作为新兴智能硬件产品，可穿戴式电子产品正引领着下一波消费电子市场热潮。智能眼镜、智能手表、智能手环、智能鞋子等不同形态的可穿戴式设备层出不穷，面向可穿戴设备的各种解决方案也应运而生。对于可穿戴设备来说，小尺寸、低功耗设计似乎是永恒不变的主题。不过，当前可穿戴设备的一个重大缺陷则是数据监测的精确度差，因此，高精度检测算法在可穿戴设备整体解决方案中的地位亦显得举足轻重。
那么，可穿戴设备如何在保证尺寸足够小型化的同时也能保证长时间工作？面向老年人市场的可穿戴跌倒检测产品又是如何实现高精度跌倒检测算法的呢？
重庆软汇科技股份有限公司董事长童俊平 |
三大要诀实现小尺寸、低功耗一举兼得
对于可穿戴设备来说，既要解决硬件方面小型化和低功耗方面的问题，还要兼顾性能和成本，这无不挑战着开发者的综合水平。
“尺寸、功耗、性能、成本的兼顾，使得传感器等关键器件、高精度算法、数据平台等成为可穿戴电子产品设计的难点。”重庆软汇科技股份有限公司（以下简称“软汇科技”）董事长童俊平说，在产品的功耗控制上面，由于产品设计必须优先考虑用户佩戴的舒适性，因此产品外观和尺寸上的要求比较高，这间接地限制了电池的尺寸。既要保证尺寸的足够小型化，又要保证长时间工作，这是一件非常冲突的事情。所以，尽可能地采用低功耗的器件，和优化产品的工作模式是解决关键。比如：通过算法的优化，降低MCU的处理时间，让MCU更多时间处于休眠状态，以达到省电的目的。
尽可能让微控制器在休眠或待机模式下运行，这是在可穿戴式电子产品中实现超低功耗运行的有效解决方案，也是大多数方案商采用的方式。使待机模式下的电流消耗最低则是另一解决方案，因此采用电流消耗低的微控制器就显得很有必要。例如，TI的采用EnergyTrace++技术的MSP430F59xx（FRAM）微控制器在待机模式下仅消耗450nA的电流，这得益于于其极低泄漏的FRAM存储器。如果用TPS82740A为该微控制器供电，那么供电时即便该微控制器略有漏电，从单节锂离子电池汲取的电流大约也只有750nA。之所以能实现这样低的待机功耗，主要归功于360nA的静态电流（IQ）与DCS-Control拓扑结构这两大优势的珠联璧合。
对于如何保证尺寸的小型化，集成无疑是很好的方式。如TI的TPS82740A是MicroSIP器件，就集成了所有必需的无源组件以及一个负载开关。这比具有相同超低功耗性能的分立式TPS62740型实施方案小75％以上。再如，MSP430F59xx同样集成了多种功能，如温度传感器功能、差分输入模数转换器功能、8选1多路复用器LCD显示器驱动器功能和256位加密功能。这样就节省了PCB的空间，也简化了可穿戴电子产品的设计流程，用户只需添加一块电池和一些其它的系统专用传感器就基本大功告成。
本文下一页：如何开发高精度的跌倒检测算法？
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如何开发高精度的跌倒检测算法？
“在可穿戴产品同质化严重的今天，如果更多在产品外观、功能叠加上做差异化，这不会成为客户接受的解决方案。”童俊平进一步说，因此，软汇科技把产品的核心价值、差异化，转移到高精度的算法开发、设备与数据平台交互等智能体验上来。
据了解，目前软汇科技主要专注智慧养老，其可穿戴设备解决方案的竞争优势在于高精度的检测算法和数据平台。“通过多年的数据收集，我们已经建立了行业唯一的万级真人测试数据库，为行为检测和安全检测模型提供了真实可靠的验证环境，自主的算法、传感器及数据平台是我们的竞争优势。”以可穿戴的老人跌倒检测产品为例，童俊平重点向笔者介绍了其跌倒检测算法。
据童俊平介绍，可穿戴老人跌倒检测产品的核心功能就是正确的检测出用户跌倒，不能有太高的误报与漏报。如果误报和漏报太高给用户的体验就不好，最终会造成产品的失败。因此，高精度的跌倒检测算法十分重要。为此，中科软汇分两步来走：第一步是专门建立了一套用于人体姿态数据采集的无线数据收集平台。第二步，针对收集来的数据，分析这些数据的差异性，进行数学建模，在离线的环境中，不断的对数学模型进行反复的优化、测试、再修改，甚至重新建立数据模型，最终才达到满意的效果。
对此，童俊平分享了一些他们在开发过程中的检测数据：
典型的跌倒曲线
跌倒检测模型图
跌倒计算结果图
此外，对于可穿戴老人跌倒检测产品来说，还有很重要的一点就是产品的通讯能力。目前，穿戴式产品鲜有做到独立通讯的能力，几乎都必须依靠第三方设备如手机等来实现完整的通讯流程，这也是目前穿戴式产品无法让用户形成有效佩戴的一个重要的原因。“目前，我们通过内置嵌入式数据网关或便携式数据网关，间接地解决了这一问题，让用户的数据可以实现准实时自动传输，且整个过程不需要用户进行任何干预。”童俊平说。
当前，软汇科技主要关注检测算法与数据平台的互动。“通过算法，用户可以了解自己在某个点的状态，通过数据平台，用户可以观察到自己在很长一段时间内的状态，通过这些状态，我们可以为用户提供不同于以往的智能体验。”童俊平称，未来软汇科技会继续发挥自己的优势，在解决方案中持续提供高精度检测算法，以期给用户带去最美好的体验。
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责编：Quentin
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