近兩年，可穿戴大廠紛紛成立運動健康管理實驗室，加碼運動和健康追蹤功能，業(yè)界似乎已經達成共識，這就是現階段可穿戴設備的獨特價值。

01 運動監(jiān)測，可穿戴設備廠商還能有什么期待？

根據IDC《中國可穿戴設備市場季度跟蹤報告，2021年第四季度》，2021年中國可穿戴市場出貨量近1.4億臺，同比增長25.4%。預計2022年，中國可穿戴市場出貨量超過1.6億臺，同比增長18.5%。主流的可穿戴設備包括智能手表、TWS耳機、智能手環(huán)等。

市場增長的同時，可穿戴設備廠商也感覺到競爭加劇了。長期來看，可穿戴設備廠商需要通過精細化市場定位充分挖掘現有需求、開發(fā)更多功能場景刺激新的消費需求。

著眼當下，在當前運動功能為主的基礎上，健康監(jiān)測相關功能已經在多數頭部廠商的技術儲備中逐漸完善。

展望未來，可穿戴設備仍然有更廣泛的應用場景待挖掘：例如在游戲娛樂場景中與VR設備的交互，在車載場景中對駕駛員狀態(tài)監(jiān)測等，這將有利于帶動更多消費需求涌現。

回到我們今天的主題，運動監(jiān)測功能已經發(fā)展到一定階段，仍然是設備廠商建立競爭壁壘的重要技術，下一步就是功能的優(yōu)化和使用體驗感的提升。

關于運動監(jiān)測，可穿戴設備廠商還能有什么期待？不妨自底層技術看起，從傳感器的技術創(chuàng)新中找一些靈感。

02 數據“捕手”-Bosch Sensortec可穿戴明星產品

運動監(jiān)測功能的實現，始于數據收集，而傳感器就是數據“捕手”。

# 加速度傳感器BMA456

查看智能手表上的步數，已經成為了人們的常規(guī)操作。通過加速度傳感器感應用戶的加速度變化，再經過數據處理，就可以算出行走步數。加速度傳感器BMA456內置計步器和運動識別功能，不僅能夠計算出步數，還可以判斷用戶是處于跑步或者靜止狀態(tài)。

BMA456在一眾加速度傳感器中脫穎而出，靠的是它的功耗管理功能，它可以自我判斷運動和非運動模式，相應地在低功耗模式和正常模式間進行快速切換。

在常規(guī)的工作模式中，它的耗電量是150μA。當設備沒有活動時，傳感器可以被設置為超低功耗6Hz的待機低功耗模式，它的耗電量能低至6μA。

加速度傳感器BMA456內置計步器和運動識別功能

加速度傳感器在可穿戴設備上有廣泛的應用，在近日落幕的【第33屆“微言大義”研討會：運動感知技術及應用】上，Bosch Sensortec高級現場應用工程師皇甫杰舉了兩個例子：

比如，TWS耳機的入耳/出耳檢測，常見的實現方式是用接近傳感器檢測耳機與接觸物體之間的距離，來判斷是否入耳，但在實際應用中，會有誤判的情形，像耳機拿在手中和放在桌上有時會難以精準判斷。為了更精確的判斷，需要加速度傳感器的聯動，通過加速度信號了解設備方向，用戶移動軌跡等更多狀態(tài)。BMA456的數據可以與接近傳感器融合，極大提高入耳/出耳檢測精度。同時，在兩個傳感器的聯動工作模式下，接近傳感器不需要一直打開，由此達到降低系統功耗的目的。

再比如，TWS耳機的單擊/雙擊/三擊功能的實現，也需要用到加速度傳感器BMA456，敲擊的準確度高達90%以上。

# 智能傳感器BHI260/慣性傳感器BMI270

?定位導航應用

談到定位技術，大家也許會想到GPS，這是一種常見的GNSS（全球導航衛(wèi)星系統）。GPS在遮擋環(huán)境比如密集樓宇中效果較差，此時需要結合PDR（行人航位推算）獲取更準確的定位。

PDR是一種利用手機內嵌多種傳感器采集的運動信息進行行人室內定位的技術。該技術通過利用行人初始的位置、行走的距離和方向信息，推算用戶在任意時刻的位置信息，無需額外的設備支持。

通常來說，只用GNSS定位，GPS需要一直打開，功耗較高。如果用GNSS+PDR融合的方式，GNSS只需間斷打開，由此降低功耗。這樣可以在保證定位精度的同時，降低整機功耗。

這里給大家分享一組數據對比：

只用GNSS定位，功耗約為50mA。

采用PDR+GNSS的組合定位，功耗約為17mA。

智能傳感器BHI260中集成了PDR算法，同時支持PDR和GNSS數據的融合，從而幫助優(yōu)化用戶的路徑規(guī)劃。

?3D音頻技術

為給用戶帶來更好的聽覺體驗，3D音頻這一技術被引入到TWS耳機中，該功能可以在耳機上體驗沉浸式環(huán)繞聲。通過內置的加速度傳感器和陀螺儀，可以追蹤用戶的頭部運動，當頭部轉動時，音頻會重新校準，始終將用戶放置在場景中央。

針對3D音頻功能，Bosch Sensortec有兩種實現方案：

方案1：BHI260+ BMM150(地磁傳感器)

方案2：BMI270+ BMM150

需要說明的是，BMI270集成了一顆加速傳感器和一顆陀螺儀，BHI260集成了一顆加速傳感器、一顆陀螺儀和傳感器中樞（hub）。

兩種方案最大的區(qū)別是算法運行位置的不同。

方案1中，頭部運動方向識別是在傳感器器件內部完成的，經過一系列處理后，通過傳感器中樞將頭部角度的數據提供給Host MCU。

方案2中，頭部運動方向識別的算法，需要在Host MCU上面實現，隨后將BMI270采集到的傳感器數據傳輸給MCU，然后再通過算法去計算頭部角度。

# 氣壓傳感器BMP581

博世的氣壓傳感器具有高精度、低功耗、小尺寸的特點，也可以集成到TWS耳機或智能手表中，用于識別運動。比如，用戶在做引體向上的時候，TWS耳機中的氣壓傳感器可以識別到距離高度變化為30cm（如下示意圖）。

氣壓傳感器BMP581可準確測量運動中的微小高度變化

在智能手表計算卡路里的時候，通常要依賴用戶走路/跑步的距離，但不管是用GPS根據運動軌跡計算距離，還是用慣性傳感器的計步器功能計算距離，都難以將高度變化和坡度狀態(tài)納入考慮。顯然，有高度變化時，比如上坡或者下坡，消耗的卡路里就不同。氣壓傳感器可以通過對高度變化檢測，從而讓卡路里的測量更加精確。

BMP581是Bosch Sensortec在2022年最新推出的氣壓傳感器，在精度方面實現了新的突破——它可以準確測量低至7.6μg的氣壓波動，相當于一只蚊子重量的千分之一。

審核編輯：湯梓紅