《硬核拆评》第一期|智能手环谁更强?

贸泽电子设计圈 2020-05-12


贸泽电子联手与非网,邀请酷物联实验室创始人、B站资深up主Karlno一起推出硬件拆解视频系列--《硬核拆评》,每一期我们将选择几款当下爆款的同类物联网设备,做深度硬件拆解、横向评测和比较,让我们来看看这些爆款背后的硬实力到底几何。

EP01

《硬核拆评第一期》

入门级物联网产品--智能手环测评

第一期,我们来拆解入门级物联网产品--几款智能手环,华为号称高品质先锋,小米则是走高性价比亲民路线,再来一款智能手环鼻祖Fitbit的代表作,来深度对比下,看看到底谁更强?

几款手环中用到的核心器件均可在贸泽电子官网查询详情并购买:

  • Dialog RF片上系统(SoC)DA14697

  • Cypress PSoC® 6微控制器 CY8C68 237FM
其他相关器件包括:
  • Maxim Cortex-M4F微控制器MAX32632IWQ+

  • Winbond NOR闪存 W25Q32JVSSIQ

  • Futaba OLED显示器和配件 ELW0901AA


智能手环作为现代科技的产物,以穿戴式智能设备的形象出现在大众的面前,并在悄无声息地渗透和改变人们的生活。 现在的它正在尝试记录用户的健身效果、睡眠质量、饮食安排和习惯等一系列相关数据,并将这些数据同步到用户的移动终端设备中,终端设备再根据自己的“分析功能”给出相关建议,起到通过数据指导健康生活的作用。

智能手环关键功能、技术解析


01

运动监测

自从有了智能手环,我们的运动量就可以精确到以“步”计算了,这种精确的运动数据又一定程度上促进了大家的运动积极性。

那么运动检测是如何实现的呢?

目前市场上的智能手环计步功能实现方法主要有两种。一种是可感测三维律动的运动状态感应器(三轴加速度传感器),通过电容式加速度计感测不同方向的加速度或振动等运动状况。简单地说,当人在正常行走时会产生水平和垂直两个加速度,当用户迈步时,单脚着地重心上提,垂直方向呈向上加速度,水平方向呈向前加速;而继续往前走重心回落,垂直方向加速度转而向下,收脚时水平方向加速度反向。三轴加速器在记录这些不同的加速度变化的同时,绘制出规律曲线,再经过滤波、峰谷检测等手段,使用多种算法和逻辑运算,最终将这些数据转变成手环APP 端的可读数字,即步数、距离、消耗的卡路里数等。另一种是绿光光电测量法,它由两个绿色发光LED和一个光敏传感器组成,位于手环的背部。其工作原理是基于手臂血管中的血液在脉动的时候会发生密度改变而引起透光率的变化,LED发出绿色光波,光敏传感器接收手臂皮肤的反射光,通过感测光场强度的变化可以计算出心率,再通过心率的连续监测来反映人体运动的情况。



02

睡眠监测

目前智能手环睡眠监测原理是通过体动记录仪来分析睡眠状态的。简单地说,就是智能手环上会有三轴加速度传感器和光电传感器,睡眠的时候可以根据手腕的动作幅度、频率和心率来衡量睡眠的质量。

三轴加速度传感器可以检测微小运动,光电传感器可以检测心率状况,然后内部通过一定的算法计算来确定是处于清醒、浅度睡眠还是深度睡眠中。至于如何确定使用者的状态,这就要依靠手环的预设参数了,手环都会预设几个触发条件,用以确定使用者是否进入睡眠状态,当手环的监测数据与预设数据相匹配,那么手环就会判定使用者进入了相应的模式。当然,不同的手环由于硬件和软件的差异会存在不同的监测结果偏差。



03

心率监测

心率监测的原理在运动监测一栏中已经解释过了,这里再单独列出来是因为心率监测的功能不止用在运动监测范围,还可用于对健康的持续关注,比如评估心肺健康状况等。大家可以把心率的测量结果通过手机等移动设备分享给朋友,有些中老年人及慢性病高发人群也可以与家庭医生分享数据,以帮助医生更全面、持续的观察病情。



04

体温监测

体温监测是通过温度传感器来实现的,它位于智能手环的背面,当然通过内外两侧的温度感应,可以获得更加准确的人体温度值。具体工作原理是传感器采集数据后传给CPU进行处理,而后可将监测到的手臂温度在屏上显示出来,同时还可作为进一步健康、生理周期等监测的数据基础,深挖智能手环健康监测与保健功能。



05

血氧饱和度监测

血氧饱和度是指血液中氧气和血红蛋白结合的容量占全部血红蛋白容量的百分比,是呼吸循环的重要生理参数。血氧饱和度可以反映机体供氧状况,健康人的血氧饱和度一般保持在95-100之间,当血氧饱和度处于80-85的时候,视觉、认知能力就会发生变化,当血氧饱和度处于75左右的时候你的身体状况已经非常危险了,需要马上就医。

随着智能手环的智能程度的提升,为了更好地服务于运动爱好者们,有些厂家开始加入了血氧饱和度监测功能。它的工作原理是通过优化硬件光路和算法,多光源的融合,利用含氧血红蛋白和脱氧血红蛋白对特定光的反射吸收率不同的特点,进行信号提取、增强、噪声抑制、算法处理等措施,计算出脉搏血氧饱和度。



06

震动唤醒 / 提醒

智能手环内置震动组件,可以通过振动唤醒睡眠中的用户。使用者可以在设置中挑选手环闹钟来激活震动唤醒功能,设定好时间然后保存,或是有重要事件也可设置提醒。这种唤醒或提醒方式相比于闹铃来说给人的体验感会柔和很多,不易因被闹钟叫醒而产生心慌、心情低落等情绪,甚至影响记忆力、认知力和计算速度等。

而这个内置震动组件就是微型振动马达,它在接收到震动控制信号后会进入旋转模式,套在马达轴上的偏心块也会被带动旋转起来,从而产生震动的效果。



07

膳食记录

膳食记录在一定程度上可以帮助用户养成更科学的进食规律,而智能手环强大的软件可以为用户提供一个完善的食物库。使用者可在用餐时添加食物图片或拍照记录所吃食物并挑选进食分量,随后软件将会展示所摄入食物包含的能量是多少,并最终统计出一天的能量摄取量。



08

其他

除了以上常见功能外,智能手环厂商还常会通过检测脉搏传导速率的方法,计算心电检测和脉搏检测的时间差来得到血压信息;通过代谢热整合法,检测到代谢产生的热量血氧饱和度、血流速之后,计算出血糖浓度值等,这些对高血压患者、糖尿病患者、孕妇这几类人群检测自己的身体数据都会有很大的帮助。



智能手环体验对比
荣耀5 vs 小米4 vs Fitbit Inspire HR
我们入手了三款市面上销量最好的智能手环,囊括了小米、华为和Fitbit(谷歌)三个品牌,话不多说,下面我们就来将我们特邀测评师的使用测评结果展示给大家。

01

荣耀5

参考价格¥179)

荣耀5 | 图源:华为官网

功能罗列:心率监测、红外佩戴检测、血氧饱和度检测、数字硅麦、十种锻炼模式、续航能力15天(100mAh)、0.95英寸AMOLED屏幕(分辨率120×140)、睡眠监测、5ATM级防水、支付宝支付、蓝牙4.2、智能手机通知、可选NFC功能、与 Android和iOS的兼容性等。

体验评价

优点:血氧饱和度检测更适合运动爱好者、易于阅读和导航的彩色屏幕、手环主体不易丢失、充电方便(无需取下主体)、配套app广告较少、性价比高。

缺点:监测数据准确性比小米稍高一些、没有板载GPS、NFC仅适用于部分地区、华为生态局限性。



02

小米4

(参考价格¥169)

小米4| 图源:小米4

功能罗列:心率监测、电容式佩戴检测、六种锻炼模式、续航能力20天(135mAh)、0.95寸AMOLED屏幕(分辨率120×140)、睡眠监测、5ATM级防水、支付宝支付、蓝牙5.0、智能手机通知、可联动小爱同学等智能家居、可选NFC功能、与Android和iOS的兼容性等。

体验评价

优点:小米4相较于小米3有了很明显的改进,除了更易于阅读和导航的彩色屏幕外,还提供了令人满意的跟踪能力列表以及在此价位上难以找到的其他功能。

缺点:监测数据准确性低、没有板载GPS、与小米3充电器不兼容、NFC仅适用于部分地区、主体结构导致的容易丢失、充电便捷性差(需取下主体充电)、小米生态局限性、小米运动APP广告过多。


03

Fitbit Inspire HR

参考价格¥698)

Fitbit Inspire HR| 图源: Fitbit
功能罗列:心率监测、15种运动模式、续航能力5天(46mAh)、连接GPS、睡眠追踪、5ATM级防水、智能手机通知、单色灰度屏幕、与Android和iOS的兼容性。

体验评价


优点:小巧轻便、运动元素更强一些、手环主体不易丢失、磁吸式充电更便捷、相对国内的智能手环,监测数据准确度上会好一些。

缺点:价格相对偏贵、续航能力相对较弱、屏幕显示为单色、没有高度计、没有快速回复、没有Fitbit Pay、在国内的生态相对更窄。



智能手环硬件解决方案对比


 1. 原理图框架对比 


框架图荣耀5

框架图:小米4

框架图Fitbit Inspire HR



一句话评论:从硬件的角度来说荣耀5和小米4两款手环相差无几,而Fitbit Inspire HR相比前面两款在屏幕和触发方面会有一些差别,相比之下Fitbit Inspire HR的屏幕款式更老一些。


 2. 主要器件对比 


主要器件:荣耀5
主要器件:小米4

主要器件:Fitbit Inspire HR



一句话评论:从元器件组成的角度来说,Fitbit Inspire HR没有Flash芯片,因此在数据量方面不会太大,这与它功能较单一的特性相吻合。



写在最后
从市场的角度出发,过去的几年中,智能手环遇到了需求瓶颈,有一大堆企业没能熬过去。 但在后浪推前浪的残酷红海中,智能手环全球销量算是稳步增长。 Strategy Analytics分析师 Steven Waltzer 表示: 到2020年,全球可穿戴设备出货量将增长 30%。 智能手表将占主导地位,而健身追踪器将恢复增长。 苹果、小米、华为和Fitbit(谷歌)仍将是顶级可穿戴设备领导者。
从技术的角度出发,智能手环功能越来越多样化,这是好消息,但是有一条压倒性的坏消息是何时才能解决运动和健康测量数据的准确性问题,它包括检测准确性和有能力自证数据准确性两点,毕竟这才是智能手环使用者和观望者最迫切的希望。


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评论
泓鑫威科技有限公司 2020-05-13 12:41
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