可穿戴智能設備體系結構的兩個應用

穿戴式智能設備體系結構/10/10/10/10可穿戴智能設備體系結構的兩個應用第1頁穿戴式智能設備體系結構醫(yī)學上-----穿戴式移動監(jiān)控系統(tǒng)軍事上---人機合一之無敵勇士可穿戴智能技術可穿戴智能設備體系結構的兩個應用第2頁可穿戴計算技術1.SystemonChip體系結構設計技術

2.微小計算機多端口、高性能I/O設計技術

3.無線自組網(wǎng)絡技術

4.嵌入式操作系統(tǒng)技術

5.移動數(shù)據(jù)庫技術

6.人機交互技術7.基于藍牙無線連接技術8.外部設備選擇與設計技術可穿戴智能設備體系結構的兩個應用第3頁可穿戴計算技術SystemonChip體系結構設計技術該設計技術可把計算機主機硬件集成到一個芯片里。這么，計算機就能夠做得很小，而且有利于降低功耗，提升速度，尤其是能夠降低成本，縮短生產周期。比如，EpsonCardio芯片就具備了PC586性能，而且已經(jīng)產品化。微小計算機多端口、高性能I/O設計技術可穿戴計算機主機是微小型，但卻要與多達十幾臺外部設備相連。所以，要求微小型計算機應具備足夠數(shù)量接口，而且要含有很高I/O處理能力?？纱┐髦悄茉O備體系結構的兩個應用第4頁可穿戴計算技術無線自組網(wǎng)絡技術可穿戴計算機系統(tǒng)要伴隨人活動并作為一個移動節(jié)點隨時上網(wǎng)，多個這么節(jié)點將組成一個特殊網(wǎng)絡，稱之為自組網(wǎng)。這類網(wǎng)絡沒有固定路由器，各節(jié)點以任意方式移動并動態(tài)連接，每個節(jié)點都能夠充當路由器，且所含有自動重組功效還能夠提升網(wǎng)絡抗毀能力。有些人把自組網(wǎng)概括為“移動分布式多跳無線網(wǎng)絡”。這類網(wǎng)絡有以下特點：動態(tài)改變拓撲結構；接入節(jié)點隨意性；受限且經(jīng)常改變帶寬；可能出現(xiàn)非對稱連接；終端受限操作；分布式控制網(wǎng)絡。嵌入式操作系統(tǒng)技術嵌入式操作系統(tǒng)技術現(xiàn)存微機操作系統(tǒng)能夠用于可穿戴計算機系統(tǒng)，但因為可穿戴計算機體積和存放空間十分有限，所以，操作系統(tǒng)應盡可能壓縮到“專用”程度，并提升實時性。所以，需要使用嵌入式操作系統(tǒng)，這類系統(tǒng)經(jīng)常是實時和微內核，并含有極強處理多外設能力?？纱┐髦悄茉O備體系結構的兩個應用第5頁可穿戴計算技術移動數(shù)據(jù)庫技術可穿戴計算機系統(tǒng)在移動中上網(wǎng)、移動中訪問數(shù)據(jù)庫，這類移動式數(shù)據(jù)庫管理技術將有別于固定數(shù)據(jù)庫管理。移動數(shù)據(jù)庫需滿足以下四個目標：可用性與可伸縮性；可移動性——移動中訪問或移動中更新；可串行性——支持可串行并發(fā)事務執(zhí)行；收斂性——系統(tǒng)總能收斂到一致狀態(tài)人機交互技術可穿戴計算機系統(tǒng)實際上既是一個實時信息處理系統(tǒng)，又是一個“人機結合，以人為本”集合體，人機關系更加自然和諧。所以，人機交互技術是可穿戴計算機系統(tǒng)中關鍵技術，它應解決人與計算機之間交互問題以及人經(jīng)過這種交互而提升環(huán)境感知能力可穿戴智能設備體系結構的兩個應用第6頁可穿戴計算技術基于藍牙無線連接技術能夠想象，當多達十幾個模塊同時分布于人體之上，它們之間連線將是十分沉重負擔，而且是一個不可靠原因。而利用藍牙近距離無線通信，可逐步替換這些連線。外部設備選擇與設計技術可穿戴計算機系統(tǒng)除了主機之外就是大量外部設備，設備選擇與設計至關主要。其中主要包含輸入類設備、輸出類設備、電源等。對這些設備要求是“含有高性能指標：小體積、低功耗；符合人體特征，有利于健康；安全可靠。可穿戴智能設備體系結構的兩個應用第7頁人機合一之無敵勇士美國國防部“陸地勇士”

該項目意在形成這么一個戰(zhàn)斗力量：將小型武器與高科技設備緊密集成，能夠大贏二十一世紀地面戰(zhàn)爭軍事力量。計劃預計花費二十億美元，裝備45000套，期望于形成戰(zhàn)斗力。

基于最新通訊、傳感、計算和材料技術，“陸地勇士”將徹底革新傳統(tǒng)單兵作戰(zhàn)概念。該項目包含以下幾個子系統(tǒng)：武器子系統(tǒng)、綜合頭盔子系統(tǒng)、計算機/無線電子系統(tǒng)、軟件子系統(tǒng)和防護服與單兵設備子系統(tǒng)?？纱┐髦悄茉O備體系結構的兩個應用第8頁武器子系統(tǒng)武器子系統(tǒng)設計和制造基于M-16/M-4步槍。武器子系統(tǒng)包含主要電力相關光學部件，如彈道計算器、光電瞄準器、攝像機和激光測距儀/數(shù)字羅盤(LRF/DC)。LRF/DC提供距離和方向信息給士兵。士兵從全球定位系統(tǒng)(GPS)聯(lián)結自己位置，當需要間接火力和戰(zhàn)斗識別呼叫時，士兵有準確目標位置。這一個系統(tǒng)將會允許步兵在全部天氣類型下和在夜間操作。連同其它組件，一個士兵能使自己不暴露在敵人火力下?？纱┐髦悄茉O備體系結構的兩個應用第9頁綜合頭盔子系統(tǒng)綜合頭盔集合子系統(tǒng)(IHAS)使用先進材料，含有較輕重量同時提供勝于美軍當前頭盔殼體彈道防護。完整綜合頭盔集合子系統(tǒng)比現(xiàn)有頭盔更輕和更舒適。IHAS頭盔安裝了計算機和傳感器顯示裝置，是對其它子系統(tǒng)到數(shù)字化戰(zhàn)場士兵界面。經(jīng)過“頭盔安裝顯示器”，士兵能觀看計算機發(fā)出圖解數(shù)據(jù)、數(shù)字化地圖、情報資料、部隊位置，還包含安裝在武器上熱成像武器瞄準器(TWS)和攝像機成像?？纱┐髦悄茉O備體系結構的兩個應用第10頁計算機/無線電子系統(tǒng)步兵將會把計算機/無線電子系統(tǒng)(CRS)附裝在他背包“負荷-支撐框架”上。背包上面部分是無線電裝置，下面部分包含計算機信息處理機和全球定位系統(tǒng)(GPS)模塊。用于單兵設備，計算機信息處理機與無線電裝置和全球定位系統(tǒng)(GPS)定位器融合在一起集成到CRS內，合并分開顯示裝置、控制器和安裝框體，所以減輕重量而且降低電源需要量。全球定位系統(tǒng)和無線電裝置天線嵌入到負載框架內?？纱┐髦悄茉O備體系結構的兩個應用第11頁軟件子系統(tǒng)“陸地勇士”軟件子系統(tǒng)引導士兵關鍵戰(zhàn)場職能，顯示處理、任務設備和電源管理。軟件子系統(tǒng)包含戰(zhàn)術和任務輔助模塊；地圖和戰(zhàn)術覆蓋圖；搜集和顯示視頻圖像；也包含一個電源管理模塊?！瓣懙赜率俊睂跀?shù)字化戰(zhàn)場上可共同操作。設計人員設置系統(tǒng)，能被更新和技術改進，模塊體系結構允許直接插入/替換用于技術升級。對于士兵任務需求和參數(shù)選擇，軟件子系統(tǒng)允許士兵自己編制系統(tǒng)菜單和功效操作。可穿戴智能設備體系結構的兩個應用第12頁防護服與單兵設備子系統(tǒng)

防護服和單兵設備子系統(tǒng)由建立在使用巧妙“自動控制不穩(wěn)狀態(tài)技術”一個革命性背包框架設計所組成，用于士兵自然身體活動彎曲。背包帶使用快速脫扣器，使用士兵正確、快速脫掉背包。士兵計算機/無線電聯(lián)結必需電纜集成到框架內。在活動時候士兵能調整他背包結構，從他肩部到他臀部調整負載分布。一個簡單調整，然而它允許士兵更有效管理和攜帶他戰(zhàn)斗負荷而且含有較小疲勞感。新“陸地勇士”防具，比如頭盔，減輕重量提供改良沖擊防護?！瓣懙赜率俊狈缽椧掳粋€模塊化可升級防護塊保護士兵免于輕武器威脅。防護服和單兵設備子系統(tǒng)結合模塊化防彈衣和可升級防護塊能擋住輕武器射擊子彈沖擊?？纱┐髦悄茉O備體系結構的兩個應用第13頁軍事科技“陸地勇士”視頻可穿戴智能設備體系結構的兩個應用第14頁/10/10伴隨生理信號檢測技術進步，以及人們保健需求日益提升，用戶對生理參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)舒適性和移動性要求越來越高。伴隨計算機嵌入式技術發(fā)展，藍牙和智能手機在我們日常生活中已經(jīng)變得越來越普及，基于手機應用日益多樣化，智能手機已逐步成為一個移動應用開發(fā)平臺。智能手機是指含有開放操作系統(tǒng)，并能支持第三方軟件安裝及應用手機。因為內嵌開放操作系統(tǒng)，使得應用程序開發(fā)能夠脫離底層詳細微處理器以及硬件結構，直接面向操作系統(tǒng)編程，大大降低了開發(fā)難度，而Java、C#等編程語言開發(fā)應用程序又含有很好跨平臺特征，很大程度上推進了基于手機應用程序開發(fā)和使用。智能手機都標配有藍牙模塊，所以，推進了基于手機短距離無線應用發(fā)展。國內外基于手機和藍牙技術醫(yī)用系統(tǒng)一直是一個研究熱點，近年來因為智能手機技術推廣應用，這一領域引發(fā)眾多醫(yī)療廠家和研究機構關注，有各種形式設計問世。本文提出基于智能手機穿戴式醫(yī)用生理參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)，融合了可穿戴技術、藍牙技術以及智能手機平臺技術，其中可穿戴技術處理了信號低負荷提?。词孢m性）問題，而藍牙技術和智能手機則處理了移動監(jiān)測技術問題，上述融合代表了該類技術發(fā)展方向。穿戴式移動監(jiān)控系統(tǒng)可穿戴智能設備體系結構的兩個應用第15頁/10/10穿戴式移動監(jiān)控系統(tǒng)整個系統(tǒng)按功效可分為3個部分：穿戴式生理參數(shù)傳感系統(tǒng)，信號采集和傳輸系統(tǒng)，智能手機系統(tǒng)。從系統(tǒng)組成角度看，可分為2個部分：可穿戴系統(tǒng)和智能手機系統(tǒng)，其中生理信號傳感、采集與無線傳輸為一體化設計，集成在可穿戴系統(tǒng)內，可穿系統(tǒng)與智能手機系統(tǒng)之間經(jīng)過藍牙建立無線連接。系統(tǒng)結構設計可穿戴智能設備體系結構的兩個應用第16頁/10/10經(jīng)過該系統(tǒng)可實現(xiàn)心電、胸呼吸、腹呼吸、體溫以及體位/體動等多個參數(shù)負荷獲取。胸腹呼吸運動經(jīng)過標定后，可實現(xiàn)通氣量無創(chuàng)連續(xù)測量。穿戴式移動監(jiān)控系統(tǒng)穿戴式生理參數(shù)傳感系統(tǒng)可穿戴智能設備體系結構的兩個應用第17頁/10/10信號采集和傳輸系統(tǒng)穿戴式移動監(jiān)控系統(tǒng)本系統(tǒng)采取微處理器為ARM7TDMI系列LPC2132，內部集成了10bitADC，用于生理信號采集，經(jīng)過串口連接藍牙模塊，實現(xiàn)數(shù)據(jù)無線傳輸。為了兼容各種類型生理參數(shù)采集和傳輸，該系統(tǒng)架構設計上借鑒了“適配器”概念，它與其它生理信號模擬電路板采取統(tǒng)一規(guī)范接口標準，采取插件式結構，依據(jù)需要使用對應生理信號傳感器及其模擬電路板。該系統(tǒng)經(jīng)過電源電路產生兩組電源，分別為模擬電路和數(shù)字電路供電，從而防止了數(shù)字電路部分對模擬信號干擾。該系統(tǒng)關鍵任務就是依據(jù)配置要求采集模擬信號，并經(jīng)過藍牙模塊無線傳輸。為了提升移動監(jiān)護系統(tǒng)靈活性，可經(jīng)過智能手機平臺動態(tài)設置配置信息并發(fā)送給信號采集和傳輸系統(tǒng)。配置信息包含采樣通道、采樣率、串口波特率、數(shù)據(jù)格式等?？纱┐髦悄茉O備體系結構的兩個應用第18頁/10/10藍牙天線及通訊接口穿戴式移動監(jiān)控系統(tǒng)智能手機應用程序功效框圖可穿戴智能設備體系結構的兩個應用第19頁/10/10本系統(tǒng)初步實現(xiàn)了生理參數(shù)無線傳輸以及基于智能手機應用程序開發(fā)。因為采取藍牙無線傳輸，數(shù)據(jù)傳輸方面還有很多測試工作要做；智能手機本身含有多任務特征，所以，軟件設計上還需考慮多任務（如語音通訊、短信等）模式下怎樣確保數(shù)據(jù)傳輸可靠性、實時性等問題，系統(tǒng)整體設計上還需考慮怎樣降低系統(tǒng)功耗，怎樣在功耗與動態(tài)、實時性之間取得平衡等問題。穿戴式移動監(jiān)控系統(tǒng)本系統(tǒng)設計實物圖可穿戴智能設備體系結構的兩個應用第20頁第二部分結束/10/10可穿戴智能設備體系結構的兩個應用第21頁1、不是井里沒有水，而是你挖不夠深。不是成功來得慢，而是你努力不夠多。

2、孤獨一人時間使自己變得優(yōu)異，給來人一個驚喜，也給自己一個好交代。

3、命運給你一個比他人低起點是想告訴你，讓你用你一生去奮斗出一個絕地還擊故事，所以有什么理由不努力!

4、心中沒有過分貪求，自然苦就少?？诶锊徽f多出話，自然禍就少。腹內食物能降低，自然病就少。思緒中沒有過分欲，自然憂就少。大悲是無淚，一樣大悟無言。緣來盡可能要惜，緣盡就放。人生原來就空，對人家笑笑，對自己笑笑，笑著看天下，看日出日落，花謝花開，豈不自在，哪里來塵埃!

5、心情就像衣服，臟了就拿去洗洗，曬曬，陽光自然就會蔓延開來。陽光那么好，何須自尋煩惱，過好每一個當下，一萬個漂亮未來抵不過一個溫暖現(xiàn)在。

6、不論你正遭遇著什么，你都要從落魄中站起來重振旗鼓，要繼續(xù)保持熱忱，要繼續(xù)保持微笑，就像從未受傷過一樣。

7、生命漂亮，永遠展現(xiàn)在她進取之中;就像大樹漂亮，是展現(xiàn)在它負勢向上高聳入云蓬勃生機中;像雄鷹漂亮，是展現(xiàn)在它搏風擊雨如蒼天之魂翱翔中;像江河漂亮，是展現(xiàn)在它波濤洶涌一瀉千里奔流中。

8、有些事，不可防止地發(fā)生，陰晴圓缺皆有規(guī)律，我們只能坦然地接收;有些事，只要你愿意努力，矢志不渝地付出，就能慢慢改變它軌跡。

9、與其埋怨世界，不如改變自己。管好自己心，做好自己事，比什么都強。人生無完美，波折亦風景。別把失去看得過重，放棄是另一個擁有;不要經(jīng)常艷羨他人，人做到了，心悟到了，相信屬于你風景就在下一個拐彎處。

10、有些事想開了，你就會明白，在世上，你就是你，你痛痛你自己，你累累你自己，就算有些人同情你，那又怎樣，最終收拾殘局還是要靠你自己。

11、人生一些障礙，你是逃不掉。與其費盡周折繞過去，不如勇敢地攀登，或許這會鑄就你人生高點。

12、有些壓力總是得自己扛過去，說出來就成了充滿負能量埋怨。尋求撫慰也無濟于事，還徒增了他人煩惱。

13、認識到我們所見所聞都是假象，認識到此生都是虛幻，我們才能真正認識到佛法真相。錢多了會壓死你，你承受得了嗎?帶，帶不走，放，放不下。時時刻刻發(fā)悲心，饒益眾生為他人。

14、夢想總是跑在我前面。努力追尋它們，為了那一瞬間同時，這就是感人生命奇跡。

15、懶惰不會讓你一下子跌倒，但會在不知不覺中降低你收獲;勤奮也不會讓你一夜成功，但會在不知不覺中積累你結果。人生需要挑戰(zhàn)，更需要堅持和勤奮!