感知时代,可穿戴传感器方兴未艾

来源:荣格

发布时间:2016年5月11日上午 09:05:09

信息技术成为推动社会进步的最大动力,它不但改变了人类生产方式,同时也改变着人类的生活方式。信息技术在经历了以个人电脑为代表的计算时代,以互联网为 中心的通讯时代后,现在已经真正迈入到了以传感器为核心的感知时代。可穿戴传感器成为下一阶段传感器发展的方向和重点,与人们的日常生活息息相关。

信息技术成为推动社会进步的最大动力,它不但改变了人类生产方式,同时也改变着人类的生活方式。信息技术在经历了以个人电脑为代表的计算时代,以互联网为中心的通讯时代后,现在已经真正迈入到了以传感器为核心的感知时代。可穿戴传感器成为下一阶段传感器发展的方向和重点,与人们的日常生活息息相关。

可穿戴传感器的概念

可穿戴传感器。利用可穿戴技术,在可穿戴设备上应用的传感器总称。是由可穿戴技术、可穿戴设备衍生发展的一个新概念,是传感器发展的新趋势。

可穿戴技术。是20世纪60年代,美国麻省理工学院媒体实验室提出的创新技术,利用该技术可以把多媒体、传感器和无线通信等技术嵌入人们的衣着中,可支持手势和眼动操作等多种交互方式。

可穿戴技术主要探索和创造能直接穿在身上、或是整合进用户的衣服或配件的设备的科学技术。

可穿戴式设备。是由用户穿戴和控制,并且持续运行和交互的计算机设备。

可穿戴设备的概念在上世纪50年代被提出,简单来说可穿戴设备就是能戴在或直接穿在身上,甚至是植入用户身体中的一种智能设备。通过利用这些可穿戴设备,用户可以更加便捷地获取相关信息,做出指令,来帮助工作或生活。

它是由可穿戴式计算机(Wearable Computer,俗称可穿戴设备)衍生,是新式的人机交互设备。

可穿戴式设备,通常具备以下三个基本操作模式和其六个基本属性。

三个基本操作模式是:

①持续性(Constancy):设备是一直运行,时刻准备与用户交互,而手机是解锁屏幕之后才能交互。信号流是从人到设备,从设备到人。

②增强性(Augmentation):用户做其他事情时,设备同时在运行并为人服务,具有增强智力或者感官的功能。

③调解性(Mediation):手机是手持设备,而可穿戴式设备可以成为身体的装备,体现在以下两方面:

封闭(Solitude):设备可以作为信号过滤器,比如广告等不希望看到的媒体。设备与肌肤接触,可以测量人体生理指标,将与人融为一体。以一种温和的方式改变我们对于现实的认知。

隐私(Privacy):在手机上输入密码或者使用电脑工作,是有可能被其他人窥视。可穿戴式设备可以像衣服一样保护我们的隐私,其他人并看不到我们与设备之间的交互过程。未经过你的允许,他人是不能操作设备的。

六个基本属性: 

①不独占用户注意力:与设备交互是次要活动,用来调解(增加,改变或减少)感官能力。穿戴一定时间后,你可能忽略它的存在。

②不限制用户:可以在做其他事情(比如跑步)时使用它。

③可被用户注意:当需要时,可以将注意力放在设备上。

④可被用户控制:自动化运行情况下,用户随时可以“手动”控制它。

⑤关注环境:有环境意识,多模式,多种感觉并用。

⑥与他人交流:可以作为与他人交流的媒介。

可穿戴设备将影响人们的日常生活和工作,有专家甚至将其与火药发明相提并论,或许像科幻片中一样,人将全副武装电子设备,可穿戴传感器将进入大众消费领域的前期。

可穿戴传感器产品

运动传感器。运用在可穿戴设备上的运动传感器主要包括:加速度计、陀螺仪、磁力计、压力传感器以及整合式运动传感器,它们的功能主要是运动监测、导航、人机交互。ST,InvenSense,Bosch仍是运动传感器市场主要供应商,都能提供多轴运动传感器。国内也有供应商厂商,不过出货较少。

生物传感器。可穿戴设备上的生物传感器主要包括:血糖传感器、血压传感器、心电传感器、肌电传感器、体温传感器、脑电波传感器等,它们的功能主要是生理数据监控、健康/睡眠监控。供应商包括ADI(光照式)和神念(电极式),其它则需要辅助器件或临床验证,技术门槛高,主要集中在国外。

环境传感器。可穿戴设备上的环境传感器主要包括:温湿度传感器、气体传感器、PH传感器、紫外线传感器、环境光传感器、颗粒物传感器、气压传感器等,它们的功能主要是环境监测、天气预报、健康提醒。环境传感器供应商比较多,目前应用在可穿戴产品里不多,但不久将有更多产品面市。

表1 可穿戴传感器产品(部分)应用领域和产品类别

表1 可穿戴传感器产品(部分)应用领域和产品类别

可穿戴传感器产品(部分)应用领域和产品类别如表1所示。

可穿戴传感器的特点

佩戴舒适,应无异感。想做到完全无感,对现在的可穿戴健康设备还是天方夜谭。但是尽量做到轻便小巧,则是所有企业的努力方向。可穿戴健康设备和专业医疗设备相比,虽然效果不及专业设备,但其优势就在于可以方便地、随时随地对身体进行保健治疗,对于预防、缓解疾病有很大优势。

使用方便,正常生活无忧。消费者不能接受需要专门花费时间、不断挑战自己耐心的健康设备。所以,可穿戴健康设备在设计上应该充分考虑,不要影响使用者的正常生活、工作,使用维护方便,适合各种年龄段,特别是孩子和老人。

外观优美, 适用不同场合和环境。有时候,可穿戴设备并不可能“隐形”。但是,如果这些设备的外观足够贴合环境,甚至足够酷,那么用户也不介意戴着这样的设备招摇过市。

可穿戴传感器的要求

可穿戴传感器和手机中传感器的设计趋势一致:高集成度、小尺寸、低功耗、低成本。传感器作为可穿戴设备对外感知器件,担负重要角色,要达到良好的体验效果和监测精确度,难度主要在于批量制备工艺(可弯曲、可拉伸工艺,3D打印技术,绿色印刷工艺)、算法和成本控制。

可穿戴传感器的市场

全球可穿戴式传感器市场2014年估值为7000万美元, 2014至2020年将以30%以上的年增长率增长。

可穿戴式传感器是可穿戴技术的最重要的组成部分之一。可穿戴式传感器嵌入到广泛的可穿戴的设备与各种传感功能,包括图像传感,压力传感,动作传感和温度传感。

在2014年,北美地区领导可穿戴式传感器市场,预计该地区保持其在整个预测期内的主导地位。采用可穿戴的设备,其中包括,智能手表,健身带和可穿戴式医疗监控设备是导致可穿戴式传感器市场在该地区发展的支柱。

欧洲、北美占全球市场的收入份额超过38%。亚太地区(APAC),现行分析在预测期内可穿戴式传感器将显著增长。

全球可穿戴式传感器市场由传感器类型被分类为运动传感器,压力传感器,温度传感器,图像传感器,位置传感器,医疗传感器和其他。运动传感器具有最高的市场收入份额,在2014年,将继续其霸主地位。运动传感器主要包括智能手表和健身带。

Apple Watch上市后,可穿戴设备出货量飙升。2014年全球智能手表出货量500万支,2015年增至4000万支,今后2年出货量增长率分别高达65%和43%。

根据ISH统计预测,在健身和健康监测需求快速攀升的驱动下,可穿戴设备使用的传感器出货量,从2013年~2019年将增长7倍,从2013年的6700万支,大幅跃升至2019年的4亿6600百万支。HIS预测,2015年整体可穿戴传感器出货量将增长一倍,其中智能手表用传感器将激增近600%。

强化可穿戴传感器应用功能,压力/紫外传感器行情走俏。可穿戴设备可以说是物联网应用的首选商机,其中运动、健身及健康照护是其最主要的三大应用。据HIS预测,2018年压力计在消费性电子应用的出货量可望达到十亿支。

有效监控空气品质, 气体传感器成可穿戴应用新宠。如Bosch Sensor tec推出一款整合压力计、湿度计、温度计、气体传感器的多功能组合产品,封装尺寸仅3平方毫米,用于环境监测,监控空气质量,有十分看好的市场应用前景。

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