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解密，智能手環(huán)是如何收集我們身體數(shù)據(jù)的，有哪些工作原理？

來源：泰然健康網(wǎng) 時間：2025年11月06日 22:06

隨著智能運(yùn)動手環(huán)的普及，越來越多的人開始佩戴手環(huán)，用它來監(jiān)測自己的健康狀態(tài)；睡眠監(jiān)測和步數(shù)統(tǒng)計是每個手環(huán)都具備的基礎(chǔ)功能，但不同的品牌，都有不同的計算方式，這也造就了品牌之間的孰強(qiáng)孰弱。

舉個例子，像小米手環(huán)、小影手環(huán)推出后，爭議一直不斷，有人說小米手環(huán)低價顛覆了手環(huán)市場，也有人說小影手環(huán)不按常理出牌在破壞行業(yè)規(guī)則，甚至影響創(chuàng)新。

就這樣一塊20G或者30G重量的手環(huán)，莫名其妙地引起了搭配、健康的潮流，但幾乎所有人只會拿手環(huán)屏幕上顯示的數(shù)字，和Appli watch或者其他醫(yī)療儀器做對比來判斷準(zhǔn)確度，沒有人或極少人知道手環(huán)是怎么工作的。

既然有人討論小影手環(huán)不按常理出牌在破壞行業(yè)規(guī)則，那我們拿小影手環(huán)做個栗子。

動哈小影手環(huán)的心率監(jiān)測功能精準(zhǔn)度怎么樣，都有哪些技術(shù)在里面？

由圖可見，動哈小影手環(huán)是將透射型光電傳感器的發(fā)光管和光敏接收器件置于所測組織的兩側(cè)。

通過將入射光穿過皮膚進(jìn)入深層組織，除去被皮膚、肌肉、血液等吸收外，剩下部分的光線透射被光敏接收器感知，通過測量血管里的血液體積隨心臟泵血的變化，血液體積的周期性變化構(gòu)成了一切利用PPG信號來進(jìn)行心率估計的基礎(chǔ)，通過計算相鄰周期內(nèi)特征點間(如峰值間)的距離來實現(xiàn)心率估計。

簡單來說，血液在身體里流轉(zhuǎn)的速度是由心跳的頻率控制的，而手環(huán)的光就是用來測血液的流速來判斷你的心跳頻率。

反射式光電傳感器的發(fā)光管和光敏接收器置于所測組織同側(cè)，光敏器件收的是由血液漫反射回去的光，動哈小影手環(huán)采用的是綠光，主要因為反射模式其光敏接收器接收到的信號有限，對其信噪比要求高，而綠光所得到的信噪比相對最好。

動哈小影手環(huán)的計步原理是什么？

動哈小影手環(huán)計步的核心器件—加速度傳感器（能夠感知物體運(yùn)動方向與加速度大?。?，采用壓阻式、壓電式和電容式工作原理，產(chǎn)生的加速度正比于電阻、電壓和電容的變化，通過相應(yīng)的放大和濾波電路進(jìn)行采集。

簡單來說：通過測量你走路的方向和加速度力量，加速度計能夠判斷設(shè)備處于水平或是垂直位置，來判斷設(shè)備是否移動，從而達(dá)到計步操作，手機(jī)的計步也是用的這個原理。

但并不是就這樣簡單操作就可以計算出步數(shù)，如上圖所示，人在走路過程中是規(guī)律運(yùn)動的，但傳感器采集到的的數(shù)據(jù)很粗糙，毛刺較多，MCU處理起來誤差會很大，所以要進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，方法為數(shù)字濾波！

MCU可以比喻成加速度傳感器的大腦。用數(shù)字設(shè)備，通過一定的算法，對信號進(jìn)行處理，將某個頻段的信號進(jìn)行濾除，得到新的信號的這一過程叫做數(shù)字濾波。

把原始數(shù)據(jù)變得更干凈明了，MCU更容易判斷狀態(tài)。

數(shù)字濾波方法：限幅濾波、中值濾波、算術(shù)平均濾波等。根據(jù)算法去除干擾，使MCU處理數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確，加入計步算法就可以實現(xiàn)基本記步功能。

再來說一下手環(huán)是如何監(jiān)測睡眠質(zhì)量的？

通過體動記錄儀來分析睡眠狀態(tài)的。

簡單來說，就是智能手環(huán)上會有一個傳感器，在你睡眠的時候根據(jù)手腕的動作幅度和頻率來衡量睡眠的質(zhì)量。體動記錄儀可以檢測微小運(yùn)動，來確定我們是否處于清醒、淺度睡眠還是深度睡眠中，至于如何確定使用者的狀態(tài)，這就依靠每個品牌手環(huán)的預(yù)設(shè)參數(shù)了，手環(huán)都會預(yù)設(shè)幾個觸發(fā)條件，用以確定使用者是否進(jìn)入睡眠狀態(tài)，當(dāng)手環(huán)的監(jiān)測數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)相匹配，那么手環(huán)就會判定使用者進(jìn)入了相應(yīng)的模式

睡眠監(jiān)測是通過體動記錄儀監(jiān)測人的動作，以系統(tǒng)的計算方式進(jìn)行累計計算，每2分鐘記錄一次合計值，與此同時的姿勢數(shù)據(jù)得到記錄，通過計算來判斷睡眠狀態(tài)。

舉個例子：人進(jìn)入深度睡眠的時候，身體睡得就像死豬一樣，基本上就不會產(chǎn)生運(yùn)動量，運(yùn)動量改變的時間就會變得更長，手環(huán)則以此為依據(jù)，判斷你是否是深度睡眠狀態(tài)。

NFC門禁解鎖

動哈小影手環(huán)，之所以能解鎖小區(qū)/房子的門禁，是通過一種短距高頻的無線電技術(shù)，在短距離內(nèi)與兼容設(shè)備進(jìn)行識別和數(shù)據(jù)交換，從而實現(xiàn)門禁解鎖，這項技術(shù)，倒是極少看到有其他品牌的手環(huán)做到了，像現(xiàn)在的小米手環(huán)、蘋果手表都沒有看到有這項功能。

但安利這項技術(shù)應(yīng)該也不難，和門卡是一個原理，里面儲存著一道“圣旨”，當(dāng)它遇到門鎖的時候，就發(fā)出“解鎖”的指令，門也就開了。

總結(jié)

顯然，所有運(yùn)動手環(huán)的監(jiān)測功能都是利用傳感器的一些原理制成，像動哈小影手環(huán)的監(jiān)測功能都得益于傳感器的進(jìn)化，有利于實現(xiàn)更精準(zhǔn)的身體數(shù)據(jù)監(jiān)測，才讓運(yùn)動監(jiān)測設(shè)備們變得更好用。

我曾經(jīng)聽身邊朋友說過一件事，說是手環(huán)還能監(jiān)測男女睡前運(yùn)動的每一個過程，哈哈哈。

相信在未來，這些傳感器配合更先進(jìn)的軟件算法，有可能幫助我們獲得更準(zhǔn)確的監(jiān)測數(shù)據(jù)，甚至能夠分享到醫(yī)療機(jī)構(gòu)，幫助我們預(yù)防疾病。

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