穿戴式設(shè)備集人類與科技各種交互方式之大成，覆蓋了廣泛的研究和技術(shù)領(lǐng)域，甚至涉及一些看起來不相關(guān)的跨領(lǐng)域的知識。
有多少電子工程師會學(xué)習(xí)紡織知識？有多少行為學(xué)家了解傳感器？這樣的例子不勝枚舉�；诖�，本書從不同的領(lǐng)域出發(fā)，意在對穿戴式技術(shù)的各方面做一個全面的勾勒。
本書分成7大部分，涵蓋了穿戴式技術(shù)的多個重點領(lǐng)域，雖不可能做到包含全部內(nèi)容，但可以幫助讀者盡可能學(xué)習(xí)掌握穿戴式設(shè)備。書中所有章節(jié)均由世界上相關(guān)領(lǐng)域的知名優(yōu)秀專家撰寫，分享了他們對該領(lǐng)域的獨特見解。
編輯推薦
全面系統(tǒng)的穿戴式智能傳感技術(shù)指南
世界知名優(yōu)秀專家分享獨特見解
涵蓋了穿戴式技術(shù)七大重點領(lǐng)域內(nèi)諸多技術(shù)項目
七大重點領(lǐng)域：
第1部分 穿戴式設(shè)備設(shè)計與用戶界面
第2部分 穿戴式設(shè)備傳感器的基本原理
第3部分 智能織物和柔性電子
第4部分 人體能量采集
第5部分 模/數(shù)信號處理、模式識別和數(shù)據(jù)分析
第6部分 在體通信和體域網(wǎng)
第7部分 穿戴式設(shè)備應(yīng)用
原 書 前 言
近些年，我們見證了穿戴式技術(shù)的爆炸性發(fā)展。穿戴式設(shè)備本質(zhì)上是一個具有傳感、數(shù)據(jù)處理、存儲和通信功能的小型計算機系統(tǒng)。穿戴式設(shè)備可能還包括向用戶反饋的接口和功能。穿戴式設(shè)備的概念其實并不新穎，但這一領(lǐng)域確實正在快速發(fā)展，具體的原因我們將在下文詳述。
穿戴式設(shè)備的概念可以追溯到幾個世紀(jì)以前，懷表和手表就是典型的例子，當(dāng)時它們就十分流行，并且至今仍在使用。早可以穿戴的手表出現(xiàn)在16世紀(jì)，起初更多的是作為一種裝飾而不是用來查看時間的實用工具。這種穿戴式的機械設(shè)備逐漸從相當(dāng)笨重的服飾附屬品或脖子上的鏈子逐漸變成了可以放到口袋里或戴在手腕上的小物件。機械表技術(shù)的進步得益于自動上發(fā)條手表的發(fā)明，這是穿戴式設(shè)備供能的早期形式。手表也逐漸從機械設(shè)備發(fā)展為電動機械式設(shè)備，再發(fā)展為電子設(shè)備，精度更高、功能更多，而成本更低。這一過程經(jīng)歷了近500年。在當(dāng)代，這一進程的步伐急劇加速，如今，這一古老的穿戴式技術(shù)正在被一項不到50年歷史的技術(shù)所取代。
如今，手持式移動電話廣泛流行，其起源于用于汽車的移動電話技術(shù)。手持式移動電話出現(xiàn)于20世紀(jì)70年代，早的商業(yè)化服務(wù)興起于20世紀(jì)80年代，而后快速席卷全球。這種新型設(shè)備為人們提供了即時通信，很快被人接受并且相當(dāng)成功。移動電話和電子技術(shù)的協(xié)同發(fā)展促進了設(shè)備持續(xù)的小型化，并使移動電話真正成為穿戴式設(shè)備，進入了數(shù)十億人們的口袋中并頻繁使用�，F(xiàn)代的智能手機具有計算機功能和即時通信功能，其性能和功能已經(jīng)超出了我們初對手機的定義。這些設(shè)備使我們與整個世界相連，管理我們的日常生活，通過圖片和視頻定格我們的記憶，為我們提供娛樂，并在其他許多方面為我們服務(wù)。智能手表的出現(xiàn)使得新舊技術(shù)相互融合，它將幾個世紀(jì)以來戴在人們手腕上的設(shè)備與先進的現(xiàn)代技術(shù)相結(jié)合，將智能手機的功能塞進了小小的手表中。這些設(shè)備之間的邊界正在變得越來越模糊，許多人用手機查看時間，而有些人用手表打電話。
手表和移動電話被不同文化、不同年齡、不同社會所接受，說明穿戴式技術(shù)是我們生活的一個重要組成部分，并將與生活各方面的關(guān)系更密切。穿戴式設(shè)備具有其他方式所不具有的實用性和便利性，并使人類的能力更強大。現(xiàn)階段，穿戴式傳感器被作為初級的監(jiān)測裝置而廣受歡迎，但穿戴式設(shè)備的時代才剛剛來臨，它們將在個人健康、運動、康復(fù)、個人娛樂、社交和生活方式等諸多方面發(fā)揮巨大的作用。它們幫助我們隨時隨地與其他人聯(lián)系，追蹤人的運動狀況，或是監(jiān)測醫(yī)院中的患者，穿戴式技術(shù)的各種功能使我們生活得更加高效。
現(xiàn)代技術(shù)是當(dāng)前和未來幾代穿戴式設(shè)備的真正推動者，穿戴式技術(shù)快速發(fā)展的原因可歸結(jié)為以下5個方面：
1）傳感器：微機電系統(tǒng)（micro-elecro mechanical system，MEMS）和納米技術(shù)的進步使得傳感器越做越小，越做越便宜，人們可以穿戴檢測人體參數(shù)或信號的電子、機械、光學(xué)、化學(xué)和其他傳感器。
2）存儲：傳感器采集的數(shù)據(jù)需要進行存儲，尤其是當(dāng)通信并不是實時連接時。固態(tài)存儲的進展為穿戴式設(shè)備的海量數(shù)據(jù)存儲打開了一扇大門。
3）計算：嵌入式處理器計算能力的快速增長、耗電量的減少和體積的縮小使得電池供電的穿戴式設(shè)備可以進行實時信號處理和模式識別。機器學(xué)習(xí)和人工智能技術(shù)為我們提供了一種嶄新、前所未有的功能，即對傳感器數(shù)據(jù)進行實時的模式識別并判斷關(guān)注的事件（例如老年人是否摔倒），并對此類事件采取行動或提供實時反饋。
4）通信：高速無線通信技術(shù)允許在全世界范圍內(nèi)的即時信息傳輸，并允許數(shù)據(jù)在云端處理。來自穿戴式設(shè)備的數(shù)據(jù)可以在瞬間傳輸?shù)绞澜绲娜魏我粋�角落。通信信道能傳輸傳感器數(shù)據(jù)或是設(shè)備產(chǎn)生的信息與警報。
5）接口：現(xiàn)代化的接口技術(shù)已經(jīng)不再局限于LED和顯示器技術(shù)，可以將傳感器數(shù)據(jù)處理的結(jié)果以有趣、簡單易懂的方式展現(xiàn)給用戶，用戶不需要先進的知識和技術(shù)，而是通過觸覺、聽覺、視覺進行交互。
各種基礎(chǔ)技術(shù)的進步互相促進，使得穿戴式技術(shù)不斷進步：電子設(shè)備的小型化、材料科學(xué)的進步催生了智能紡織品和柔性電子設(shè)備的出現(xiàn)，以及電池技術(shù)、能量收集技術(shù)的進步等。
總的來說，穿戴式技術(shù)是人類與技術(shù)交互的一個縮影，其涉及諸多領(lǐng)域，需要許多原本完全脫節(jié)、互不相關(guān)的專業(yè)知識，這些科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域的學(xué)術(shù)期刊通常也不會相互影響。有多少電子工程師學(xué)過紡織物技術(shù)課程？有多少行為學(xué)家研究過傳感器？本書試圖呈現(xiàn)一個整體的觀點，從不同領(lǐng)域解讀傳感器技術(shù)的各個方面。盡管不能包羅一切，但本書分為7個部分，將傳感器技術(shù)的一些關(guān)鍵方面呈現(xiàn)給讀者。每個部分的章節(jié)都由世界上該領(lǐng)域優(yōu)秀的專家撰寫，展示他們獨特的觀點。
第1部分穿戴式設(shè)備設(shè)計與用戶界面介紹了傳感器的世界，討論促進穿戴式系統(tǒng)發(fā)展的主要應(yīng)用，穿戴式設(shè)備的社會接受度、實用性和便利性。
第2部分穿戴式設(shè)備傳感器的基本原理重點介紹傳感器技術(shù)的各個方面，生理監(jiān)護、慣性、生物、化學(xué)以及光、熱傳感器等。這一部分概述了穿戴式設(shè)備中使用的各種傳感器的基本原理。
第3部分智能織物和柔性電子介紹了智能織物生產(chǎn)中的兩種關(guān)鍵
目錄
譯者序
原書前言
第1部分穿戴式設(shè)備設(shè)計與用戶界面
第1章穿戴式設(shè)備的基礎(chǔ)、發(fā)展與未來
1.1穿戴式技術(shù)
1.2穿戴式設(shè)備的特點
1.3基于紡織品與服裝的穿戴式設(shè)備
1.4機遇與挑戰(zhàn)
1.5穿戴式設(shè)備的未來
參考文獻(xiàn)
第2章可穿戴性和交互性的社會影響
2.1簡介
2.2美學(xué)的社會解釋
2.3接納創(chuàng)新和審美變化
2.4交互性：身體姿態(tài)的社會認(rèn)同
2.5案例研究：Google眼鏡
2.6總結(jié)
參考文獻(xiàn)
第3章穿戴式觸覺裝置
3.1簡介
3.2穿戴式觸覺裝置的必要性
3.3穿戴式觸覺反饋裝置的分類
3.4基于指尖操控的質(zhì)量和摩擦反饋
3.5可穿戴運動感知增強器
3.6總結(jié)
參考文獻(xiàn)
第2部分穿戴式設(shè)備傳感器的基本原理
第4章穿戴式生物和化學(xué)傳感器
4.1簡介
4.2系統(tǒng)設(shè)計
4.3生物和化學(xué)傳感面臨的挑戰(zhàn)
4.4應(yīng)用領(lǐng)域
4.5總結(jié)
參考文獻(xiàn)
第5章穿戴式慣性傳感器及其應(yīng)用
5.1簡介
5.2穿戴式慣性傳感器
5.3慣性傳感器獲得的參數(shù)
5.4穿戴式運動傳感器的應(yīng)用
5.5穿戴式運動傳感器在臨床實踐的考慮及未來研究方向
參考文獻(xiàn)
第6章光學(xué)在心率監(jiān)測中的應(yīng)用
6.1簡介
6.2光電容積脈搏波描記法的基礎(chǔ)知識
6.3應(yīng)用
6.4總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
第7章穿戴式熱流傳感器測量人體的能量消耗
7.1簡介
7.2能量消耗的背景
7.3穿戴式設(shè)備舉例
7.4設(shè)計中的注意事項
7.5性能
7.6驗證
7.7總結(jié)
參考文獻(xiàn)
第3部分智能織物和柔性電子
第8章針織電子紡織品
8.1從纖維到織物傳感器
8.2交錯的網(wǎng)絡(luò)
8.3用于生理狀態(tài)監(jiān)測的織物傳感器
8.4生物力學(xué)傳感器
8.5基于織物傳感器的無創(chuàng)汗液檢測
8.6用于遠(yuǎn)程監(jiān)測的智能織物和織物交互平臺
8.7遠(yuǎn)程康復(fù)系統(tǒng)
8.8情緒狀態(tài)評估系統(tǒng)
8.9總結(jié)
參考文獻(xiàn)
第9章機織電子紡織品
9.1簡介
9.2紡織品
9.3應(yīng)用
9.4總結(jié)
參考文獻(xiàn)
第10章從金屬薄片到紡織品的柔性電子器件：材料、設(shè)備和裝配
10.1簡介
10.2薄膜晶體管的材料和技術(shù)
10.3用于柔性電子器件的半導(dǎo)體綜述
10.4基于a-IGZO的薄膜晶體管
10.5發(fā)展和不足
10.6塑料電子智能紡織品
10.7總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)第4部分人體能量采集
第11章人體能量采集系統(tǒng)
11.1能量采集系統(tǒng)簡介
11.2人體溫度梯度能量采集
11.3足運動能量采集
11.4無線能量傳輸
11.5光能量采集
11.6能量與功耗問題
11.7總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
補充材料：人體能量采集
第12章RF能量采集
12.1RF能量采集基礎(chǔ)和實際局限性
12.2阻抗不匹配、功率損失和采集效率
12.3實際環(huán)境中采集功率的分布
12.4充電泵整流器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
12.5負(fù)載和電源變化的效應(yīng)
12.6天線-整流器協(xié)同設(shè)計
12.7總結(jié)
參考文獻(xiàn)
第13章用于穿戴式電生理信號檢測系統(tǒng)的低功耗集成電路設(shè)計
13.1簡介
13.2電生理信號及其特點
13.3在體電極接口和電極噪聲
13.4電生理信號傳感器的低功耗模擬電路設(shè)計
13.5ADC低功耗設(shè)計
13.6低功耗數(shù)字電路設(shè)計技術(shù)
13.7低功耗電生理信號采集電路結(jié)構(gòu)設(shè)計
13.8電路設(shè)計時的實際考慮
13.9總結(jié)
參考文獻(xiàn)
第5部分模/數(shù)信號處理、模式識別和數(shù)據(jù)分析
第14章穿戴式設(shè)備算法：多學(xué)科交叉問題的概述
14.1簡介
14.2為什么穿戴式設(shè)備需要算法
14.3什么是穿戴式設(shè)備算法
14.4穿戴式設(shè)備算法：先進的新興技術(shù)
14.5總結(jié)
參考文獻(xiàn)
第15章人體傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)
15.1簡介
15.2基于機器學(xué)習(xí)的數(shù)據(jù)挖掘方法
15.3BSN數(shù)據(jù)挖掘
15.4數(shù)據(jù)處理
15.5比較與衡量標(biāo)準(zhǔn)
15.6分類器
15.7數(shù)據(jù)挖掘模型
15.8實驗結(jié)果
15.9總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
第16章運動行為改變建模
16.1簡介：人體運動監(jiān)測能力
16.2人體運動傳感器技術(shù)
16.3人體運動建模
16.4關(guān)于運動干預(yù)的行為改變理論
16.5總結(jié)
參考文獻(xiàn)
第6部分在體通信和體域網(wǎng)
第17章人體通信實現(xiàn)高速率的傳感器網(wǎng)絡(luò)
17.1人體的容性耦合通信
17.2人體的信道特性
17.3電極結(jié)構(gòu)的影響
17.4人體通信的傳輸機制
17.5人體通信的模擬前端
17.6模擬前端的性能
17.7人體通信的商業(yè)化及其挑戰(zhàn)
參考文獻(xiàn)
第18章在體通信的通道建模
18.1簡介
18.2IEEE 802.15.6 TG6標(biāo)準(zhǔn)模型
18.3獨立研究模型
18.4總結(jié)
參考文獻(xiàn)
第19章無線體域網(wǎng)中信任機制的建立
19.1簡介
19.2無線體域網(wǎng)設(shè)備認(rèn)證技術(shù)
19.3無線體域網(wǎng)中密鑰的創(chuàng)建
19.4總結(jié)
參考文獻(xiàn)
第20章無線體域網(wǎng)
20.1簡介
20.2評估標(biāo)準(zhǔn)
20.3技術(shù)
20.4穿戴式無線電設(shè)備
20.5總結(jié)
參考文獻(xiàn)
第7部分穿戴式設(shè)備應(yīng)用
第21章穿戴式傳感器用于監(jiān)測日常生活中生理和心理狀態(tài)變化的基本原理
21.1簡介
21.2用于生理信號測量的穿戴式傳感器
21.3總結(jié)
第22章用于早期疾病檢測的穿戴式傳感器
22.1簡介
22.2心血管疾病
22.3神經(jīng)系統(tǒng)疾病
22.4胃腸道疾病
22.5總結(jié)
參考文獻(xiàn)
第23章穿戴式和無創(chuàng)輔助技術(shù)
23.1嚴(yán)重癱瘓個體的輔助裝置
23.2穿戴式技術(shù)為什么使用舌
23.3舌運動的無線跟蹤
23.4穿戴式舌驅(qū)動系統(tǒng)
23.5傳感器信號處理算法
23.6雙模式舌驅(qū)動系統(tǒng)
23.7臨床評估
23.8未來方向
參考文獻(xiàn)
第24章用于檢測和表征食物攝取的穿戴式傳感器
24.1簡介
24.2穿戴式傳感器
24.3自動檢測食物攝取的信號處理和模式識別方法
24.4表征食物攝入的方法
24.5應(yīng)用
24.6總結(jié)
參考文獻(xiàn)
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