可穿戴计算机硬件技术的应用研究

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摘 要 可穿戴计算机是科技进步的产物，结合了“以人为本”的理念，作为新一代的计算机，其拥有独具一格的特征和性能。本文介绍可穿戴计算机的概念和特点，简要分析可穿戴计算机的潜在问题，重点探讨可穿戴计算机硬件技术的发展现状，以及举例说明其在各国的广泛应用。

关键词 可穿戴计算机；硬件技术；应用；发展

中图分类号TP39 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）71-0187-02

0引言

近几年，穿戴式计算机（Wearable Computer）在全球工业界与计算机学术界掀起一股热潮，专家学者们纷纷把眼光关注这个来势汹汹的技术成果。穿戴式计算机已经将初级产品面向市场，发展的势头很猛，能够应用于各大领域，具有极大的市场潜力，因此研究其技术的人也越来越多。穿戴式计算机作为一种新兴科技成果的代表，灌输有“以人为本”的先进理念，虽然才刚刚处于起步的阶段，但是其具备的方便易携等特点已经得到众人的青睐，可见未来技术进步后其具有的潜力[1]。穿戴式计算机凭借具有特色的硬件系统技术，开始应用于世界各国的不同领域，速度迅速，影响范围广，可以算是一场计算机与人类之间相互联系的技术革命。

1可穿戴计算机的简介

1.1 可穿戴计算机的概念

穿戴式计算机的特色十分明确地体现在其名字当中，即它能如同人类的衣服那般，方便地“穿戴”在身上，虽然其相较与普通计算机体积小，但是其功能却毫不逊色，在不同的环境都能任意使用，并且能快速地为人们处理计算问题，是人们在工作或生活中的得力助手[2]。也正因为其便携特点，人们在使用时显得更加得心应手，格外适宜在户外或其他机动场合使用。更通俗易懂的说法来看，人们在日常生活中频繁使用到的移动电话、U盘、MP3以及 掌上电脑（Personal Digital Assistant，简称PDA）等，从广义上定义都属于穿戴式计算机，但是它们并不能完全等同于穿戴式计算机，因为其只是穿戴式计算机部分功能的体现，例如：移动电话可以看做是一台能够便于携带并且具备处理功能的计算机；U盘可以看做是可穿戴计算机的CF机存储器，而MP3则是可穿戴计算机存储器和处理器的共同体现。

1.2 可穿戴计算机的特性

1.2.1 非独占性

可穿戴计算机与其他虚拟现实技术不同的是，它不会阻隔断绝外界的联系，在应用可穿戴计算机是同时，还能够去进行其他需要关注的事情，不会造成相互耽误。可以这么理解，人们使用可穿戴计算机，但是“计算”并不是第一顺位，因此不是全部精力要关注的事情，不具备独占性，反而是具有其他感知能力，例如：故意增强或虚弱、适当调整等，更理想地可穿戴计算的感知能力则是可以直接提供增强作用。

1.2.2 非限制性

使用可穿戴计算机的用户，不会因受到地域限制而导致信息计算无能，不论是在漫游、移动或是走动中应用可穿戴计算，都能够保证其应用的价值，并且不干扰人们做其他的事情。

1.2.3 感知性

感知性主要是指可穿戴计算对环境的感知功能，其呈现出来的感知能力是多层次、多模式和多形态的。

1.2.4 可观性

可观性主要是指可穿戴计算在用户同意的前提下，能被用户够连续关注，并且使用者可以保持输出媒体可持续的感受。

1.2.5 交流性

可穿戴计算机实现了计算机和人类之间的互通有无，能使穿戴计算与使用者之间有良好的交流。

1.2.6 可控性

可控性主要是指可穿戴计算在任何时间任何地点，都能进行自动化的操作运行，并且用户可以选择人为介入或是人为断开，能够自主地控制回路。

2 可穿戴计算机存在的问题

虽然可穿戴计算机具有许多优势属性，但是其处于发展中时期，仍然存在着许多问题，而这些问题使可穿戴计算机硬件系统技术的发展，其中，最突出的问题有两个方面，即人机交互的问题与COT器件的影响。

2.1 人机交互存在的问题

由于可穿戴计算机硬件技术还未成熟，只是处于起步阶段，所以人们在使用时，穿戴计算机对人体的语音识别能力不算发达。另外，输出设备（头戴撤示器HMD）、输入设备（键盘、鼠标等）、主机、电源等组成计算机系统的硬件设施，还有许多要完善的地方，例如：可穿戴计算机运作的途径是微型输入设备头戴撤示器HMD输出设备（信息），人机互动的方式比较常见，但是由于输入设备的速度不快，使用者在控制时会遇到操作迟钝等缺陷；头盔撤示器具有撤示器易发生抖动、使用者视角范围小等弊端。因此，人机互动的过程不够友好，如果使用者应用可穿戴计算机的时间过长，容易造成视觉压力过大。

2.2 COTS器件存在的问题

现有的可穿戴计算机所选用的COTS器件，并不是为可穿戴计算机量身打造的，而是使用于各种工控系统设计、嵌入式系统的器件。因此，在体积大小、结构组成与功耗等问题上，并能与可穿戴计算机达成最理想的兼容与平衡。由此可见，可穿戴计算机的器件还是不够先进，仍然需要进行深度的研发。

3 可穿戴计算机硬件技术发展现状

从可穿戴计算机的硬件组成形态给其进行分类，可以分成两种，分别是分布式（主机）可穿戴计算机与集中式（主机）可穿戴计算机[3]。两种可穿戴计算机既有共同之处，也有各自的优势。

3.1 共同点

分布式（主机）可穿戴计算机与集中式（主机）可穿戴计算机都是以耗能最低、微型化、嵌入式的COTS器件为基础，以此为其他主要的部件搭建平台。这种模式是优点在与节省成本，缩短研发时间等，但是缺陷是不能保证可穿戴计算机的稳定性，导致其降低应用价值，进而给推广带来影响，不利于可穿戴计算机面向市场进行大范围的普及。

3.2 不同点

分布式（主机）可穿戴计算机主要应用身体总线与身体网络进行相互连接，不同的部件都以合理的方式分布于身体的不同位置，通过线的连接形成一个完整计算机系统。