1 引言
隨著移動通信技術的發(fā)展， 移動互聯(lián)網(wǎng)日益普及，傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)在向移動互聯(lián)網(wǎng)遷移，智能穿戴設備近年來發(fā)展的非常迅速，成為一個熱點行業(yè)。智能穿戴產(chǎn)品涉及的領域十分廣泛，從眼鏡、娛樂、兒童監(jiān)護、健康、智能家居、智能服飾到通信等領域，可以加入拍照、語音識別、鏡片導航、體重監(jiān)測等各種功能?？梢哉J為智能穿戴設備是一種基于移動互聯(lián)網(wǎng)的、具有高性能低功耗特點的智能終端，其展現(xiàn)形式不是手機，而是日常生活中的可穿戴物品。它過借助傳感器，與人體進行信息交互，是一種在新理念下誕生的智能設備，具有廣泛的應用領域，并能夠根據(jù)用戶需求不斷升級。智能穿戴設備在提高人們生活品質(zhì)、促進生活方式智能化方面將會起到很重要的作用，智能穿戴設備產(chǎn)業(yè)將迎來巨大的市場空間。
2 智能穿戴設備發(fā)展現(xiàn)狀
按照主要功能的不同，智能穿戴設備產(chǎn)品可以劃分為以下幾類：運動健康類、體感交互類、信息資訊類、醫(yī)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。運動和醫(yī)療健康類的設備有運動、體側腕帶及智能手環(huán)，主要消費人群為大眾消費者；體感控制和綜合功能類的設備有智能眼鏡等，消費人群以年輕人為主；信息咨詢類的設備有智能手表，主要消費人群為大眾消費者。從目前來看，醫(yī)療和運動健康類設備使用的用戶較多。
隨著智能穿戴產(chǎn)業(yè)競爭日趨激烈，同質(zhì)化產(chǎn)品現(xiàn)象越來越嚴重，各類只具備單一功能的智能硬件紛紛開始與其他智能硬件尋求合作。在未來，隨著單一領域的智能穿戴產(chǎn)品技術日漸成熟，不同領域和功能訴求的產(chǎn)品會根據(jù)用戶實際需求在功能上實現(xiàn)互補，從而帶來更符合用戶需求的智能體驗，發(fā)展方向也會日漸明確和多元化。
目前市場上的智能穿戴產(chǎn)品主要有手環(huán)類產(chǎn)品、手表類產(chǎn)品、眼鏡類產(chǎn)品和便攜醫(yī)療設備類產(chǎn)品等，如三星、索尼、華為、小米的智能手環(huán)，蘋果、三星的智能手表，谷歌的智能眼鏡等。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(nèi)的產(chǎn)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智能手鐲。
3 智能穿戴設備關鍵技術
智能穿戴設備產(chǎn)業(yè)涉及的技術范圍較廣，包括傳感技術、顯示技術、芯片技術、操作系統(tǒng)、無線通信技術、數(shù)據(jù)計算處理技術、提高續(xù)航時間技術、數(shù)據(jù)交互技術等。
3.1 傳感技術
傳感技術主要完成語音控制、眼球追蹤、手勢辨別、生理監(jiān)控（包括心跳、血壓、睡眠質(zhì)量等）、環(huán)境感知（如溫度、濕度、位置和壓力等）等。目前，應用較多的傳感器類型有骨傳導、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
目前應用在智能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(fā)光二極體、有機發(fā)光二極體、發(fā)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：如硅基液晶，微機電系統(tǒng)/數(shù)位光源處理、鐳射掃描等。
（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(fā)并推進可彎曲的柔性屏幕、電池和人機界面系統(tǒng)并進行專利布局?，F(xiàn)階段主流柔性顯示技術的研發(fā)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(fā)等；
2）器件封裝基板及相關封裝材料的研發(fā)；
3）更高顯示性能參數(shù)和效率的顯示器件結構設計和優(yōu)化；
4）低功耗、高效率驅動電路的設計和優(yōu)化；
5）低成本材料、制作工藝研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化等。
?。?）透明面板：透明顯示已開始應用于公共看板與櫥窗等，如果應用于個人穿戴，需再提升穿透率與解析度。
3.3 芯片
智能穿戴設備芯片可以分為3類：
?。?）以現(xiàn)有手機處理器為核心的芯片：如三星Galaxy Gear采用的Exynos 4212，Google Glass采用的OMAP 4430，其優(yōu)點是有效利用已有平臺加速開發(fā)且功能強大。
?。?）基于單片機（MCU）的產(chǎn)品：如Pebble手表、FitBit One手環(huán)都是基于ARM Cortex-M結構的MCU產(chǎn)品。
（3）專門針對智能穿戴設備的芯片：英特爾推出的針對穿戴式設備芯片方案Intel Edison是雙核芯片，一部分支持安卓系統(tǒng)，另一部分則支持實時操作系統(tǒng)；高通推出的Toq處理器，為可穿戴設備專門定制產(chǎn)品，采用ARM Cortex-M3架構；博通推出的BCM4771處理器，集成定位功能；國內(nèi)北京君正的芯片JZ4775，集成了CPU、Flash、LPDDR、Wi-Fi、Bluetooth、FM、NFC和壓力傳感器、溫濕度傳感器等所有器件。
3.4 操作系統(tǒng)
智能穿戴設備采用的操作系統(tǒng)主要有3類：
?。?）嵌入式實時操作系統(tǒng)（RTOS）：具有功耗低、任務單一的特點。如三星智能腕帶Gear Fit采用的實時操作系統(tǒng)。
（2）基于Android平臺進行修改的操作系統(tǒng)。如三星第二代智能手表Gear 2和Gear 2 Neo搭載的TIzen操作系統(tǒng)。
?。?）專有操作系統(tǒng)：谷歌推出的Android Wear，北京君正推出的Newton平臺等。
3.5 無線通信技術
對于智能穿戴設備的應用而言，短距離無線通信技術更適合智能穿戴用戶之間、智能穿戴設備與其他便攜式電子設備之間的數(shù)據(jù)通信和信息共享。目前智能穿戴設備與終端的通信大部分是基于W L A N 、藍牙、NFC等短距離無線通信技術，應用數(shù)據(jù)的同步采用私有協(xié)議。用戶可以通過NFC技術將可穿戴設備與智能手機相連，不需要其他復雜的設置；用戶可以通過藍牙和WLAN技術從可穿戴設備中獲取數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)發(fā)送到智能手機或云端，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2個Wi-Fi設備連接在一起，無需設置接入點。此外，智能穿戴設備也可以通過3G、LTE等移動通信技術進行數(shù)據(jù)傳輸或分享。
3.6 數(shù)據(jù)計算處理技術
人機交互輸出界面或回饋包括文字顯示、數(shù)據(jù)分析、語音反饋、動態(tài)或虛擬影像等，所有這些輸出界面的呈現(xiàn)都必須透過內(nèi)容運算系統(tǒng)分析，如擴增現(xiàn)實（Augmented Reality，AR）、虛擬現(xiàn)實（VirtualReality，VR）、AR結合VR的混合現(xiàn)實（MixedReality）、立體投影等各種現(xiàn)實內(nèi)容計算和環(huán)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，云計算、大數(shù)據(jù)等相關數(shù)據(jù)處理技術，可以將智能穿戴設備采集的數(shù)據(jù)及時、準確地發(fā)送到后臺，通過對收集到的數(shù)據(jù)進行有效的統(tǒng)計分析，可以為用戶提供合理的建議。
3.7 提高續(xù)航時間技術
在智能穿戴技術里，如何提高設備的續(xù)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3種：一是從操作系統(tǒng)、芯片、屏幕以及終互聯(lián)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；三是通過無線充電、極速充電、太陽能和生物充電等技術緩解該問題，但這些充電技術大多處于研究階段，尚未大規(guī)模商用。
3.8 數(shù)據(jù)交互技術
智能穿戴設備的價值不僅是簡單的硬件功能，還包括依托于硬件的軟件和數(shù)據(jù)服務。但是目前很多廠商的應用和云服務封閉，存在數(shù)據(jù)孤島，不能與其他設備共享數(shù)據(jù)，缺乏開放產(chǎn)業(yè)生態(tài)環(huán)境。因此需要開放并統(tǒng)一智能穿戴設備、手機、云服務之間的接口，推動信息的流動和共享，消除數(shù)據(jù)孤島，為用戶創(chuàng)造出更多的價值。
智能穿戴設備與云平臺的交互方式，按照通信方式的不同可以分為2種：一類是智能穿戴設備具備通信能力，能夠直接與云平臺交互；另一類是可穿戴設備不具備通信能力，需要通過手機與云平臺交互。
4 智能穿戴設備發(fā)展展望
4.1 市場規(guī)模進一步擴大
隨著智能穿戴設備在2014年的爆發(fā)，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(huán)和虛擬現(xiàn)實頭戴設備Vive等新產(chǎn)品的發(fā)布，智能穿戴產(chǎn)品將會變得更加時尚、智能，種類將更加豐富。據(jù)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，年復合增長率達到78.4%。
4.2 產(chǎn)業(yè)鏈各方進一步加強合作
可穿戴設備市場產(chǎn)業(yè)鏈主要包括硬件、行業(yè)應用、社交平臺、運營服務、大數(shù)據(jù)、云計算等環(huán)節(jié)。目前可穿戴設備產(chǎn)業(yè)還不夠成熟，不同廠家的產(chǎn)品彼此獨立封閉缺少合作，數(shù)據(jù)缺乏有效共享。同時每個可穿戴設備都開發(fā)自己的應用以及數(shù)據(jù)業(yè)務平臺。這種端到端的研發(fā)模式投入大而且風險高，同時人力資源分散，難以專注于自己的核心優(yōu)勢。未來智能穿戴設備產(chǎn)業(yè)鏈上各方將會加強合作，共同促進該行業(yè)的發(fā)展。
4.3 智能穿戴設備與相關技術進一步融合并標準化
通過標準化可以促進產(chǎn)業(yè)分工以及加強不同領域企業(yè)間的互通合作，從而優(yōu)化資源配置，提高研發(fā)效率和質(zhì)量，使得產(chǎn)業(yè)鏈中各方加強創(chuàng)新，打造出有核心競爭力的產(chǎn)品。可穿戴設備與手機的數(shù)據(jù)管理和應用接口標準化，便于實現(xiàn)多種可穿戴設備整合，降低第三方開發(fā)應用的復雜度，多數(shù)據(jù)融合和共享標準化，便于用戶統(tǒng)一管理和拓展生態(tài)鏈。
隨著智能穿戴設備市場的擴大，智能穿戴設備與生命健康、移動互聯(lián)網(wǎng)技術將進一步融合，可穿戴設備低功耗設計和研發(fā)水平將進一步得到提高，智能人機交互技術及產(chǎn)品應用將會得到發(fā)展。在低功耗與高效能的微處理器、智能人機交互、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后，智能穿戴設備的市場將進一步擴大。
4.4 智能穿戴設備安全性進一步加強
大部分智能穿戴設備采用開放式操作系統(tǒng)，且與外部通信采用無線連接方式。而且現(xiàn)階段產(chǎn)品開發(fā)更多注重的是功能的實現(xiàn)，對于設備本身安全性關注并不高，導致存在諸多安全風險。智能穿戴設備面臨的主要信息安全風險來自于2個方面：內(nèi)部漏洞和外部攻擊。
部分具備虛擬現(xiàn)實功能的智能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(chǎn)生一定影響。所有電子設備都會產(chǎn)生輻射，而智能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，所以對智能穿戴設備的輻射進控制、要求和規(guī)范顯得尤為重要。部分與皮膚長期接觸的可穿戴設備造成使用者皮膚產(chǎn)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。隨著智能穿戴設備的普及，智能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，面向智能穿戴設備開發(fā)的應用較少。在應用程序的數(shù)量上，如Pebble智能手表有1 000多種應用，而索尼智能手表有200多種應用，Gear則只有70多種。與智能手機產(chǎn)品用戶需求不同，各類智能穿戴產(chǎn)品面向不同的細分市場，所以智能穿戴應用的生態(tài)系統(tǒng)碎片化嚴重，這也是可穿戴應用較少的原因之一。開發(fā)人員為這些環(huán)境開發(fā)應用變得非常困難，時間和精力成本大大提升，而應用正是智能穿戴設備發(fā)展的關鍵。
另外， 一些殺手級應用對于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能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，針對智能手機做不到的事情開發(fā)應用。未來占據(jù)智能穿戴設備重要市場份額的腕帶類設備在健康和健身類別將產(chǎn)生殺手級應用，一款原生于智能穿戴設備的廣泛應用，將有助于推動智能穿戴設備的普及和應用開發(fā)。
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