智能手表的功能及應(yīng)用分析

李 霞，張媛媛

（沈陽化工大學(xué)，遼寧 沈陽 110000）

智能手表的應(yīng)用越來越廣泛，因此對其功能進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)，使其更能滿足不同人的生活需求是極為關(guān)鍵的。該手表除具備傳統(tǒng)智能手表的心率監(jiān)測、記步數(shù)、來電短信和日程提醒、自動監(jiān)測睡眠和睡眠階段、走路提醒、健康指數(shù)、GPS定位功能之外，還具有車鑰匙的功能，即無鑰匙進(jìn)入系統(tǒng)啟動、遠(yuǎn)程啟動和尋車、近距離遙控車輛前/后/左/右低速移動、監(jiān)測車油量和續(xù)航里程、控制車窗升降、車信息和手表信息共享。

1 智能手表的結(jié)構(gòu)分析

1.1 總體設(shè)計

該手表將識別到的模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量交給單片機(jī)來處理，單片機(jī)對所接收到的信息進(jìn)行存儲與分析，然后結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)的結(jié)果，對其進(jìn)行決策；它可以完成監(jiān)測功能和遠(yuǎn)程控制功能，同時由于其智能化的管理，還可以實現(xiàn)電能的調(diào)配，使得手表擁有較強(qiáng)的續(xù)航能力。

1.2 數(shù)模轉(zhuǎn)化模塊

在智能手表的使用中，需要大量地用到數(shù)字量和模擬量的轉(zhuǎn)換模塊，其可以把模擬的信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號提供給單片機(jī)，也可以把單片機(jī)的電平信號轉(zhuǎn)化為模擬信號來改變相應(yīng)的電阻進(jìn)行輸出。在信號轉(zhuǎn)換時，多路信號同時開始工作。如果在電平變化之后，信號還沒有完全轉(zhuǎn)換，那么就可能會出現(xiàn)一定的偏差。為了減小這種偏差，就需要通過保持電路來保持信號，比如可以把采樣的信號停留一段時間，這樣就使得信號處理過程中所出現(xiàn)的信號還是之前的信號，不會出現(xiàn)時間上的偏差。為了確保系統(tǒng)整體測量的準(zhǔn)確性，電路的采樣時間應(yīng)該較短，保持時間應(yīng)該較長，這樣才能夠使得其實時捕捉到信息，同時留足分析的時間，完成信號的轉(zhuǎn)換。

1.3 檢測模塊

為了使得單片機(jī)的內(nèi)部數(shù)模轉(zhuǎn)換資源可以得到應(yīng)用，我們可以采用LM35模擬傳感器，用多種電源供電。電壓和溫度有著較好的線性度，溫度每上升1°，電壓就會增加10 mV。執(zhí)行模塊可以根據(jù)實際的情況來分析所測得的數(shù)據(jù)，同時也可以對受控對象進(jìn)行實時反應(yīng)，在將其運轉(zhuǎn)之后，可以通過加強(qiáng)反饋來實現(xiàn)評估，利用強(qiáng)化學(xué)習(xí)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等算法實現(xiàn)函數(shù)的優(yōu)化，這樣就能夠?qū)囟葯z測模塊的內(nèi)部參數(shù)進(jìn)行權(quán)重的更新。優(yōu)化時，主要采用的是貝爾曼優(yōu)化方式，能夠使得函數(shù)更加符合實際情況，具有科學(xué)性和合理性。

1.4 通訊模塊

本次設(shè)計采用藍(lán)牙通訊模塊來進(jìn)行信息的傳輸。藍(lán)牙傳輸具有失真度較低、速度較快、兼容性較強(qiáng)的特點，因此得到了極為廣泛的應(yīng)用。隨著智能終端的普及及人們對網(wǎng)絡(luò)日益增長的硬性需求，再者考慮到網(wǎng)絡(luò)接入的方便及快捷、人們對移動網(wǎng)絡(luò)的需求日益迫切，反觀各種無線接入技術(shù)，傳統(tǒng)的手機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)上網(wǎng)速度已不能滿足需求，加之資費過高，無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)無疑是更合適的選擇?？v觀各種無線接入技術(shù)，藍(lán)牙技術(shù)的市場應(yīng)用更為成熟，而且其建設(shè)成本更為經(jīng)濟(jì)，且可與有線的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)無縫對接，更好地與有線網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)互補(bǔ)，拓展有線網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)范圍。

1.5 數(shù)據(jù)存儲模塊

除了上面所述的基本功能外，還可以通過數(shù)據(jù)存儲的方式來對手表進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析和更新，數(shù)據(jù)的存儲情況對于整個系統(tǒng)的工作效率來說意義重大，因此對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計，使其具有完整性、一致性，可以使得系統(tǒng)高效地工作。

1.6 電源管理模塊

電源管理模塊可以使手表電源有效地抵御波動，提升電能的質(zhì)量，通過分布式的方式進(jìn)行電能的存儲和運輸，使得能源能夠得到有效的利用，進(jìn)而降低成本。為了避免對電源造成波動，可以采用自適應(yīng)測量方式，通過分層的優(yōu)化模型，來使得手表的運行更加科學(xué)與有效。該模型可以根據(jù)設(shè)備信息進(jìn)行動態(tài)調(diào)整，從而達(dá)到節(jié)約能源、降低損耗的目的。

1.7 機(jī)器學(xué)習(xí)模塊

為了更具人性化，該手表采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來學(xué)習(xí)，主要通過梯度下降法來快速降低誤差，使得整個系統(tǒng)能夠盡快地收斂，最終使得誤差減小，達(dá)到最優(yōu)化的結(jié)果。這個過程主要是將訓(xùn)練之后的誤差達(dá)到使用的需求或者達(dá)到一定的訓(xùn)練次數(shù)才停止。

2 智能手表的功能及應(yīng)用

2.1 身體機(jī)能測定

該智能手表可以對溫度、心率、步數(shù)等進(jìn)行實時的測定，在對系統(tǒng)進(jìn)行初始化之后啟動藍(lán)牙通訊模塊，在溫度等數(shù)據(jù)超過設(shè)定值的時候報警。如果下一個周期的數(shù)據(jù)可以恢復(fù)正常，就可以將其關(guān)閉，將數(shù)據(jù)利用藍(lán)牙通訊模塊實時傳送給手機(jī)。如果在這個途中發(fā)生中斷的情況，那么信息將會重新發(fā)送。在整個通訊過程當(dāng)中，藍(lán)牙設(shè)備先進(jìn)行匹配，然后連接，獲取到信息之后發(fā)送給手機(jī)，手機(jī)在短時間內(nèi)就可以通過網(wǎng)絡(luò)將信息發(fā)送到總監(jiān)管中心，實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)。

2.2 通訊功能

除了基本的通訊功能外，還有重要的一點——無需其他設(shè)備中轉(zhuǎn)，即可將手機(jī)端文件同步至手表，快捷、便利。與手機(jī)實時同步，短信、來電及時提醒，用戶可以根據(jù)自身需求對智能手表內(nèi)置應(yīng)用進(jìn)行自定義設(shè)置，共享手機(jī)上的WiFi密碼，無煩瑣的密碼輸入，一點即連。智能手表APP軟件開發(fā)能夠與用戶手機(jī)號碼聯(lián)用，并與現(xiàn)有手機(jī)通訊錄中的信息實現(xiàn)完美的融合。即使用戶錯過了推送通知或關(guān)閉了手機(jī)，智能手表也能夠自動保存離線狀態(tài)時接收的信息。

2.3 遠(yuǎn)程控制功能

使用穿透內(nèi)網(wǎng)的遠(yuǎn)程控制軟件不需要做端口的映射就能夠完全實現(xiàn)連接。這類軟件需要通過服務(wù)器的協(xié)助程序來實現(xiàn)內(nèi)網(wǎng)的控制，由于IP地址越來越少，需要通過能夠穿透內(nèi)網(wǎng)的控制軟件來進(jìn)行遠(yuǎn)程方面的控制。該手表采用穿透內(nèi)網(wǎng)的控制軟件，從而可以實現(xiàn)汽車的遠(yuǎn)程控制。

3 總結(jié)

本文對智能手表的結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)行了進(jìn)一步的分析和探討，希望通過對其功能的進(jìn)一步優(yōu)化與改進(jìn)，讓其能夠更好地滿足于各個年齡段的人，為更多的人提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。

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