2015年被廣泛稱贊為智能手表開啟可穿戴技術(shù)市場的一年。當(dāng)然，用于通用智能手表的專用健身帶和活動跟蹤應(yīng)用已經(jīng)向大量消費者展示了自我量化的范圍：連續(xù)記錄數(shù)據(jù)，例如所采取的步驟，燃燒的卡路里以及超過閾值心率的時間。結(jié)合基于位置的信息，如智能手機的GPS位置，速度和航向，可以將運動活動與性能數(shù)據(jù)聯(lián)系起來，以監(jiān)控進度或社交分享。

智能手表可以為新一代智能手表提供有效的介紹佩戴者尋求有關(guān)其表現(xiàn)和改進的更詳細數(shù)據(jù)。下一步是更嚴肅的技術(shù)運動服（圖1），它能夠監(jiān)控更多的參數(shù)，并且 - 通過正確的分析應(yīng)用程序 - 向運動員展示如何改進他們的技術(shù)和健身。主要的運動服品牌和新創(chuàng)業(yè)公司正在競爭新興市場中可穿戴運動技術(shù)的領(lǐng)先地位。

圖1：全身可穿戴技術(shù)可以幫助測量和改善健身和技術(shù)。

健身和表現(xiàn)的重要標(biāo)志

自21世紀(jì)以來，運動員的可穿戴技術(shù)一直伴隨著我們，無線心率計等產(chǎn)品包括胸帶傳感器單元和獨立的腕戴式顯示器。這些裝置標(biāo)志著生命體征易于佩戴，無創(chuàng)性監(jiān)測的出現(xiàn)。

今天的技術(shù)運動服，包括旨在幫助血液循環(huán)和肌肉恢復(fù)的壓縮服裝，可為保持大量傳感器足夠靠近佩戴者的皮膚，以拾取由體力消耗產(chǎn)生的微小電信號。現(xiàn)在可以收集除心率心電圖（ECG）信號之外的許多額外數(shù)據(jù)類型，包括用于分析肌肉活動的肌電圖（EMG）。

EMG利用肌肉發(fā)出微小電信號的事實因為他們合同。歷史上，EMG已經(jīng)通過將小針插入肌肉組織而用于臨床環(huán)境中。顯然，這在運動期間使用是不切實際的，并且通常不適合未經(jīng)過醫(yī)學(xué)訓(xùn)練的用戶。最近，使用放置在皮膚上的傳感器，表面肌電圖變得切實可行。雖然針從肌肉內(nèi)捕獲高度局部化的數(shù)據(jù)，但是表面?zhèn)鞲衅骺梢蕴峁└话愕募∪馐褂糜^點，可以對其進行分析以評估步態(tài)，風(fēng)格和力量。運動服裝公司Athos使用表面肌電信息來幫助客戶實現(xiàn)特定目標(biāo)，例如與跑步者合作，通過識別并幫助糾正運行風(fēng)格和對稱性問題，實現(xiàn)超過一英里的個人最佳性能。

此外，準(zhǔn)確的體溫監(jiān)測對于監(jiān)測健康狀況是有用的，并且還可以保護佩戴者免受過度勞累的危險。 TI已證明其LMT70模擬溫度傳感器可安裝在可穿戴設(shè)備內(nèi)，并在靠近皮膚時測量體溫，精度在0.1°C以內(nèi)。 LMT70是一款低功耗CMOS傳感器，精度在±0.05°C范圍內(nèi)，溫度范圍為20°C至42°C，可覆蓋人體溫度范圍。它采用0.88 mm x 0.88 mm 4凸塊WLCSP封裝，可將傳感器定位在非常靠近可測量熱源的位置。制造傳感元件的模具設(shè)計成通過焊料凸塊加熱，因此焊料凸點必須連接到熱效率高的基板上。 LMT70的2 V至5.5 V寬工作電壓范圍允許用于移動應(yīng)用中常用的所有電池類型。

圖2：遠程溫度探頭專為實現(xiàn)最佳熱效率而設(shè)計。

在TI的參考設(shè)計中，主體溫度傳感器安裝在與主信號處理分離的小型PCB上電路，以便盡可能靠近佩戴者的皮膚。電路板采用帶銅墊的散熱通孔，確保體內(nèi)熱量快速傳遞到傳感器中，以獲得最佳的響應(yīng)性和準(zhǔn)確性。遠程板使用熱環(huán)氧樹脂連接在中空金屬蓋內(nèi)，并使用熱效率高的鎳線電連接到主信號處理板（圖2）。第二個LMT70用于環(huán)境溫度檢測，兩個傳感器的輸出連接到ADS1115模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）的兩個通道。圖3的框圖給出了信號路徑的高級視圖。

圖3：LMT70參考設(shè)計LMT70參考設(shè)計演示了體溫以可穿戴的形狀因子進行感應(yīng)。

由于LMT70的傳遞函數(shù)為5.19 mV/°C，因此ADS1115的16位分辨率能夠確保精度在0.1％以內(nèi)，這是目標(biāo)項目。 ADC通過I 2 C與主機MSP430G2553微控制器通信。

體育科學(xué)家也對使用電極放置電極測量電流皮膚反應(yīng)（GSR）的機會很感興趣。評估運動員對訓(xùn)練程序的情緒反應(yīng)。 GSR在運動訓(xùn)練中的廣泛使用可能在未來，但Maxim已經(jīng)為可穿戴的移動電流皮膚響應(yīng)（GSR）系統(tǒng)制作了參考設(shè)計。

Maxim的參考設(shè)計基于MAX32600健康測量微控制器，該微控制器直接連接到皮膚電極，并與運行免費提供的配套GSR/溫度測量應(yīng)用程序的Android設(shè)備進行通信，參考設(shè)計通過藍牙?低能耗控制器連接到其SPI端口。微控制器集成了模擬前端，旨在支持精確的健康測量，從而最大限度地減少對ADS1115等精密ADC等外部元件的需求。

運動感應(yīng)分析技術(shù)

關(guān)閉 - 適合運動服也是嵌入傳感器（如MEMS慣性模塊）的理想選擇，可以準(zhǔn)確地監(jiān)控佩戴者的運動。形狀緊密的面料可以通過相對于運動員的身體移動來消除松散穿著的服裝可能引入的噪音，從而實現(xiàn)精確的感應(yīng)。多軸感應(yīng)運動使應(yīng)用程序能夠識別可以改進技術(shù)的區(qū)域，例如跑步或手臂動作。一些可穿戴設(shè)備的設(shè)計主要考慮了運動感應(yīng)，例如腕帶或手套，以幫助改善網(wǎng)球擊球或高爾夫揮桿等技術(shù)。

市場上已有許多產(chǎn)品，如PIQ，它監(jiān)控13軸的運動并與玩家手機上的教練應(yīng)用程序通信（圖4）。 PIQ多項運動傳感器還集成了GPS，為高爾夫球手提供額外的功能，例如球場信息，包括距離球洞的距離。

圖4：像PIQ這樣的運動跟蹤可穿戴設(shè)備可以充當(dāng)虛擬運動教練。

慣性模塊，如STMicroelectronics LSM6DS3 6軸iNEMO ?模塊將3軸加速度計和3軸陀螺儀組合在一個封裝中，具有適用于可穿戴應(yīng)用的高級功能。這些包括活動/不活動檢測和重要事件檢測，以及內(nèi)置的計步器功能。

認識到可穿戴應(yīng)用中需要低功耗，該模塊具有始終開啟的低功耗模式，以及0.42 mA的低功耗工作模式。 LSM6DS3支持多種操作模式，包括傳感器集線器模式，允許最多四個額外的外部傳感器連接到模塊的主I 2 C接口。這可用于將LSM6DS3作為集線器連接到系統(tǒng)等傳感器，如溫度或氣壓傳感器。圖5顯示了如何在傳感器集線器模式下配置LSM6DS3的示例。

圖5：在傳感器集線器模式下配置LSM6DS3的示例代碼。/p>

結(jié)論

微小的傳感器和壓縮運動面料相結(jié)合，帶來了各級運動員訓(xùn)練改進和競爭方式的巨大變化。他們一起能夠?qū)⑦\動技術(shù)服裝轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢猿袚?dān)私人教練角色的智能服裝。