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现实憧憬：Bosch Sensortec全套可穿戴解决方案

关键字 :bosch穿戴
科幻电影《三体》中的未来服装让人们对可穿戴设备有了很多美好的憧憬，事实上，在现实世界里，可穿戴设备早已渗透进我们的日常生活中，智能眼镜、智能腕带、耳穿戴设备、LED衣服等各种应用层出不穷。


根据Gartner公司的最新预测，到2020年底，全球终端用户在可穿戴设备上的支出将高达520亿美元，较2019年增长27%。而在智能手表和智能服装上的支出将分别增长34%和52%。可穿戴市场的高速增长不仅带给我们生活方式的改变，而且也给设备制造商和传感器厂商带来了巨大的商机。

用户需求是可穿戴设备差异化发展的落脚点。那究竟用户对可穿戴设备有哪些需求呢？超长待机、方便携带、用户行为自适应、永不断电、高精准度等需求必须纳入考量。为此，设备制造商需要不断推动产品向超低功耗、高集成度、嵌入式、智能化等方向发展。针对上述这些需求，Bosch Sensortec推出了以加速度计、气压计、IMU等硬件为基础的一系列优化算法解决方案。

                                                                             图1：用户对可穿戴设备的期望及解决方案

                                                                              图2：Bosch Sensortec可穿戴明星产品
                                                                     

                                                                                                BMA400：超低功耗
过去，工程师在选用加速度计时需要在低功耗和高性能之间做出取舍。而现在超低功耗的BMA400的出现将彻底改变这一状况


BMA400在最强性能传输时的功耗约14.5 µA，在计步器状态下约5.8 µA，而在超低功耗模式下甚至还不到1 µA，因此非常适合对功耗要求极高的可穿戴设备。

Bosch Sensortec技术专家表示：“传统的器件是通过duty cycling的方式，当器件不需要工作时让其休眠，从而达到省电的目的。与之不同的是，BMA400则会自动切换工作状态并持续工作，因此具有抗混叠的性能（avoidance of aliasing）”。

而最让人值得称道的是，BMA400所需耗电量仅为当前市面上常见加速度计的1/10。如图3所示，在同等条件下使用几周后对比，选用BMA400的设备还是能量满满，但采用常见加速度计的设备电池容量已所剩无几。

                                                                                                                    图3：超低功耗的BMA400

BMA400能自动切换工作状态。当用户处于静止状态时，BMA400会自动进入休眠模式，此模式下功耗小于1 µA；当开始运动时，又会自动被唤醒，其内置计步器开始工作，而无需外部MCU参与，此模式下功耗约为5.8 µA；而当用户需要读取数据的时候，MCU则会被唤醒，传感器将进入运动模式。


                                                                                                      图4：BMA400在不同状态下的功耗分析
                                                                                                     
                                                                                                               BMA456：卓越性能


BMA456具有卓越的性能和精度，拥有16位分辨率，而噪声仅为120 μg/Hz，温度系数补偿为0.35 mg/K，使用寿命期间的总偏移仅为20 mg。BMA456采用尺寸2.0 mm x 2.0 mm的紧凑封装，高度仅为0.65 mm，使其易于集成到空间有限的可穿戴设备，如健身跟踪器、智能手表和听戴设备。
针对耳穿戴设备，BMA456更是加载了专门的手势数据，可直观的实现用户交互，如点击、双击和三连击操作。从而使用户可以方便的实现回放控制、音量管理、接听和挂断等操作。上述功能均可由BMA456独立执行，而无需唤醒外部MCU，从而降低功耗。BMA456支持连击操作时间窗口的动态调整，此场景下的功耗仅为53 µA，而识别精度则高达90%以上。

                                                                                                     图5：卓越性能的BMA456


                                                                                                 气压计BMP388：精准位置检测
BMP388气压计在绝对精度、相对精度和温度特性上表现出色。凭借0.75 Pa/K的出色温度系数补偿（TCO）（工作在-20°C至65°C区间），BMP388可进一步提高高度测量的准确性。BMP388采用LGA封装，尺寸仅为2.0 mm x 2.0 mm x 0.75 mm, 功耗低、设计灵活，拥有超高的性价比。
我们将以健身房中引体向上和俯卧撑的场景为例，展示BMP388如何发挥作用。图6中，运动者可将BMP388设备佩戴在身体的不同位置，如头部、手臂。运动时，BMP388可以测量出来头部、手臂的垂直位移，从而实现高级用户的运动跟踪。

                                                                                                                  图6：BMP388应用案例


                                                                                                              IMU BMI270：强大的手势识别功能


BMI270是Bosch Sensortec针对可穿戴应用而优化的超低功耗IMU，采用Bosch汽车电子著名的陀螺仪技术完成改进的加速度计使得整体性能得到了很大的提升，其极低的零g偏移、灵敏度误差、低温漂移，PCB应变的稳健性和低噪声密度使BMI270表现更加出色。
BMI270的三大亮点：

  • 内置步数检测器，支持watermark中断功能，无需MCU频繁读取；

  • 自动识别用户的基本状态（走路、跑步或是静止状态），并发送状态信息给MCU；

  • 具有手势、上下文和活动识别功能，并配有即插即用步进计数器/探测器，可针对腕戴式设备中的精确计步进行优化。



                                                                                             Bosch Sensortec：智能生活，以我为“芯


智能可穿戴设备的未来，始于传感器。除了传感器器件，Bosch Sensortec还能提供系统级的产品，从第一代的BHA250、BHI160、BHI160BP到第二代的BHA260和BHI260。我们致力于提供低功耗、小体积、高精度、高集成度的传感器产品及解决方案，并将不断在硬件、软件和算法上创新发展。


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