可穿戴设备关键技术及其发展

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1、可穿戴设备的关键技术及其发展0引言移动通信技术的迅猛发展，给人们的生活带来了巨大的影响和便利。随着人们对生活质量提高的日益渴求，人体中心无线网络，这个名词逐渐进入了大家的视野。所谓的人体中心无线网络，就是以人体为中心来组建的一个无线网络，各个设备通过这个无线网络进行互联，为使用者提供某些功能和便利。同时为了不给使用者造成不便，这些设备一般而言都是分割开的功能模块，有的植入人体，有的则是可穿戴的。因此，人体中心无线网络的应用，必然会给医疗，军队装备，个人识别，导航，娱乐等行业带来不可思议的变化。1概述可穿戴电脑外形多种多样，有的可别在腰带上，有的可放在

2、口袋里，有的可挎在肩上，甚至可以分散地藏在衣服中。它的显示器可像护目镜一样戴在头上，镜片是特殊材料制成的。它既能表示电脑显示的内容，又不会档住现线。它使用骨感语音输入、眼控输入、手套式输入等技术，向电脑下达操作指令。使用者还可在头上戴着如耳机一样的无线电收发机，不仅能听到用脑发出的音响，还能用以收发电子邮件。它不用键盘而是用触摸板作为输入装置，科学家们还在开发戒指式输人装置、手套式输入装置。　　使用这样的电脑，比便携式电脑更方便，可以边行走边同因特网连接，和在家里一样，向全世界收发电子邮件。甚至在上班的途中，一手抓住车上的吊环，一手操作电脑，编制所需

3、要的报告，做到工作、乘车两不误。　　这样的电脑小巧玲珑，形态各异。但麻雀虽小却五脏俱全。由于它能像衣服一样穿在身上，所以携带和使用都要方便。现在以美国为首，包括日本在内的各发达国家都在开发这种新电脑，IBM等公司正着眼开发使人们生活更显得潇洒的这类通用型电脑。　　可穿戴电脑对技术的要求比较高，首先就是声言输入技术。因为这种电脑很小，通常不用键盘，而且经常边走边用，用文字输入比较困难。其次，计算机要能够认识人的动作(如手势)和声音，理解人的指示，也就是识别技术。最后就是节电技术，才能真正意义上让可穿戴电脑大众化。　　不过，可穿戴电脑的前身并不光彩。上个

4、世纪60年代，美国赌场里的赌客们将小型的摄像头、对讲机等机器挂在身上或放在口袋里，以此得到同伴的信息进而在赌局中获胜。　　从广义角度上说，近年来为人们所熟悉的U盘、PDA、MP3和手机都是可穿戴计算机的一种。它们实现了可穿戴机的部分功能，U盘类似于可穿戴机的CF机存储器；PDA就是一个小的掌上电脑；而MP3已经具备了处理器与存储器；手机也是一个有处理能力的随身佩戴的计算机。2可穿戴电脑的关键技术可穿戴计算机系统并不是简单地把一台PC机微型化后分布在身体之上，它必须研究和解决许多特殊的关键技术。我们把这些系统和关键技术称之为“可穿戴计算技术”。2.1S

5、ystemonChip体系结构设计技术　　该设计技术可把计算机主机的硬件集成到一个芯片里。这样，计算机就可以做得很小，而且有利于降低功耗，提高速度，尤其是可以降低成本，缩短生产周期。例如，Epson的Cardio芯片就具备了PC586的性能，而且已经产品化。2.2微小计算机多端口、高性能I/O设计技术　　可穿戴计算机的主机是微小型的，但却要与多达十几台外部设备相连。因此，要求微小型计算机应具备足够数量的接口，而且要具有很高的I/O处理能力。2.3无线自组网络技术　　可穿戴计算机系统要伴随人的活动并作为一个移动节点随时上网，多个这样的节点将构成一个特殊

6、的网络，称之为自组网。这类网络没有固定的路由器，各节点以任意方式移动并动态连接，每个节点都可以充当路由器，且所具有的自动重组功能还可以提高网络的抗毁能力。有人把自组网概括为“移动分布式多跳无线网络”。这类网络有如下特点：动态变化的拓扑结构；接入节点的随意性；受限且经常变化的带宽；可能出现的非对称连接；终端受限的操作；分布式控制的网络。　　2.4嵌入式操作系统技术　　现存的微机操作系统可以用于可穿戴计算机系统，但由于可穿戴计算机的体积和存储空间十分有限，所以，操作系统应尽量压缩到“专用”的程度，并提高实时性。因此，需要使用嵌入式操作系统，这类系统常常是

7、实时的和微内核的，并具有极强的处理多外设的能力。　　2.5移动数据库技术　　可穿戴计算机系统在移动中上网、移动中访问数据库，这类移动式的数据库管理技术将有别于固定的数据库管理。移动数据库需满足以下四个目标：可用性与可伸缩性；可移动性——移动中访问或移动中更新；可串行性——支持可串行的并发事务执行；收敛性——系统总能收敛到一致状态。2.6人机交互技术　　可穿戴计算机系统实际上既是一个实时的信息处理系统，又是一个“人机结合，以人为本”的集合体，人机关系更加自然和谐。因此，人机交互技术是可穿戴计算机系统中的关键技术，它应解决人与计算机之间的交互问题以及人通

8、过这种交互而提高环境感知的能力。2.7基于蓝牙的无线连接技术　　可以想象，当多达十几个模块同时分布于人体之上