面向健康领域的智能穿戴设备开发与应用

PAGEPAGE3面向健康领域的智能穿戴设备开发与应用目录TOC\o"1-3"\h\u25070面向健康领域的智能穿戴设备开发与应用 75210摘要 721844引言 727863第一章绪论 7116241.1课题研究的背景 7212781.2国内外研究现状 8301251.3论文的主要工作内容 813593第二章智能穿戴设备 969082.1什么是智能穿戴设备 9288082.2目前市场上智能穿戴的种类 9161832.2.1智能手表 9303062.2.2智能手环 10296102.2.3智能眼镜 10118212.2.4头戴式显示器 10224022.2.5可穿戴相机 11166642.2.6智能服装 11171572.2.7心率胸带 11294062.2.8智能蓝牙耳机 11116262.3智能穿戴设备在健康领域的应用 1278592.3.1心率测量 12108782.3.2汗液分析 13247932.3.3温度测量 1316672.3.4睡眠测量 1331110第三章智能穿戴设备关键技术 14312053.1传感技术 1472313.2显示技术 14316753.3芯片 15140443.4操作系统 15125893.5无线通信技术 16219613.6数据计算机处理技术 16105543.7提高续航时间技术 16141513.8数据交互技术 1620336第四章基于5G技术的智能穿戴在健康领域的发展 17280874.15G技术 1755174.2基于5G技术的智能穿戴设备 20125974.3基于物联应用的智能穿戴系统设计 224914第五章可穿戴设备在健康领域主要面临的挑战 24171625.1可操作的大数据 2551245.2共存与互联 2565965.3不一致与多样性 2540745.4安全与隐患 25755总结 269816参考文献 26面向健康领域的智能穿戴设备开发与应用摘要：近年来随着人工智能和通信技术的发展，智能穿戴设备也有了长足发展，应用到了人们生活中的方方面面。本文研究了智能穿戴设备在人类健康领域的发展历程，深入探索与之相关的关键技术，进一步促进了智能设备在健康领域的作用发挥。关键词：智能穿戴设备；5G；健康监测；引言随着科技的长足发展，近年来人工智能技术有了飞速的进步，涉足到人类生活的各个方面和领域，极大了方便了人类生活提高了生活的品质。同时在健康领域，人工智能也是大放异彩，借助智能可穿戴设备能够将人体的具体参数进行分析和统计并得出诊断结果，参照结果进行相应的处置建议。基于人工智能的智能穿戴设备在健康领域的发展降低了医生与患者双方的风险，提高了发现病征和治疗的效率，是科技发展在改善人类生活的关键应用。目前市面上常见的健康领域的智能穿戴设备有可穿戴智能手表、智能手表、电子袜子和谷歌眼镜等。第一章绪论1.1课题研究的背景21世纪，计算机网络技术的快速发展，智能手机的诞生革了无数电子产品的命，如MP3、MP4、卡片相机、掌上游戏机等，尽管目前手机市场依然火爆，但整个智能手机行业的发展其实已经触及天花板，很难保证不会被更先进的智能设备取代。经调查最新消费者调研报告称，智能手机将在未来5年间逐渐变成简单的通信工具，可穿戴设备有望替代智能手机提供大部分功能。报告显示，消费者与可穿戴设备的关系越来越密切，67%的用户都会在锻炼时使用可穿戴设备，而在旅行、工作学习、购物时使用的用户占比也分别达到了55%、49%、48%。由此推断，可穿戴设备会持续发展并且有希望深入其他领域。而随着人工智能、VR、AR、5G、物联网技术日趋成熟，智能穿戴设备将很有可能成为关联其它终端的中枢，并延伸出更多的使用场景，目前智能穿戴设备在运动健康、医疗、金融支付、身份认证甚至工业领域发挥重要作用。1.2国内外研究现状第一届可穿戴计算机学术会议在1997年举办，从此智能穿戴技术被世界各层广泛关注，2004年，欧盟委员会启动了历时五年的wearIT@work，这是迄今为止世界上最大的单项民用可穿戴计算机研究项目，美国、韩国、法国、加拿大和日本等国也专门为此设立了实验室，各国的科技龙头企业也纷纷试水，并取得了不错的成绩。在美国，谷歌生产了智能眼镜、智能手表，苹果生产了智能手表、HealthBook、英特尔生产了老年人健康芯片，韩国的三星生产了智能手表，法国Within生产了健康手表，加拿大的Recon生产了智能太阳镜等等。在我国，2020年3月，IDC发布《中国可穿戴设备市场季度跟踪报告，2019年第四季度》，报告显示2019年全年中国可穿戴设备市场出货量9924万台，同比增长37.1%，其中小米2019年出货量继续占我国各大公司的首位，为2489万台，同比增长46.6%，其市场份额占比高达25.1%。仅此于小米的是市场份额占比为20.4%的华为。据IDC披露，小米手表4在本季度继续保持稳定且大规模的出货，而耳机类产品，尤其是真无线耳机获得了显著的同比增长；华为保持高速增长，其中手表产品表现亮眼，尤其是华为GT2扩张势头迅猛；苹果的耳机产品在年末促销的刺激下，同比增长显著；奇虎360在逐渐调整渠道政策，渠道政策逐渐向保守型调整，另外推出老人手表，准备探索老人健康市场1.3论文的主要工作内容课题主要研究内容针对智能穿戴设备在人们生活中的重要性，主要围绕智能手表、智能手表、智能眼镜作为介绍，以智能手表的开发流程以及APP设计方案进行讲述。第二章智能穿戴设备2.1什么是智能穿戴设备智能穿戴设备是指在现代科技的基础上，将我们熟知的电脑终端小型化，转变成能够佩戴在人身上和整合到衣物上的一种便携式装备。智能穿戴设备发挥了人工智能的各个优势，不局限于设备硬件的应用，更是通过开发基于片上系统的软件配合，完成复杂的数据交互来实现强大的功能。通过穿戴设备极大的展现了人式智能在人类各领域的巨大改变作用，对我们的生活、感知带来很大的转变。2.2目前市场上智能穿戴的种类目前市场上智能穿戴设备种类繁多，主要包括以下几类穿戴设备，即：\o"智能手表"\t"/2018-07/_blank"智能手表、头戴式显示器、可穿戴相机、\o"智能手环"\t"/2018-07/_blank"智能手表、\o"智能服装"\t"/2018-07/_blank"智能服装、心率胸带、运动手表、智能蓝牙耳机及其他穿戴设备。不同种类的智能穿戴设备在市场上的接受程度和产品成熟度都不相同，常用的3种智能穿戴设备2.2.1智能手表市场上的智能手表主要分为三种类型：1。成人智能手表，像HUAWEIWATCHGT2具有丰富的应用，如强劲续航、GPS双卫星定位、打电话、收发短信、监测睡眠、监测心率、血氧饱和度监测、久坐提醒、跑步记步、远程拍照、音乐播放、录像、指南针、女性生理周期管理、精美表盘市场、提供心脏房颤和早搏筛查等功能，监测功能是智能手表最强的应用功能，科学睡眠监测、心率监测、血氧饱和度的监测作用为用户的安全保驾护航，可以随时随地监测用户身体状况，这些是传统手表都不能提供的重要功能；2.儿童智能手表，市场上儿童手表种类较多，功能也各不相同，华为儿童手表具有4G全网通、九重AI定位，高清视频通话、语音通话，SOS求救，远程监听，智能防丢，历史轨迹，电子围栏，计步器，奖励、应用市场等多功能，应用市场中包含丰富多彩的趣味应用软件，可随时进行下载，有效提高孩子的学习成绩，儿童智能手表的选择可以让父母随时监测孩子的动态，保障孩子安全，给孩子一个健康安全的成长环境；3.老人智能手表，像京导老人智能手表，具有远程定位、双向通话、语音聊天、房颤监测、大屏大字简易操作、血压测量、心电分析、运动监测、睡眠提醒、紧急呼救、久坐提醒、吃药提醒等多项专为老年人定制的功能，让老人随时了解自己的身体变化，通过对心率监测和提醒，可以引导老人科学规划运动时间和强度，通过健康运动改善身体，该智能手表为老人的出行提供了保护伞，让家人也多了一份放心。2.2.2智能手环智能手环智能手表内置低功耗蓝牙4.0模块，可以与手机、\t"/item/%E6%99%BA%E8%83%BD%E6%89%8B%E7%8E%AF/_blank"平板、\t"/item/%E6%99%BA%E8%83%BD%E6%89%8B%E7%8E%AF/_blank"PC客户端进行连接，可以随时随地设置身高、体重、步幅等信息和上传运动数据。另外，智能手表还具备社交网络分享功能，比如用户可以将睡眠质量、饮食情况和锻炼情况以及心情记录等通过绑定微博等社交网络端进行分享，智能手表具有计步功能、心率监测、体温监测、能量消耗、睡眠监测、同步方式、网络功能等功能2.2.3智能眼镜智能眼镜是指如同智5261能手机一样拥有独立的操4102作系统，可以1653通过软件安装来实现各种功能的可穿戴的眼镜设备统称。它是最近几年被提出而且是最被看好的可穿戴智能设备之一。其具有使用简便，体积较小等，特点公众普遍认为智能眼镜的出现将会方便人们的生活，因此它成为了很多品牌的重点研发项目，被视为未来智能科技产品的重要增长点。2.2.4头戴式显示器头戴式显示器，即头显。通过各种头显，向眼睛发送光学信号，可以实现虚拟现实(VR)、增强现实(AR)、混合现实(MR)等不同效果。它主要用于孩子视频学习、玩游戏、连接电视、影视、医学、娱乐、军事等方面，它的目光追踪功能能增加显示器的互动性，佩戴人员只需要使眼色，不需要动手，就能发出相应的指令。头戴式显示器比之前老式显示器更加的人性化，显示器小巧轻盈，方便携带。2.2.5可穿戴相机可穿戴相机是一款帮助盲人感知外部世界的相机，将它佩戴在盲人的衣服上，当检测到盲人周围的障碍物并判断有可能撞上后，就会发出预警，通过距离感应装置去判断周围是否有危险，它还可以有效的区分出可能发生的碰撞和与障碍物的刹肩而过，当盲人从两个柱子之间通过时，就不会有提醒，目前该设备还处于起步阶段，但是已经大大提高了盲人出行的安全系数。盲人通过佩戴该设备进行训练，就能够进行自由行走。2.2.6\o"智能服装"\t"/2018-07/_blank"智能服装目前智能服装主要有航空服、潜水服、防火服、变色龙军服、医护衬衣等，这些都属于特殊行业的专业制服，美国推出了一款音乐外套，它不仅能够播放音乐，还可以播放电台，人们只需要轻轻按一下，衣服就开始播放音乐，它主要依靠太阳能、风能、温度、物理能源提供能量。在未来的几年，智能服装将成为一种趋势，不再是高不可攀，它将是一款能够读懂心跳，监测体温，呼吸频率、播放音乐、播放视频的服装。2.2.7心率胸带心率胸带是一种通过心动电流测量的方法，还有光电透射测量法，因为我们每次心跳时都会产生电流，心率胸带就是通过一种可以感应心动电流的仪器，感应器的极片位于胸带前方两侧。2.2.8智能蓝牙耳机智能蓝牙耳机相对于蓝牙耳机，加入了更多的智能元素，不仅连接非常迅速，还能智能识别，插上耳机就开始播放音乐，放下就自动关闭，耳机上海具有来电提醒和拨号功能，同时支持云端互动社交等等，让一切都变得有趣，一些运动类的蓝牙耳机，就专门加入了计步器，心率监测等功能。2.3智能穿戴设备在健康领域的应用智能手表可以通过智能手机的应用，监控跟踪用户的睡眠状态、正常活动、心率和体温等信息，其功能可以简单描述为几个方面：现在，很多人身体都处于亚健康状态，尤其是上班族，由于长期久坐，缺乏锻炼，不规律的生活作息习惯，健康就需要更多的关注。智能手表能够根据用户的正常生理情况或一些活动情况进行跟踪，譬如血压、血糖、步行距离、心率、热量消耗等，来测试人体的健康状况。此外，智能手表还能够监控睡眠，并且帮助用户了解自己的睡眠状况，同时可以管理好自己的健康情况。许多人用拖延的态度来对待疾病，拖着不去医院，直接有时候将小病拖成疾病，不但要花费更多的金钱，身体也会因此下降。其实很多疾病都是在治疗初期容易控制的，如果不在疾病的早期阶段及时发现，也许需要付出更高的代价。所以，使用智能手表帮助自己在疾病的早期阶段，可以尽快发现。如今到医院看病会遇到各种看病困难，需要提前早起排队挂号，就医、取药、缴费等一系列工作，时间也很长。为了节省时间，智能手表可以帮助我们完成疾病的整个跟踪和管理过程，为我们节省时间，还降低了医疗费用的成本。智能手表还可以将监控信息发送到医院的医疗终端系统，健康信息实现实时更新。高速发展的科学技术，对智能手表的发展带来越来越快的更新速度。在市场上，出现很多包括层出不穷的智能手表的可穿戴设备，虽然这些设备功能性强大可以帮助用户监测自身的身体状况，但在医疗领域方面，它只能作为一个载体，给用户提供一些数据，帮助用户通过数据了解自己的健康状况，将信息提供给用户。它只能帮助用户减轻或改善身体状况，但无法治愈疾病。2.3.1心率测量智能穿戴设备通过使用一种叫做PPG的简单硬件，在皮肤下测量血液节拍。其工作原理是皮肤下的血液脉冲会改变绿灯旁的光线感应器的亮度，亮度的变化就是心跳的信号。这种硬件简单数据不够准确，且会产生虚假响应。通过对这种简单硬件的改变增加一些功能，使这款传感器能获得最准确的数据。智能穿戴设备基于心率测量对人类健康状态的重要性，在健康领域的穿戴设备中测量心率是一项重要的功能。心跳跳动与年龄、体重等方面的身体因素必须是相匹配的，如果太快或太慢，可能就意味着身体有器官的运作不正常。因此智能穿戴设备在不正常的心率情况下会提醒人类进行改变，采用一种不给心脏压力的生活方式。2.3.2汗液分析对于人体来讲出汗是身体冷却并释放毒素的方式，因此对于智能穿戴设备来说，对汗液的分析就具有了极大的重要作用。通过皮肤电传感器检测汗水中的分子，汗液分析功能传感器通过对毛孔发送小电流，人体在大量出汗时的信号返回速度比不出汗时快。该传感器通过对汗液分析，对比正常的各元素标准可能提供人体的健康指数。2.3.3温度测量智能穿戴设备把心率和汗水传感器相结合后，通过温度传感器便可测量人体的很多信息，例如人类的情感。通过情感计算方法可以得出当下此人的情感状态，性情愉悦度等信息。其基本原理是智能穿戴设备在得知人的情绪状态时，可对应作出适当的反应。如沮丧的情感会使用肌肤变得黏稠，心率会轻微地增加，体温也会升高，通过判断后智能设备会提示人类深度转变心情，换个环境呼吸一下新鲜空气。2.3.4睡眠测量对于人类健康而言，一个简单而重要的测量就是睡眠质量的好坏，智能穿戴设备的一个重要功能就是睡眠质量检测，智能穿戴设备不仅可以测量出人类何时进入睡眠状态，根据时间长短可以知道睡眠是否充足，也可以测量到何时进入深度睡眠，而最终的睡眠质量如何，应该做何改变，并给人类健康的保持提供建议。智能穿戴设备还可以通过测量卡路里、GPS轨迹、血压测量、葡萄糖测量等功能在人类健康领域持续发光发热。经过测量手段的发展测量精度的不断提高，更精准的反映人类身体状态。第三章智能穿戴设备关键技术智能穿戴设备产业涉及的技术范围较广，包括传感技术、显示技术、芯片技术、操作系统、无线通信技术、数据计算处理技术、提高续航时间技术、数据交互技术等。3.1传感技术传感技术主要完成语音控制、眼球追踪、手势辨别、生理监控（包括心跳、血压、睡眠质量等）、环境感知（如温度、湿度、位置和压力等）等。目前，应用较多的传感器类型有骨传导、音源感测、肌电感测、重力感测、影像感测、陀螺仪、加速度计、磁力计、方向感测、线性加速度感测、光体积讯号变化感测模组、心电图脑波感测模组、眼球追踪感测等。3.2显示技术目前应用在智能穿戴设备中的常见显示技术包括薄膜电晶体液晶显示器、主动式矩阵有机发光二极体、有机发光二极体、发光二极体与电子纸等。除此之外，目前主要的3种穿戴式显示技术是：微型显示：如硅基液晶，微机电系统/数位光源处理、镭射扫描等。（2）柔性显示：目前，日本半导体实验室、苹果、三星、LG、Philips、诺基亚等巨头正积极开发并推进可弯曲的柔性屏幕、电池和人机界面系统并进行专利布局。现阶段主流柔性显示技术的研发瓶颈主要聚焦在以下几个方面：1）显示技术所用核心光电材料及相关功能材料性能的改进、提高，包括新材料的研发等；2）器件封装基板及相关封装材料的研发；3）更高显示性能参数和效率的显示器件结构设计和优化；4）低功耗、高效率驱动电路的设计和优化；5）低成本材料、制作工艺研发及产业化等。（3）透明面板：透明显示已开始应用于公共看板与橱窗等，如果应用于个人穿戴，需再提升穿透率与解析度。3.3芯片智能穿戴设备芯片可以分为3类：（1）以现有手机处理器为核心的芯片：如三星GalaxyGear采用的Exynos4212，GoogleGlass采用的OMAP4430，其优点是有效利用已有平台加速开发且功能强大。（2）基于单片机（MCU）的产品：如Pebble手表、FitBitOne手环都是基于ARMCortex-M结构的MCU产品。（3）专门针对智能穿戴设备的芯片：英特尔推出的针对穿戴式设备芯片方案IntelEdison是双核芯片，一部分支持安卓系统，另一部分则支持实时操作系统；高通推出的Toq处理器，为可穿戴设备专门定制产品，采用ARMCortex-M3架构；博通推出的BCM4771处理器，集成定位功能；国内北京君正的芯片JZ4775，集成了CPU、Flash、LPDDR、Wi-Fi、Bluetooth、FM、NFC和压力传感器、温湿度传感器等所有器件。3.4操作系统智能穿戴设备采用的操作系统主要有3类：（1）嵌入式实时操作系统（RTOS）：具有功耗低、任务单一的特点。如三星智能腕带GearFit采用的实时操作系统。（2）基于Android平台进行修改的操作系统。如三星第二代智能手表Gear2和Gear2Neo搭载的Tizen操作系统。（3）专有操作系统：谷歌推出的AndroidWear，北京君正推出的Newton平台等。3.5无线通信技术对于智能穿戴设备的应用而言，短距离无线通信技术更适合智能穿戴用户之间、智能穿戴设备与其他便携式电子设备之间的数据通信和信息共享。目前智能穿戴设备与终端的通信大部分是基于WLAN、蓝牙、NFC等短距离无线通信技术，应用数据的同步采用私有协议。用户可以通过NFC技术将可穿戴设备与智能手机相连，不需要其他复杂的设置；用户可以通过蓝牙和WLAN技术从可穿戴设备中获取数据，并将数据发送到智能手机或云端，同时又不会消耗太多电量；用户还可以借助WLAN直连技术直接将2个Wi-Fi设备连接在一起，无需设置接入点。此外，智能穿戴设备也可以通过3G、LTE等移动通信技术进行数据传输或分享。3.6数据计算机处理技术人机交互输出界面或回馈包括文字显示、数据分析、语音反馈、动态或虚拟影像等，所有这些输出界面的呈现都必须透过内容运算系统分析，如扩增现实（AugmentedReality，AR）、虚拟现实（VirtualReality，VR）、AR结合VR的混合现实（MixedReality）、立体投影等各种现实内容计算和环境感知分析以及各种测量分析计算如血压、血氧、心率、脉搏、体温等。此外，云计算、大数据等相关数据处理技术，可以将智能穿戴设备采集的数据及时、准确地发送到后台，通过对收集到的数据进行有效的统计分析，可以为用户提供合理的建议。3.7提高续航时间技术在智能穿戴技术里，如何提高设备的续航时间是关注的重点，也是要解决的重要问题。目前主要的解决方法有3种：一是从操作系统、芯片、屏幕以及终端互联等方面来减少功耗，在性能与功耗之间找到平衡点；二是增加电池容量，如弯曲电池技术可在缩小电池体积的同时增加电池容量；三是通过无线充电、极速充电、太阳能和生物充电等技术缓解该问题，但这些充电技术大多处于研究阶段，尚未大规模商用。3.8数据交互技术智能穿戴设备的价值不仅是简单的硬件功能，还包括依托于硬件的软件和数据服务。但是目前很多厂商的应用和云服务封闭，存在数据孤岛，不能与其他设备共享数据，缺乏开放产业生态环境。因此需要开放并统一智能穿戴设备、手机、云服务之间的接口，推动信息的流动和共享，消除数据孤岛，为用户创造出更多的价值。智能穿戴设备与云平台的交互方式，按照通信方式的不同可以分为2种：一类是智能穿戴设备具备通信能力，能够直接与云平台交互；另一类是可穿戴设备不具备通信能力，需要通过手机与云平台交互。第四章基于5G技术的智能穿戴在健康领域的发展4.15G技术近年来，5G技术发展的如火如荼，从2G过渡到3G，通讯速率大约增长了30倍；从3G过渡到4G，通讯速率大约增长了17倍；从4G过渡到5G，通讯速率大约速度增长256倍，而5G的速率至少是4G速率的100倍，相当于一秒钟就可以下载完一部电影，5G技术进一步加快了人类社会的互联互通，通过5G通信技术更快的实现了物联互通功能，将人类的生活变的更便捷和丰富多彩。（一）5G的技术特点通过电磁波方式通讯的5G技术。电磁波通讯的特点在于，频率越高，波长越短，速率越快，传输能力越差，显然电磁波的传输速率和传播能力成相互制约的关系。单纯从理论上来讲通过提高电磁波的频率就可以实现传播速率的提升。但同时会增加运营成本，对一片特定的区域而言使用4G网络覆盖只需要一个发射塔，但是升级为5G通讯网络后大概需要4个或者以上的基站才能完成覆盖。（二）5G的应用场景负责制定5G标准的是3GPP也就是“第三代合作伙伴计划组织，3GPP是一个标准化机构，其成员国包括中国、欧洲、日本、韩国和北美的相关机构。众所周知5G网络可以给用户带来更高的带宽速率、更低更可靠的时延和更大容量的网络连接体验。我国在大力发展5G网络应用，其优势在于以下三大应用场景。。第一，增强型移动宽带。网络吞吐量更大、延时更低以及更一致的体验。5G网络在增强型移动宽带方面的体现主要在在以下方面。3D超高清视频远程呈现、可感知的互联网、超高清视频流传输、高要求的赛场环境、宽带光纤用户以及虚拟现实领域。第二，超可靠低时延和海量机器类通信。通过较低时延较高的速率完成运作，应用于自动驾驶概念。如果没有5G较高网络速率的加持，快速反应基本不可能。第三，海量机器类通信。我们之所以说这是一个互联网的时代，主要是基于人和人，人和物之间的通讯，而5G通讯将能更好的服务于物联网时代。（三）5G是万物互联的时代我国发展5G网络的具体的应用，5G网络的商用基础已然具备，但5G网络的建设成本使得运营商压力很大。目前中国电信、移动、联通这三大国有运营商是5G网络建设的先锋和主力。5G网络技术是个大机遇，如何将5G技术尽快地落地实施，是摆在整个通讯产业面前的一个重大课题。建成最低成本的5G网络通信链路，开发能最大程度发挥5G网络效能的应用，使得5G技术网络成为真正的黄金价值网络。当前，运营商和应用开发商除了资金压力外，还要面临时间紧迫的问题。5G网络建设的成功与否直接关系到我国在国际上的通讯产业话语权，因此运营商们必须与国际同行在网络建设速度上进行竞争。目前，韩国、美国、欧洲、日本等也都加大了5G商用的推进力度。面对紧张的竞争态势，国内运营商也必须加快部署并尽快将5G投入商用服务。要实现5G大放异彩的目标，首先要完成5G基站天线与4G天线安装空间的整合、以及天线方向角度的调整；其次，高密度的5G基站天线的安装，对大量的天线抱杆进行改造；最后，对基站的供电机房进行更新改造，以配合5G基站的用电需要。通过种种的改造建设过后，我国5G商用技术网络并将快速的建设起来，不落后于其他国家实现对5G网络的国家覆盖。我们在完成重点城市的5G商用覆盖后，运营商通过在建设和推广过程中积累的经验，加速将5G网络推向全国。目前全国范围内的5G基础设施已初具规模，第一批的5G终端已经准备就绪，开始进行了大规模推广服务已经具备了规模化商用基础。2020中-2021年，5G网络将在全国范围内进行普及推广，使5G网络的使用在市场更加深入，根据目前5G的推广使用来看2022-2023国内5G网络商用将走向成熟，届时我们将正式步入万物互联时代。而随着人工智能的发展，基于5 G技术的这些智能设备的应用将更值得期待。基于5G的人工智能设备其硬件设备越来越小越来越智能。各智能手机厂商不断的推出基于5G的智能手机，如三星宣布推出第一款使用柔性屏的可折叠手机以来，这种技术已经成了5G时代手机发展趋势的代名词之一。华为等国产厂商也随即推出5G设计的机型，令广大消费者非常憧憬。事实上，可折叠手机只是柔性屏部件的应用实例之而已，实际上，随着5G商用的推进，5G网络空前的高带宽、低延迟性能，使硬件的体积越来越来越小，互联互通越来越方便快捷，万物互联的应用越来越多，基于5G的智能穿戴设备越来越普遍。随着柔性屏技术的不断进步，各种智能穿戴设备能为用户提供更小、更智能、更贴合穿戴需求的显示空间。随着VR、AR设备的不断催生发展，智能穿戴设备的发展已经不言而喻，更值得期待的是小体积化的硬件，低延时低损耗的传输是未来越来越吸睛的智能应用。在不久的未来，应用场景立体生动、能给用户带来身临其境感受的VR、AR应用，必将成为商业、教育、科研、医疗等各行业不可或缺的应用。过去的4G时代，受限于技术局限性，VR、AR硬件设备往往显得笨重，造成很低的推广应用能力。在4G时代网络带宽和时延不理想，无法在云端实现及时准确的计算，使得这些设备不得不将渲染、AI等大量计算资源放在本地，造成设备非常昂贵复杂，从而限制了AR、VR应用的推广普及，在很长的一段时间内并没有推动智能设备的发展。然而在5G时代，空前的高带宽和低延迟网络连接，能够将整个互联互通系统中在设计上，将渲染、AI等资源放在云端，智能穿戴设备仅是一个个高速传感器，负责采集用户端数据并高效率反馈给客户端。在此基础上，本地设备可以设计得轻、薄、灵巧，使佩戴的更加舒适，相反的应用体验得到高度的满足，为智能设备应用提供了高效的网络支持和硬件支持。目前，包括苹果、华为、三星这样的硬件支持厂商，谷歌、微软这样的软件应用大商家，都在加大力度投入到基于5G应用的智能设备开发与建设中[8]，5G智能设备的应用将使我们的生活越来越方便快捷。（四）5G带来的挑战5G技术的发展在于不断提速，目前已经商用并完整的呈现在大家的面前。通过基于5G技术的网络生活体验，借助于智能设备的应用，我们的生活的时间和空间都被大大缩短。5G时代的到来，必将随着要对所有配套的产业进行升级改造，建设足够的硬件基础条件我们才能享受到5G带来的便利。对用户来说，2G每秒的网络体验相当的满足。但是对于应用层开发者来讲却面临巨大的挑战与考验，网速的加快对CPU的速度和程序的健壮性都是很大的挑战，在4G时代运行正常的应用可能在网络升级到5G以后就会出现BUG，需要应用层开发者们认真的应对。4.2基于5G技术的智能穿戴设备（一）5G促进智能穿戴设备市场发展IDC近日发布的《中国可穿戴设备市场季度跟踪报告，2019年第三季度》显示，该季度中国可穿戴设备市场出货量2700多万台，同比增长45%。该报告还预测了到2023年，中国可穿戴设备市场出货量将接近2亿台。随着5G时代的到来，智能穿戴设备成为移动互联网、物联网时代的关键入口。智能穿戴并非狭义上的人体可穿戴设备，而是覆盖各行业的智能化未来。随着医学需求拉动，在医疗智能可穿戴的带动下，随着人们对健康和生活品质的更高的需求，智能穿戴设备市场在健康领域的应用将会越来越应用广泛。（二）5G技术助燃智能穿戴市场虽然智能穿戴设备生产厂商在该行业来来往往，或仍然在这一市场发挥余热，或已经转投他行，但从IDC公布的数据来看，智能可穿戴的出货量依然逐年增加。根据IDC数据显示，2016年以来中国的智能穿戴设备出货量逐年增加，2019年前两个季度的出货量同比增速均保持在了30%以上的水平。2019年第二季度中国可穿戴设备出货量为2307万台，同比增长34.3%；其中，基础智能穿戴设备出货量为1846万台，同比增长31.9%，智能穿戴设备出货量为461万台，同比增长45.0%。前瞻预计2019年全年将达到8000万台左右。市场出货数据很好地说明了整个市场对智能穿戴设备的热衷，随着5G网络技术的应用，基于其传输速度的提升、低延时、低功耗的基础特征，使得万物互联互能的共享时代成为现实。在医疗健康领域，智能穿戴设备通过利用5G技术的高速高效特点，将用户的具体身体数据发送至监护人或者个人医护，使其能够快速的反映并诊断。或通过云端先对用户的健康状况实时监测，通过对比过往案例根据个人的身体状况进行专业的研判，先进行基础的病患处置，再会同专业的医疗机构进行后续的处置将风险降至最低，将抢救时间尽量的拉长。基于此基于5G技术的智能穿戴在健康领域应用场景将得到广泛而深入的开发与研究。（三）个性、优质的体验服务将成趋势智能穿戴产品从火爆到逐渐变冷然后再度“回暖”的过程，首先，由于部分智能穿戴并不是必需，初期用户只是为了追新潮，热衷于高科技和智能光环而已。其次由于近年来大多智能穿戴设备都集中在智能手表、智能手环等方面，产品同质化严重、缺乏创新，迈向了价格战的恶性竞争。随着人们生活水平的提升低价不再是用户的主要购买驱动力。一个重要的原因是智能穿戴设备功能过于简单，并不能满足用户的需求。实际上网络的迭代升级使人们对智能产品的需求理念转向了“体验”需求，个性化、优质的体验才是真正的“必需”。在这样的大前提下，使用麻烦、体验感差成为用户最不能接受的因素。智能穿戴须从产品供应链转变成顾客需求供应链。从用户刚性需求出发，商家要根据消费者的生活场景，发现痛点与机会点，制定场景，提供新产品、新服务，让用户体验升级，从而满足消费的隐性需求。（四）与产业链合作是最好的出路尽管智能可穿戴设备曾经在市场上一度遇冷，但公众对于智能穿戴设备的相像从未停止，对于未来智能化生活的畅想也从未消失，只是供应志需求之间尚有一些亟待解决的问题而已。智能可穿戴设备已经不是新兴产品，但其技术发展之路仍然还有很长的发展空间。目前而言大部分智能穿戴设备都存在人机交互性能不足的问题，仅注重轻便，硬件体积变得越来越小。因此，要开发出满足人类想像场景的重现功能，还兼具硬件小而便捷，亟须行业内厂商相互合作，共同开发。还有就是目前智能穿戴设备还存在着应用生态系统不统一，产品同质化严重，用户隐私安全难以保证等问题。而要解决这些问题就需要产业链各方协同合作，完善生态圈建设。智能穿戴不是给传统穿戴产品一块传感器就能万事大吉，还需要考虑每一种穿戴产品的使用场景、使用逻辑、使用限制和使用伦理等等，惟有产业链协同，方能实现共赢[9]。而基于5G技术的智能穿戴设备通过对各传感器的物网联通，并对其监测数据进行分析，得到与云端快速便捷的应答反馈，在人类健康领域为医疗技术提供了更充分的准备时间，借助于智能穿戴设备借助于5G技术必将使得人类健康监测与保护更加善。4.3基于物联应用的智能穿戴系统设计移动医疗解决方案的设计思路是一种基于各种不同种类的智能穿戴设备，并利用设备对人体的各种监测指数回传服务终端，并由终端通过对全部指数的分析评价给出建议诊断情况，在大数据支持的系统终端，一定程度上比专业医生更高效并有较大的市场发展空间。智能穿戴设备组成的物联网系统利用了智能可穿戴医疗设备并配合高计算能力和传输效率的云计算和5G技术，对人类个体的健康指数给出了全新不一样的改善意见。智能可穿戴医疗设备是一项在根本上改变了人类进行医疗诊断方式的新技术。由于全球人口老龄化造成的医疗需求正在急剧增长，而在偏远落后地区，医疗资源供给又存在严重短缺的现状。基于此种供需缺口的情况带来极大的发展机遇，借助物联网、互联网并配合极小系统的移动监测设备即人们常说的智能穿戴设备，大数据技术、云计算等高新技术的高速发展又为移动医疗的发展提供了必要条件。在不入的未来，患者可以通过远程监测、远程治疗等诊疗方案，并在正常无病情况下，能根据个体的身体状况给予保养方案或给出示警，这将是移动医疗的高阶发展前景。图1移动医疗系统构成图如图1所示综合分析了目前市场上出现的可利用于监测人类身体健康指数的各种智能可穿戴设备，如智能眼镜、智能手表、智能腕带、智能跑鞋、智能戒指、智能臂环、智能腰带、智能头盔、智能纽扣等。而应用于医疗健康领域的移动医疗穿戴设备仍然处于一个高速发展的阶段，其兴起与大放异彩又能催生出一个更大的移动医疗市场，移动医疗系统及设备的大面积推广与应用将引领和开拓一个全新的人类健康监测与维护方式。通过利用可穿戴的智能医疗设备，将人体的各项指数通过一种手段上传反馈至终端，这种手段可以是通过互联网、物联网，还有目前较火的一种5G技术，在关键的时候越快的反馈监测指数将能有效的提高医疗效率和诊疗成功率。在移动终端存储了患者个体的各顶关键的健康状况指数，而如何由移动终端对个体的健康指数给出诊疗意见呢？借助并使用大数据技术，大数据技术是一种新的技术和架构，致力于以较低的成本、更快速的采集、处理和分析各种超大规模的数据，从中提取对追求目标有价值的信息。利用云计算技术和大数据技术要通过对移动终端的数据进行监测并分析给出诊疗意见，这些意见包括以下三点。第一，人体近段时间以来的指数情况，提取出异常情况并推测判断未来可能出现的情况。第二，通过大数据技术处理，对人体的健康情况进行分析判断，寻找最相近的和最大可能的异常结果。第三，由移动医疗系统反馈给移动医疗终端个体诊疗结果。通过如图1所示的移动医疗系统的使用，配合专业医生的简单介入，就能高效利用智能医疗可穿戴设备对人体的健康状况给予评价和给出医疗诊断结果。在整个移动医疗系统的应用和设计过程中，对大数据技术的使用和计算能力的应用是整个系统所严重依赖的，由于这种医疗系统必须有足够的样本空间，使用样本空间比对专业医生的经验能力，并给出最接近真实病因的判断结果。通过智能可穿戴医疗设备提供给了移动医疗系统构建最全的移动医疗物联网解决方案，给了云端大数据系统的数据收集手段，以及管理和分析数据的方法，而大数据又反过来