作為新興智能硬件產(chǎn)品，可穿戴式電子產(chǎn)品正引領(lǐng)著下一波消費(fèi)電子市場(chǎng)熱潮。智能眼鏡、智能手表、智能手環(huán)、智能鞋子等不同形態(tài)的可穿戴式設(shè)備層出不窮，面向可穿戴設(shè)備的各種解決方案也應(yīng)運(yùn)而生。對(duì)于可穿戴設(shè)備來(lái)說(shuō)，小尺寸、低功耗設(shè)計(jì)似乎是永恒不變的主題。不過(guò)，當(dāng)前可穿戴設(shè)備的一個(gè)重大缺陷則是數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)的精確度差，因此，高精度檢測(cè)算法在可穿戴設(shè)備整體解決方案中的地位亦顯得舉足輕重。

 

那么，可穿戴設(shè)備如何在保證尺寸足夠小型化的同時(shí)也能保證長(zhǎng)時(shí)間工作？面向老年人市場(chǎng)的可穿戴跌倒檢測(cè)產(chǎn)品又是如何實(shí)現(xiàn)高精度跌倒檢測(cè)算法的呢？　　

 

 

重慶軟匯科技股份有限公司董事長(zhǎng)童俊平

 

三大要訣實(shí)現(xiàn)小尺寸、低功耗一舉兼得

 

對(duì)于可穿戴設(shè)備來(lái)說(shuō)，既要解決硬件方面小型化和低功耗方面的問(wèn)題，還要兼顧性能和成本，這無(wú)不挑戰(zhàn)著開(kāi)發(fā)者的綜合水平?！　?/p>

 

“尺寸、功耗、性能、成本的兼顧，使得傳感器等關(guān)鍵器件、高精度算法、數(shù)據(jù)平臺(tái)等成為可穿戴電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)的難點(diǎn)。”重慶軟匯科技股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱“軟匯科技”）董事長(zhǎng)童俊平說(shuō)，在產(chǎn)品的功耗控制上面，由于產(chǎn)品設(shè)計(jì)必須優(yōu)先考慮用戶佩戴的舒適性，因此產(chǎn)品外觀和尺寸上的要求比較高，這間接地限制了電池的尺寸。既要保證尺寸的足夠小型化，又要保證長(zhǎng)時(shí)間工作，這是一件非常沖突的事情。所以，盡可能地采用低功耗的器件，和優(yōu)化產(chǎn)品的工作模式是解決關(guān)鍵。比如：通過(guò)算法的優(yōu)化，降低MCU的處理時(shí)間，讓MCU更多時(shí)間處于休眠狀態(tài)，以達(dá)到省電的目的?！　?/p>

 

盡可能讓微控制器在休眠或待機(jī)模式下運(yùn)行，這是在可穿戴式電子產(chǎn)品中實(shí)現(xiàn)超低功耗運(yùn)行的有效解決方案，也是大多數(shù)方案商采用的方式。使待機(jī)模式下的電流消耗最低則是另一解決方案，因此采用電流消耗低的微控制器就顯得很有必要。例如，TI的采用EnergyTrace++技術(shù)的MSP430F59xx（FRAM）微控制器在待機(jī)模式下僅消耗450nA的電流，這得益于于其極低泄漏的FRAM存儲(chǔ)器。如果用TPS82740A為該微控制器供電，那么供電時(shí)即便該微控制器略有漏電，從單節(jié)鋰離子電池汲取的電流大約也只有750nA。之所以能實(shí)現(xiàn)這樣低的待機(jī)功耗，主要?dú)w功于360nA的靜態(tài)電流（IQ）與DCS-Control拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)這兩大優(yōu)勢(shì)的珠聯(lián)璧合?！　?/p>

 

對(duì)于如何保證尺寸的小型化，集成無(wú)疑是很好的方式。如TI的TPS82740A是MicroSIP器件，就集成了所有必需的無(wú)源組件以及一個(gè)負(fù)載開(kāi)關(guān)。這比具有相同超低功耗性能的分立式TPS62740型實(shí)施方案小75％以上。再如，MSP430F59xx同樣集成了多種功能，如溫度傳感器功能、差分輸入模數(shù)轉(zhuǎn)換器功能、8選1多路復(fù)用器LCD顯示器驅(qū)動(dòng)器功能和256位加密功能。這樣就節(jié)省了PCB的空間，也簡(jiǎn)化了可穿戴電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)流程，用戶只需添加一塊電池和一些其它的系統(tǒng)專用傳感器就基本大功告成。

如何開(kāi)發(fā)高精度的跌倒檢測(cè)算法？

 

“在可穿戴產(chǎn)品同質(zhì)化嚴(yán)重的今天，如果更多在產(chǎn)品外觀、功能疊加上做差異化，這不會(huì)成為客戶接受的解決方案。”童俊平進(jìn)一步說(shuō)，因此，軟匯科技把產(chǎn)品的核心價(jià)值、差異化，轉(zhuǎn)移到高精度的算法開(kāi)發(fā)、設(shè)備與數(shù)據(jù)平臺(tái)交互等智能體驗(yàn)上來(lái)?！　?/p>

 

據(jù)了解，目前軟匯科技主要專注智慧養(yǎng)老，其可穿戴設(shè)備解決方案的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)在于高精度的檢測(cè)算法和數(shù)據(jù)平臺(tái)。“通過(guò)多年的數(shù)據(jù)收集，我們已經(jīng)建立了行業(yè)唯一的萬(wàn)級(jí)真人測(cè)試數(shù)據(jù)庫(kù)，為行為檢測(cè)和安全檢測(cè)模型提供了真實(shí)可靠的驗(yàn)證環(huán)境，自主的算法、傳感器及數(shù)據(jù)平臺(tái)是我們的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。”以可穿戴的老人跌倒檢測(cè)產(chǎn)品為例，童俊平重點(diǎn)向筆者介紹了其跌倒檢測(cè)算法?！　?/p>

 

據(jù)童俊平介紹，可穿戴老人跌倒檢測(cè)產(chǎn)品的核心功能就是正確的檢測(cè)出用戶跌倒，不能有太高的誤報(bào)與漏報(bào)。如果誤報(bào)和漏報(bào)太高給用戶的體驗(yàn)就不好，最終會(huì)造成產(chǎn)品的失敗。因此，高精度的跌倒檢測(cè)算法十分重要。為此，中科軟匯分兩步來(lái)走：第一步是專門(mén)建立了一套用于人體姿態(tài)數(shù)據(jù)采集的無(wú)線數(shù)據(jù)收集平臺(tái)。第二步，針對(duì)收集來(lái)的數(shù)據(jù)，分析這些數(shù)據(jù)的差異性，進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，在離線的環(huán)境中，不斷的對(duì)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行反復(fù)的優(yōu)化、測(cè)試、再修改，甚至重新建立數(shù)據(jù)模型，最終才達(dá)到滿意的效果?！　?/p>

 

對(duì)此，童俊平分享了一些他們?cè)陂_(kāi)發(fā)過(guò)程中的檢測(cè)數(shù)據(jù)：　　

 

 

典型的跌倒曲線

 

 

跌倒檢測(cè)模型圖

 

 

跌倒計(jì)算結(jié)果圖

 

此外，對(duì)于可穿戴老人跌倒檢測(cè)產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，還有很重要的一點(diǎn)就是產(chǎn)品的通訊能力。目前，穿戴式產(chǎn)品鮮有做到獨(dú)立通訊的能力，幾乎都必須依靠第三方設(shè)備如手機(jī)等來(lái)實(shí)現(xiàn)完整的通訊流程，這也是目前穿戴式產(chǎn)品無(wú)法讓用戶形成有效佩戴的一個(gè)重要的原因。“目前，我們通過(guò)內(nèi)置嵌入式數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)或便攜式數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)，間接地解決了這一問(wèn)題，讓用戶的數(shù)據(jù)可以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)實(shí)時(shí)自動(dòng)傳輸，且整個(gè)過(guò)程不需要用戶進(jìn)行任何干預(yù)。”童俊平說(shuō)?！　?/p>

 

當(dāng)前，軟匯科技主要關(guān)注檢測(cè)算法與數(shù)據(jù)平臺(tái)的互動(dòng)。“通過(guò)算法，用戶可以了解自己在某個(gè)點(diǎn)的狀態(tài)，通過(guò)數(shù)據(jù)平臺(tái)，用戶可以觀察到自己在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)的狀態(tài)，通過(guò)這些狀態(tài)，我們可以為用戶提供不同于以往的智能體驗(yàn)。”童俊平稱，未來(lái)軟匯科技會(huì)繼續(xù)發(fā)揮自己的優(yōu)勢(shì)，在解決方案中持續(xù)提供高精度檢測(cè)算法，以期給用戶帶去最美好的體驗(yàn)。