智能可穿戴传感器：原理、实践与应用_[美]爱德华·萨佐诺夫（EdwardSazonov）等_9787111718116

穿戴式设备集人类与科技各种交互方式之大成，覆盖了广泛的研究和技术领域，甚至涉及一些看起来不相关的跨领域的知识。
有多少电子工程师会学习纺织知识？有多少行为学家了解传感器？这样的例子不胜枚举。基于此，本书从不同的领域出发，意在对穿戴式技术的各方面做一个全面的勾勒。
本书分成7大部分，涵盖了穿戴式技术的多个重点领域，虽不可能做到包含全部内容，但可以帮助读者尽可能学习掌握穿戴式设备。书中所有章节均由世界上相关领域的知名优秀专家撰写，分享了他们对该领域的独特见解。

原书前言
近些年，我们见证了穿戴式技术的爆炸性发展。穿戴式设备本质上是一个具有传感、数据处理、存储和通信功能的小型计算机系统。穿戴式设备可能还包括向用户反馈的接口和功能。穿戴式设备的概念其实并不新颖，但这一领域确实正在快速发展，具体的原因我们将在下文详述。
穿戴式设备的概念可以追溯到几个世纪以前，怀表和手表就是典型的例子，当时它们就十分流行，并且至今仍在使用。早可以穿戴的手表出现在16世纪，起初更多的是作为一种装饰而不是用来查看时间的实用工具。这种穿戴式的机械设备逐渐从相当笨重的服饰附属品或脖子上的链子逐渐变成了可以放到口袋里或戴在手腕上的小物件。机械表技术的进步得益于自动上发条手表的发明，这是穿戴式设备供能的早期形式。手表也逐渐从机械设备发展为电动机械式设备，再发展为电子设备，精度更高、功能更多，而成本更低。这一过程经历了近500年。在当代，这一进程的步伐急剧加速，如今，这一古老的穿戴式技术正在被一项不到50年历史的技术所取代。
如今，手持式移动电话广泛流行，其起源于用于汽车的移动电话技术。手持式移动电话出现于20世纪70年代，早的商业化服务兴起于20世纪80年代，而后快速席卷全球。这种新型设备为人们提供了即时通信，很快被人接受并且相当成功。移动电话和电子技术的协同发展促进了设备持续的小型化，并使移动电话真正成为穿戴式设备，进入了数十亿人们的口袋中并频繁使用。现代的智能手机具有计算机功能和即时通信功能，其性能和功能已经超出了我们初对手机的定义。这些设备使我们与整个世界相连，管理我们的日常生活，通过图片和视频定格我们的记忆，为我们提供娱乐，并在其他许多方面为我们服务。智能手表的出现使得新旧技术相互融合，它将几个世纪以来戴在人们手腕上的设备与先进的现代技术相结合，将智能手机的功能塞进了小小的手表中。这些设备之间的边界正在变得越来越模糊，许多人用手机查看时间，而有些人用手表打电话。
手表和移动电话被不同文化、不同年龄、不同社会所接受，说明穿戴式技术是我们生活的一个重要组成部分，并将与生活各方面的关系更密切。穿戴式设备具有其他方式所不具有的实用性和便利性，并使人类的能力更强大。现阶段，穿戴式传感器被作为初级的监测装置而广受欢迎，但穿戴式设备的时代才刚刚来临，它们将在个人健康、运动、康复、个人娱乐、社交和生活方式等诸多方面发挥巨大的作用。它们帮助我们随时随地与其他人联系，追踪人的运动状况，或是监测医院中的患者，穿戴式技术的各种功能使我们生活得更加高效。
现代技术是当前和未来几代穿戴式设备的真正推动者，穿戴式技术快速发展的原因可归结为以下5个方面：
1）传感器：微机电系统（micro-elecro mechanical system，MEMS）和纳米技术的进步使得传感器越做越小，越做越便宜，人们可以穿戴检测人体参数或信号的电子、机械、光学、化学和其他传感器。
2）存储：传感器采集的数据需要进行存储，尤其是当通信并不是实时连接时。固态存储的进展为穿戴式设备的海量数据存储打开了一扇大门。
3）计算：嵌入式处理器计算能力的快速增长、耗电量的减少和体积的缩小使得电池供电的穿戴式设备可以进行实时信号处理和模式识别。机器学习和人工智能技术为我们提供了一种崭新、前所未有的功能，即对传感器数据进行实时的模式识别并判断关注的事件（例如老年人是否摔倒），并对此类事件采取行动或提供实时反馈。
4）通信：高速无线通信技术允许在全世界范围内的即时信息传输，并允许数据在云端处理。来自穿戴式设备的数据可以在瞬间传输到世界的任何一个角落。通信信道能传输传感器数据或是设备产生的信息与警报。
5）接口：现代化的接口技术已经不再局限于LED和显示器技术，可以将传感器数据处理的结果以有趣、简单易懂的方式展现给用户，用户不需要先进的知识和技术，而是通过触觉、听觉、视觉进行交互。
各种基础技术的进步互相促进，使得穿戴式技术不断进步：电子设备的小型化、材料科学的进步催生了智能纺织品和柔性电子设备的出现，以及电池技术、能量收集技术的进步等。
总的来说，穿戴式技术是人类与技术交互的一个缩影，其涉及诸多领域，需要许多原本完全脱节、互不相关的专业知识，这些科学与技术领域的学术期刊通常也不会相互影响。有多少电子工程师学过纺织物技术课程？有多少行为学家研究过传感器？本书试图呈现一个整体的观点，从不同领域解读传感器技术的各个方面。尽管不能包罗一切，但本书分为7个部分，将传感器技术的一些关键方面呈现给读者。每个部分的章节都由世界上该领域优秀的专家撰写，展示他们独特的观点。
第1部分穿戴式设备设计与用户界面介绍了传感器的世界，讨论促进穿戴式系统发展的主要应用，穿戴式设备的社会接受度、实用性和便利性。
第2部分穿戴式设备传感器的基本原理重点介绍传感器技术的各个方面，生理监护、惯性、生物、化学以及光、热传感器等。这一部分概述了穿戴式设备中使用的各种传感器的基本原理。
第3部分智能织物和柔性电子介绍了智能织物生产中的两种关键

目录
译者序
原书前言
第1部分穿戴式设备设计与用户界面
第1章穿戴式设备的基础、发展与未来
1.1穿戴式技术
1.2穿戴式设备的特点
1.3基于纺织品与服装的穿戴式设备
1.4机遇与挑战
1.5穿戴式设备的未来
参考文献
第2章可穿戴性和交互性的社会影响
2.1简介
2.2美学的社会解释
2.3接纳创新和审美变化
2.4交互性：身体姿态的社会认同
2.5案例研究：Google眼镜
2.6总结
参考文献
第3章穿戴式触觉装置
3.1简介
3.2穿戴式触觉装置的必要性
3.3穿戴式触觉反馈装置的分类
3.4基于指尖操控的质量和摩擦反馈
3.5可穿戴运动感知增强器
3.6总结
参考文献
第2部分穿戴式设备传感器的基本原理
第4章穿戴式生物和化学传感器
4.1简介
4.2系统设计
4.3生物和化学传感面临的挑战
4.4应用领域
4.5总结
参考文献
第5章穿戴式惯性传感器及其应用
5.1简介
5.2穿戴式惯性传感器
5.3惯性传感器获得的参数
5.4穿戴式运动传感器的应用
5.5穿戴式运动传感器在临床实践的考虑及未来研究方向
参考文献
第6章光学在心率监测中的应用
6.1简介
6.2光电容积脉搏波描记法的基础知识
6.3应用
6.4总结与展望
参考文献
第7章穿戴式热流传感器测量人体的能量消耗
7.1简介
7.2能量消耗的背景
7.3穿戴式设备举例
7.4设计中的注意事项
7.5性能
7.6验证
7.7总结
参考文献
第3部分智能织物和柔性电子
第8章针织电子纺织品
8.1从纤维到织物传感器
8.2交错的网络
8.3用于生理状态监测的织物传感器
8.4生物力学传感器
8.5基于织物传感器的无创汗液检测
8.6用于远程监测的智能织物和织物交互平台
8.7远程康复系统
8.8情绪状态评估系统
8.9总结
参考文献
第9章机织电子纺织品
9.1简介
9.2纺织品
9.3应用
9.4总结
参考文献
第10章从金属薄片到纺织品的柔性电子器件：材料、设备和装配
10.1简介
10.2薄膜晶体管的材料和技术
10.3用于柔性电子器件的半导体综述
10.4基于a-IGZO的薄膜晶体管
10.5发展和不足
10.6塑料电子智能纺织品
10.7总结与展望
参考文献第4部分人体能量采集
第11章人体能量采集系统
11.1能量采集系统简介
11.2人体温度梯度能量采集
11.3足运动能量采集
11.4无线能量传输
11.5光能量采集
11.6能量与功耗问题
11.7总结与展望
参考文献
补充材料：人体能量采集
第12章RF能量采集
12.1RF能量采集基础和实际局限性
12.2阻抗不匹配、功率损失和采集效率
12.3实际环境中采集功率的分布
12.4充电泵整流器拓扑结构
12.5负载和电源变化的效应
12.6天线-整流器协同设计
12.7总结
参考文献
第13章用于穿戴式电生理信号检测系统的低功耗集成电路设计
13.1简介
13.2电生理信号及其特点
13.3在体电极接口和电极噪声
13.4电生理信号传感器的低功耗模拟电路设计
13.5ADC低功耗设计
13.6低功耗数字电路设计技术
13.7低功耗电生理信号采集电路结构设计
13.8电路设计时的实际考虑
13.9总结
参考文献
第5部分模/数信号处理、模式识别和数据分析
第14章穿戴式设备算法：多学科交叉问题的概述
14.1简介
14.2为什么穿戴式设备需要算法
14.3什么是穿戴式设备算法
14.4穿戴式设备算法：先进的新兴技术
14.5总结
参考文献
第15章人体传感器网络数据挖掘技术
15.1简介
15.2基于机器学习的数据挖掘方法
15.3BSN数据挖掘
15.4数据处理
15.5比较与衡量标准
15.6分类器
15.7数据挖掘模型
15.8实验结果
15.9总结与展望
参考文献
第16章运动行为改变建模
16.1简介：人体运动监测能力
16.2人体运动传感器技术
16.3人体运动建模
16.4关于运动干预的行为改变理论
16.5总结
参考文献
第6部分在体通信和体域网
第17章人体通信实现高速率的传感器网络
17.1人体的容性耦合通信
17.2人体的信道特性
17.3电极结构的影响
17.4人体通信的传输机制
17.5人体通信的模拟前端
17.6模拟前端的性能
17.7人体通信的商业化及其挑战
参考文献
第18章在体通信的通道建模
18.1简介
18.2IEEE 802.15.6 TG6标准模型
18.3独立研究模型
18.4总结
参考文献
第19章无线体域网中信任机制的建立
19.1简介
19.2无线体域网设备认证技术
19.3无线体域网中密钥的创建
19.4总结
参考文献
第20章无线体域网
20.1简介
20.2评估标准
20.3技术
20.4穿戴式无线电设备
20.5总结
参考文献
第7部分穿戴式设备应用
第21章穿戴式传感器用于监测日常生活中生理和心理状态变化的基本原理
21.1简介
21.2用于生理信号测量的穿戴式传感器
21.3总结
第22章用于早期疾病检测的穿戴式传感器
22.1简介
22.2心血管疾病
22.3神经系统疾病
22.4胃肠道疾病
22.5总结
参考文献
第23章穿戴式和无创辅助技术
23.1严重瘫痪个体的辅助装置
23.2穿戴式技术为什么使用舌
23.3舌运动的无线跟踪
23.4穿戴式舌驱动系统
23.5传感器信号处理算法
23.6双模式舌驱动系统
23.7临床评估
23.8未来方向
参考文献
第24章用于检测和表征食物摄取的穿戴式传感器
24.1简介
24.2穿戴式传感器
24.3自动检测食物摄取的信号处理和模式识别方法
24.4表征食物摄入的方法
24.5应用
24.6总结
参考文献

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