技術、晶片技術、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。展望了智慧穿戴設備在市場、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
隨著行動通信技術的發展， 行動網路日益普及，傳統互聯網已經在向行動網路遷移，智慧穿戴設備近年來發展的非常迅速，成為一個熱點行業。智慧穿戴產品涉及的領域十分廣泛，從眼鏡、娛樂、兒童監護、健康、智慧家庭、智慧服飾到通信等領域，可以加入拍照、語音辨識、鏡片導航、體重監測等各種功能。
它過借助感應器，與人體進行資訊交互，是一種在新理念下誕生的智慧設備，具有廣泛的應用領域，並能夠根據用戶需求不斷升級。智慧穿戴設備在提高人們生活品質、促進生活方式智慧化方面將會起到很重要的作用，智慧穿戴設備產業將迎來巨大的市場空間。
2 智慧穿戴設備發展現狀
按照主要功能的不同，智慧穿戴設備產品，可以劃分為以下幾類：運動健康類、體感交互類、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。
隨著智慧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慧硬體，紛紛開始與其他智慧硬體尋求合作。
在未來，隨著單一領域的慧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慧體驗，發展方向也會日漸明確和多元化。
在未來，隨著單一領域的慧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慧體驗，發展方向也會日漸明確和多元化。
目前市場上的智慧穿戴產品，主要有手環類產品、手錶類產品、眼鏡類產品和便攜醫療設備類產品等，如三星、索尼、華為、小米的智慧手環，蘋果、三星的智慧手錶，谷歌的智慧眼鏡等。
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智慧手鐲。
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智慧手鐲。
3 智慧穿戴設備關鍵技術
智慧穿戴設備產業涉及的技術範圍較廣，包括感應技術、顯示技術、晶片技術、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
感應技術主要完成語音控制、眼球追蹤、手勢辨識、生理監控（包括心跳、血壓、睡眠品質等）、環境感知（如溫度、濕度、位置和壓力等）等。
目前，應用較多的感應器類型有骨傳導、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。
目前，應用較多的感應器類型有骨傳導、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
目前應用在智慧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：如矽基液晶，微機電系統/數位光源處理、雷射掃描等。
（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，並推進可彎曲的柔性螢幕、電池和人機介面系統並進行專利佈局。現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、製作工藝研發及產業化等。
（3）透明面板：透明顯示已開始應用於公共看板與櫥窗等，如果應用於個人穿戴，需再提升穿透率與解析度。
3．3 晶片
智慧穿戴設備晶片可以分為三類：
（1）以現有手機處理器為核心的晶片：如三星Galaxy Gear採用的Exynos 4212，Google Glass採用的OMAP 4430，其優點是有效利用已有平台，加速開發且功能強大。
（2）基於單片機（MCU）的產品：如Pebble手錶、FitBit One手環都是基於ARM Cortex－M結構的MCU產品。
（3）專門針對智慧穿戴設備的晶片：英特爾推出的針對穿戴式設備晶片方案Intel Edison是雙核晶片，一部分支持安卓系統，另一部分則支持即時操作系統；高通推出的Toq處理器，為可穿戴設備專門客製化產品，採用ARM Cortex－M3架構；博通推出的BCM4771處理器，整合定位功能；中國北京君正的晶片JZ4775，整合了CPU、Flash、LPDDR、WiFi、Bluetooth、FM、NFC和壓力感應器、溫濕度感應器等所有器件。
3．4 操作系統
智慧穿戴設備採用的操作系統主要有三類：
（1）嵌入式即時操作系統（RTOS）：具有功耗低、任務單一的特點。如三星智慧腕帶Gear Fit採用的即時操作系統。
（2）基於Android平台進行修改的操作系統。如三星第二代智慧手錶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平台等。
3．5 無線通信技術
對於智慧穿戴設備的應用而言，短距離無線通信技術，更適合智慧穿戴用戶之間、智慧穿戴設備，與其他便攜式電子設備之間的數據通信和資訊共享。
目前智慧穿戴設備與終端的通信，大部分是基於W L A N 、藍牙、NFC等，短距離無線通信技術，應用數據的同步採用私有協議。
目前智慧穿戴設備與終端的通信，大部分是基於W L A N 、藍牙、NFC等，短距離無線通信技術，應用數據的同步採用私有協議。
用戶可以透過NFC技術，將可穿戴設備與智慧手機相連，不需要其他複雜的設置；用戶可以透過藍牙和WLAN技術，從可穿戴設備中獲取數據，並將數據發送到智慧手機或雲端，同時又不會消耗太多電量；用戶還可以借助WLAN直連技術，直接將兩個Wi－Fi設備連接在一起，無需設置接入點。此外，智慧穿戴設備也可以透過3G、LTE等行動通信技術，進行數據傳輸或分享。
3．6 數據計算處理技術
人機交互輸出介面或回饋，包括文字顯示、數據分析、語音反饋、動態或虛擬影像等，所有這些輸出介面的呈現，都必須透過內容運算系統分析，如擴增現實（Augmented Reality，AR）、虛擬現實（VirtualReality，VR）、AR結合VR的混合現實（MixedReality）、立體投影等各種現實內容計算，和環境感知分析，以及各種測量分析計算如血壓、血氧、心率、脈搏、體溫等。
此外，雲計算、大數據等相關數據處理技術，可以將智慧穿戴設備採集的數據即時、準確地發送到後台，透過對收集到的數據，進行有效的統計分析，可以為用戶提供合理的建議。
此外，雲計算、大數據等相關數據處理技術，可以將智慧穿戴設備採集的數據即時、準確地發送到後台，透過對收集到的數據，進行有效的統計分析，可以為用戶提供合理的建議。
3．7 提高續航時間技術
在智慧穿戴技術裡，如何提高設備的續航時間，是關注的重點，也是要解決的重要問題。目前主要的解決方法有三種：
一是從操作系統、晶片、螢幕，以及終互聯等方面，來減少功耗，在性能與功耗之間找到平衡點；
二是增加電池容量，如彎曲電池技術可在縮小電池體積的同時，增加電池容量；
三是透過無線充電、極速充電、太陽能和生物充電等技術，舒解該問題，但這些充電技術大多處於研究階段，尚未大規模商用。
一是從操作系統、晶片、螢幕，以及終互聯等方面，來減少功耗，在性能與功耗之間找到平衡點；
二是增加電池容量，如彎曲電池技術可在縮小電池體積的同時，增加電池容量；
三是透過無線充電、極速充電、太陽能和生物充電等技術，舒解該問題，但這些充電技術大多處於研究階段，尚未大規模商用。
3．8 數據交互技術
智慧穿戴設備的價值，不僅是簡單的硬體功能，還包括依託於硬體的軟體和數據服務。但是目前很多廠商的應用和雲服務封閉，存在數據孤島，不能與其他設備共享數據，缺乏開放產業生態環境。
因此需要開放並統一智慧穿戴設備、手機、雲服務之間的接口，推動資訊的流動和共享，消除數據孤島，為用戶創造出更多的價值。
因此需要開放並統一智慧穿戴設備、手機、雲服務之間的接口，推動資訊的流動和共享，消除數據孤島，為用戶創造出更多的價值。
智慧穿戴設備與雲平台的交互方式，按照通信方式的不同，可以分為兩種：一類是智慧穿戴設備具備通信能力，能夠直接與雲平台交互；另一類是可穿戴設備不具備通信能力，需要透過手機與雲平台交互。
4 智慧穿戴設備發展展望
4．1 市場規模進一步擴大
隨著智慧穿戴設備在2014年的爆發，2015年隨著蘋果的Apple Watch正式推出，華為的Huawei Watch、HTC的Grip健身手環和虛擬現實頭戴設備Vive等，新產品的發佈，智慧穿戴產品將會變得更加時尚、智慧，種類將更加豐富。
據IHS預計，全球可穿戴設備市場在2018年將達300億美元。IDC預計2018年全球出貨量將達到1.119億部，年複合成長率達到78.4％。
據IHS預計，全球可穿戴設備市場在2018年將達300億美元。IDC預計2018年全球出貨量將達到1.119億部，年複合成長率達到78.4％。
4．2 產業鏈各方進一步加強合作
可穿戴設備市場產業鏈主要包括硬體、行業應用、社交平台、營運服務、大數據、雲計算等環節。目前可穿戴設備產業還不夠成熟，不同廠家的產品彼此獨立封閉缺少合作，數據缺乏有效共享。
同時每個可穿戴設備都開發自己的應用，以及數據業務平台。這種端到端的研發模式，投入大而且風險高，同時人力資源分散，難以專注於自己的核心優勢。未來智慧穿戴設備產業鏈上各方將會加強合作，共同促進該行業的發展。
同時每個可穿戴設備都開發自己的應用，以及數據業務平台。這種端到端的研發模式，投入大而且風險高，同時人力資源分散，難以專注於自己的核心優勢。未來智慧穿戴設備產業鏈上各方將會加強合作，共同促進該行業的發展。
4．3 智慧穿戴設備與相關技術進一步融合併標準化
透過標準化可以促進產業分工，以及加強不同領域企業間的互通合作，從而優化資源配置，提高研發效率和品質，使得產業鏈中各方加強創新，打造出有核心競爭力的產品。
可穿戴設備與手機的數據管理，和應用接口標準化，便於實現多種可穿戴設備整合，降低第三方開發應用的複雜度，多數據融合和共享標準化，便於用戶統一管理和拓展生態鏈。
可穿戴設備與手機的數據管理，和應用接口標準化，便於實現多種可穿戴設備整合，降低第三方開發應用的複雜度，多數據融合和共享標準化，便於用戶統一管理和拓展生態鏈。
隨著智慧穿戴設備市場的擴大，智慧穿戴設備與生命健康、行動互聯網技術，將進一步融合，可穿戴設備低功耗設計和研發水平，將進一步得到提高，智慧人機交互技術，及產品應用，將會得到發展。在低功耗與高效能的微處理器、智慧人機交互、柔性可拉伸器件、微型化供能、短距離無線通信等關鍵技術，得到進一步突破之後，智慧穿戴設備的市場將進一步擴大。
4．4 智慧穿戴設備安全性進一步加強
大部分智慧穿戴設備採用開放式操作系統，且與外部通信採用無線連接方式。而且現階段產品開發，更多注重的是功能的實現，對於設備本身安全性關注並不高，導致存在諸多安全風險。智慧穿戴設備面臨的主要資訊安全風險，來自於兩個方面：內部漏洞和外部攻擊。
部分具備虛擬現實功能的智慧穿戴設備，使用戶在使用時會分散注意力，影響用戶人身安全。GoogleGlass使用戶眼睛長時間聚焦，這可能會對原來人的生理結構，產生一定影響。
所有電子設備都會產生輻射，而智慧穿戴設備長期與人體貼身接觸，特別是眼鏡、頭盔等頭戴式設備，所以對智慧穿戴設備的輻射進控制、要求和規範顯得尤為重要。
部分與皮膚長期接觸的可穿戴設備，造成使用者皮膚產生不適，或過敏反應，需要防止可穿戴設備對身體造成的傷害。隨著智慧穿戴設備的普及，智慧穿戴設備的安全性，將會受到更多關注，其安全性將會得到逐步提高。
所有電子設備都會產生輻射，而智慧穿戴設備長期與人體貼身接觸，特別是眼鏡、頭盔等頭戴式設備，所以對智慧穿戴設備的輻射進控制、要求和規範顯得尤為重要。
部分與皮膚長期接觸的可穿戴設備，造成使用者皮膚產生不適，或過敏反應，需要防止可穿戴設備對身體造成的傷害。隨著智慧穿戴設備的普及，智慧穿戴設備的安全性，將會受到更多關注，其安全性將會得到逐步提高。
4．5 相關應用越來越豐富
目前，面向智慧穿戴設備開發的應用較少。在應用程序的數量上，如Pebble智慧手錶有1 000多種應用，而索尼智慧手錶有200多種應用，Gear則只有70多種。
與智慧手機產品用戶需求不同，各類智慧穿戴產品面向不同的細分市場，所以智慧穿戴應用的生態系統碎片化嚴重，這也是可穿戴應用較少的原因之一。
開發人員為這些環境開發應用，變得非常困難，時間和精力成本大大提升，而應用正是智慧穿戴設備發展的關鍵。
與智慧手機產品用戶需求不同，各類智慧穿戴產品面向不同的細分市場，所以智慧穿戴應用的生態系統碎片化嚴重，這也是可穿戴應用較少的原因之一。
開發人員為這些環境開發應用，變得非常困難，時間和精力成本大大提升，而應用正是智慧穿戴設備發展的關鍵。
另外， 一些殺手級應用對於可穿戴設備的普及必不可少。而目前很多可穿戴應用，仍然像是智慧手機和平板電腦應用的擴展，可穿戴應用需要打破這種模式，針對智慧手機做不到的事情開發應用。
未來佔據智慧穿戴設備重要市場佔有率的腕帶類設備，在健康和健身類別，將產生殺手級應用，一款原生於智慧穿戴設備的廣泛應用，將有助於推動智慧穿戴設備的普及和應用開發。233180629
未來佔據智慧穿戴設備重要市場佔有率的腕帶類設備，在健康和健身類別，將產生殺手級應用，一款原生於智慧穿戴設備的廣泛應用，將有助於推動智慧穿戴設備的普及和應用開發。233180629
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