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可穿戴电池不给力,就用人体充当路由器

2015-9-5 08:17| 发布者: admin| 查看: 402| 评论: 0 |来自: 互联网

简介:来自加州大学圣迭戈分校雅各布斯工程学院的工程师们开发出了一个与众不同的无线通信技术,可以通过人体的低功率磁场进行数据传导。相比于传统无线通信技术,该技术不仅能耗更低,而且也更安全。

无论是在内部还是外部(内部是指人体本身,外部则是指人体磁场),人体都能成为许多电子设备的“路由器”,可以支持设备彼此间的无线通信。现在,来自加州大学圣迭戈分校雅各布斯工程学院的工程师们开发出了一个与众不同的无线通信技术,可以通过人体的低功率磁场进行数据传导。相比于传统无线通信技术,该技术不仅能耗更低,而且也更安全。

我们知道,目前市面上有很多设备可以利用人体、或在人体周围实现彼此通信,比如智能手表、植入式智能监控设备甚至可吸收式无线传感器。不过,这些设备常需要依靠无线电波收发器(比如蓝牙或WiFi)进行数据传导。但问题是由于无线电波会受到人体阻碍,很多设备必须要加大功率才能实现数据通信,这也进一步加大了对电池的需求。

而利用人体磁场进行通信的技术进入了人们的视野,当然目前这项技术仍处在开发阶段,但工程师们表示,他们的新系统比同一领域内的无线电通信技术要先进得多,特别是和蓝牙设备通信相比,该技术的功率损耗要低上1000万倍!

“未来,人们身上的电子设备将会变得越来越多,像是智能手表、健身追踪器、监控监测器等,”加州大学圣迭戈分校电子计算机工程学院教授Patrick Mercier说,“所有这些电子设备都需要在彼此之间进行信息交互,目前,这些设备间主要通过蓝牙实现信息传输,这种技术的能耗非常大。因此,我们希望找到一个更好的数据传输方式,而利用人体可以使能耗大大降低。”

为了开发原型产品,工程师们使用了PVC管绝缘包裹的铜导线圈。在一端,导线和一台接收器及处理器相连接;而在另一端,导线会连接到人体的三个部分:头部、手部以及腿部。这样一来,线圈作为感应器,不仅可以产生能量,还能制造出磁场;而人体则成为了磁场的波导电感体。研究人员可以利用这样一个系统传输数据,同时还评估了手臂到手臂、手臂到头部以及手臂到脚部等部位的功率损失状况。

Mercier教授说:“据我们所知,相比于现有任何一个无线人体通信系统,该技术的功率耗损是最低的;因此,这项技术可以帮助我们开发出能耗能更低的可穿戴设备。”

开发低能耗电子设备最直接的好处就是对电池续航能力的要求会大幅降低,继而会有更多体积较小、能耗更低的电子设备出现。

参与这一项目研究的博士生Jiwoong Park说:“很多可穿戴设备,比如智能手表,都存在一个运行时间太短的问题。原因主要就是它们的电池容量太小,利用这种人体磁场通信系统,有望可以大大减少能量消耗,这样用户就再也不用频繁地给自己的设备充电了。”

此外根据相关研究人员透露,除了低能耗这一优势,相比于目前无线通信技术,人体磁场通信技术的安全性也更高。我们知道,蓝牙是在空气中传输数据的,也就是说信息通信是开放的,因此理论上拦截信号并不困难,从而让个人隐私暴露在潜在的威胁之中。

但是人体磁场通信基本上都是在人体身上进行的,而且也不需要单独连接其他无线设备。在监控人体磁场通信系统时,研究人员测量了信号变化,他们发现传导线圈一旦离开人体,辐射信号就会急剧下降,也就是说,几乎不可能在两个不同的人之间进行信息传输,即便两人靠得很近也无法做到。

Jiwoong Park说:“当消费者使用可穿戴设备的时候,由于传输的都是与个人健康相关的数据,因此他们最在乎的就是自己的个人隐私,”

不过,人体磁场通信技术也有一些缺点,比如它只适合一些环绕身体某些部位的电子设备,像智能手表、头带、腰带,等等。如果是一些皮肤植入式或固定在皮肤上的可穿戴设备则无法使用该技术,这是因为磁场需要以圆形形状才能通过人体进行传播。

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