全球智能穿戴设备现状与发展趋势

目  录

一、智能穿戴设备概念与分类

二、智能穿戴设备产业链格局

（一）上游

（二）中游

（三）下游

三、智能穿戴设备主流产品发展现状与趋势

四、影响智能穿戴设备发展的关键技术

五、智能穿戴设备产业发展趋势.

全球智能穿戴设备现状与发展趋势

近年来，随着移动互联网的发展和高性能低功耗处理芯片的推出，智能穿戴设备已经从概念走向商用。从2012年谷歌推出谷歌眼镜后，苹果、三星、微软、索尼等诸多公司也都开始在这个全新领域的探索并研发各种智能穿戴设备。从趋势看，智能穿戴设备有望掀起继智能手机之后个人智能终端设备发展新高潮。

一、智能穿戴设备概念与分类

智能穿戴设备泛指内嵌在服装中，或以饰品、随身佩带物品形态存在的电子通信类设备。具备两个特点：一是集成信息采集、记录、存储、显示、传输、分析等功能；二是创新性地将多媒体、传感器和无线通信等技术嵌入穿戴设备中，并创造出颠覆式的应用和交互体验。

目前，智能穿戴设备主要有两种分类方式，一是按照应用领域来划分，二是按照主要功能来划分。从应用领域划分，根据市场研究公司IMS Research的分类方法，当前智能穿戴设备主要应用于四大领域：健身与健康、医疗与保健、工业与军事、信息娱乐，见表1。从主要功能划分，可分为三大类：生活健康类、信息资讯类和体感控制类，见表2。其中，生活健康类设备包括运动、体侧腕带及智能手环；信息资讯类的设备包括智能手表和智能眼镜；体感控制类的设备包括各类体感控制器。

表1   智能穿戴设备按应用领域分类

说明：*指那些用于连接到病人的身体上可获得病人心率、呼吸次数和血压等信息的设备。

资料来源：IMS Research.World Market for Wearable Technology-A Quantitative Market Assessment-2012.

表2   智能穿戴设备按主要功能分类

资料来源：陈根.智能穿戴改变世界——下一轮商业浪潮[M].电子工业出版社，2014年2月.

二、智能穿戴设备产业链格局

智能穿戴设备产业链涉及环节较多，从产业分工维度看可分为上游关键器件、中游交互解决方案、下游产品和服务三个环节。上游关键器件环节包括芯片、传感器、柔性元件、屏幕、电池、无线模块等，其中传感器和芯片是核心；中游交互解决方案环节包括语音识别、眼球识别及图像识别等；下游环节主要为产品、服务和渠道。操作系统和应用则贯穿产业链上下游，见图1。

图1   智能穿戴设备产业链示意图

资料来源：上海科学技术情报研究所（ISTIS）整理

目前，智能穿戴设备产业链尚不成熟。这条产业链上包含了从芯片解决方案到外观设计，再到生产组装以及应用开发等在内的一系列流程。硬件公司致力于智能穿戴设备的开发，容易忽略软件的叠加性和更新性；软件公司致力于可穿戴软件的开发，却在硬件生产、渠道建设和售后服务方面有所欠缺，导致可穿戴细分领域普遍存在的问题就是产业链各环节脱节，无法形成闭环运作。

（一）上游

1．芯片及平台

芯片在整个智能穿戴设备中占据着举足轻重的地位。目前可穿戴芯片分为MCU（microcontroller unit，微控制单元）和AP（application processor，应用处理器）两种。MCU是一个超低功耗、功能弱小、廉价的、内部几无功能模块的单芯片计算机；而AP是一个低功耗、功能强大、价格适中、集中相当功能模块的计算、控制、多媒体处理中心。智能手环多采用MCU，智能手表多数采用AP，少数采用高性能MCU。

随着产业链的逐渐成熟，基于可穿戴芯片的平台解决方案陆续出现，英特尔基于Quark推出平台edison，MTK基于Aster SoC推出平台LinkIt，北京君正基于JZ4775推出平台Newton，飞思卡尔基于i.MX.6芯片推出WaRP等。现有平台方案多基于AP，集成主芯片、传感器、连接芯片、存储、接口等。

2．操作系统

智能穿戴设备仍在发展初期，各厂商均希望打造自己的生态系统，包括定制OS（operating system，操作系统）与UI（user interface，用户界面）、提供API（application programm inginterface，应用程序编程接口）、发展开发者社区等。智能穿戴终端搭载的操作系统可分为RTOS（实时操作系统）、裁剪版安卓（Android）系统、Tizen系统以及苹果手表（apple watch）搭载的iOS系统。

现阶段RTOS的应用最广泛，其优点是消耗系统资源少、耗电量小，缺点是功能和软件相对固定，功能扩展较复杂，因此一般智能手环和手表使用较多，如Jawbone UP、Nike+FuelBand、Pebble等。

裁剪版安卓系统是指将智能手机操作系统Android经裁剪优化后，适配到智能穿戴式产品中。其优势在于可延续手机操作系统的优势，提供丰富的API，发布SDK（software development kit，软件开发工具包）可用于构建APP（应用程序），同时提供应用市场、支持第三方应用下载安装，可实现智能穿戴设备与智能手机无缝协同。谷歌推出的AndroidWear规范了裁剪版安卓系统，并推出首批官方应用，现已有Samsung Gear Live、LG G watch和Moto 360支持。

Tizen是三星主推的操作系统，并在Galaxy Gearfit和Galaxy Gear2上搭载，宣称比Android更省电。但三星最新智能手表Gear Live放弃Tizen，改用Android Wear。总体看，Tizen系统完善程度难以与Android匹敌，前景很不明朗。

从趋势分析，未来一段时间，功能简单的智能穿戴终端如智能手环仍会采用RTOS，功能较复杂的可穿戴终端如智能手表、智能眼镜将较多采用Android Wear，iOS只有苹果的智能穿戴设备搭载使用。

3．传感器

传感器是智能穿戴设备感知外部环境、体现产品功能差异化的重要硬件。因微型化、低成本、高精度等优势，智能穿戴设备均采用MEMS（microelectro mechanical systems，微机电系统）传感器。博世、意法半导体（ST）公司领跑该市场，应美盛（InvenSense）的多轴传感器和陀螺仪仅次于ST的产品。目前智能穿戴设备中使用的传感器主要有三类：交互感知类、生理参数检测类及环境感知类，见表3。

表3   智能穿戴设备主流传感器

资料来源：上海科学技术情报研究所（ISTIS）整理

交互感知类如加速度传感器、陀螺仪等在智能穿戴设备中最为常见，尤其是运动类可穿戴设备。相比传统单轴传感器，多轴传感器体积小、功能集中，更适合可穿戴设备，如三星Galaxy Gear中使用的就是6轴传感器。

生理参数检测类传感器包括心率、血氧、血压传感器等，受限于体积和技术，在智能穿戴设备中应用的仅有心率传感器，其主要供应商有ADI（光照式）和神念（电极式）两种。多数心率传感器要求在静止状态下才能发挥作用，仅飞利浦公司的mio-Alpha手表可在运动状态下实现较为精准的测量。

环境感知类传感器包括温湿度、紫外线、气压传感器等，供应商多而散。由于环境感知类传感器体积较大，搭载这类传感器的智能穿戴设备较少，但已有厂商逐步加大这方面的投入。

传感器是硬件基础，数据的精确测量还需依赖算法。算法的好坏不仅决定精准度，还直接影响用户体验。如果测试数据不准确，难以确保使用者长期使用智能穿戴设备；同样的电池，同样的方案，算法不同，有的待机长，有的待机时间很短，两者的体验差别很大。目前，算法的获取一般通过自主研发或第三方授权获得，第三方有SPI，Hillcrest Labs等。

4．电池

智能穿戴设备的电池分为两类，一类是传统纽扣电池，需定期更换，不可充电，成本较低，部分手环产品如Misfit Shine和Magellan echo采用这种电池，极低的功耗可以使更换周期保持在半年到一年；另一类是可充电锂电池，需要外配充电线、充电座，成本较高，大多数可穿戴设备均采用这种电池，充电周期虽不尽相同，但最长待机时间也仅为月余，并不理想。

智能穿戴设备体积较小，受限于空间，智能手环电池电量约为50～150毫安·时，智能手表约为200～500毫安·时，这也是导致可穿戴设备待机时间短的根本原因。

5．柔性元件及屏幕

柔性元件包括柔性电路、柔性屏和柔性电池，智能手机的柔性需求使柔性技术在这两年得到明显进步，贴身穿戴等特点决定了智能穿戴设备比手机更需要柔性元件。柔性电路现已使用在手机、笔记本电脑等设备，并开始切入智能穿戴设备领域。三星已推出搭载弯曲屏的Galaxy Gear智能手表，LG也加大柔性屏投入，欲进军智能穿戴领域。石墨烯柔性屏幕技术上已取得突破，未来将更好地适配智能穿戴设备。柔性电池方面，三星SDI公司发布可弯曲电池，一次充电可待机5天，中国台湾的辉能研制出超薄柔性电池，厚度仅有0.33毫米。

智能手表大多具备显示屏。由于低功耗是智能穿戴设备屏幕的根本需求，传统的LCD屏幕技术成熟，价格便宜，但功耗较高。典型的低功耗屏幕包括夏普Memory LCD、Eink墨水屏、高通Mirasol和OLED。夏普Memory LCD是黑白屏，典型代表产品有Pebble手表；Eink墨水屏柔性可弯曲，支持16灰阶显示，技术较成熟，但夜视效果一般，代表产品有土曼手表；高通Mirasol以彩色显示为特点，分辨率较高，无需背光且功耗极低，目前仅高通手表toq采用；OLED主要供应商是三星和LG，色彩较鲜艳，代表产品为三星Galaxy Gear和Gear2。

6．短距离通信

智能穿戴设备中应用最广泛的短距离通信是低功耗蓝牙与WiFi。低功耗蓝牙（BLE）在智能手环、手表中应用最为广泛，目前主要供应商是Nordic和德州仪器（TI），博通和Dialog则推出了蓝牙SoC（System on a Chip）方案。蓝牙连接的弊端较为突出，传输速率有限、传输距离短且不能主动联网。WiFi具备主动联网、距离远，传输速率快等优点，但由于功耗较高，手环产品很少采用，TI推低功耗SimpleLink WiFi，商用后可能替代部分低功耗蓝牙终端。

7．硬件方案

智能穿戴设备硬件方案可分为两大类：低功耗简单功能和高功耗复杂功能。低功耗终端采用MCU为内核，运行实时操作系统（RTOS）或厂商自定义裁剪的操作系统，功能单一、功耗较低，且可能需要依附智能手机使用；高功耗复杂功能的可穿戴终端采用应用处理器（AP），运行裁剪版Android或Linux，内容较为丰富，可单独使用，但功耗和价格均较高，高通、ARM、阿里等公司看好第二类方案。两大类方案具体可分为三种：MCU+Sensor+BT、AP+Sensor+BT/WiFi+Screen、AP+Sensor+BT/WiFi+Screen+GSM模块，见表4。

表4   智能穿戴设备硬件方案比较

资料来源：上海科学技术情报研究所（ISTIS）整理

目前，智能穿戴设备产业链上游的芯片、传感器、操作系统等核心关键领域基本上掌握在全球领先的巨头企业手中，如TI、意法、博通、ARM、高通、英特尔、博世等。

（二）中游

在交互方式上，点按、触摸等传统的交互方式在小屏幕甚至无屏幕的可穿戴设备上并不适用。使用语音、眼球、图像等识别交互方式，可以解放双手，给用户更好的体验。其中语音识别已较为常见，后两者技术尚不成熟。此外，骨传导耳机和MEMS麦克风也是控制与交互技术的重要组成部分。

1．语音识别

智能语音技术发展至今，已经出现现实应用，如以Siri为代表的语音输入和语音控制，依靠声纹识别技术的安全控制，实现了智能家居特定情境下的简单人机交互等，语音识别准确率可达到近9成。眼球识别利用算法检测眼球位置，已有的应用为三星S4/S5的智能暂停和智能滚动，该技术发展的空间仍然很大。图像识别的主要应用场景在智能眼镜上，谷歌眼镜可以对拍下的照片进行图像搜索比对后，分析出出用户所在位置，还可进一步提供周边公用设施和场所的位置信息，不过谷歌眼镜在技术成熟度仍有缺陷，故未能形成大规模应用。

2．骨传导耳机

骨传导耳机是一种新的耳机，它是通过耳机对头骨的振动传递声音到大脑，这样一来就保护了耳膜。因此，它是一种环保耳机，特别适合儿童使用，以及长时间使用耳机的人群，特别是青少年，协助由于残疾或高龄而丧失听力的人士接听电话，并且帮助没有听力障碍的用户在嘈杂的环境下接听电话。骨传导耳机未来有可能成为智能穿戴设备的标配。

3．MEMS麦克风

MEMS麦克风可实现语音检测和识别，使得人机交互更加方便、设备控制更加有效。目前，我国歌尔声学、科大讯飞、共达电声等企业在产业链中游的语音控制与交互技术、骨传导耳机、MEMS麦克风等领域具有一定的优势，见表5。

表5   智能穿戴设备产业链中游我国主要企业

资料来源：上海科学技术情报研究所（ISTIS）整理

（三）下游

下游环节主要包括产品、服务和渠道。产品即终端设备，厂商主要有谷歌、三星、索尼、苹果等。国外厂商竞争很激烈，相比国外较为成熟的市场，我国仍处在市场培育阶段，目前主要有联想、百度、果壳、华为、咕咚网、映趣科技、土曼科技、九安医疗、宝莱特等，除此之外，还有众多创业型公司。服务主要是指应用服务（涉及APP、大数据和云服务等），目前相当缺乏，应用服务局限于智能手机服务和健康数据服务。渠道主要指销售渠道，包括线上销售（电商平台、预售平台）和线下商店（数码类产品卖场、商场柜台、旗舰店）等。

三、智能穿戴设备主流产品发展现状与趋势

目前，已面市的智能穿戴设备产品形态多样，其中以智能手环、智能手表和智能眼镜最为常见，三者约占2014年全球智能穿戴设备出货量的70%以上。智能手环普及程度最高，功能简单；智能手表平台和方案众多，功能多样；智能眼镜技术门槛高，实现的功能也最为复杂，见表6。时至今日，虽然越来越多的智能穿戴设备上市销售，但消费者大多持观望态度，智能穿戴设备市场呈现出“叫好不叫座”的窘境。究其原因，无论是国内还是国外的可穿戴产品，仍缺乏实用的、革命性产品。

表6   三大类主流智能穿戴设备产品比较

资料来源：上海科学技术情报研究所（ISTIS）整理

1．智能手环

智能手环具有计步和测量距离、卡路里等计步器的基本功能，还具有活动、锻炼、睡眠等模式，可以记录营养情况，拥有智能闹钟、健康提醒等功能。使用智能手环，用户可以记录日常生活中的锻炼、睡眠和饮食等实时数据，并将这些数据与智能手机、平板电脑等同步，起到通过数据指导健康生活的作用。国外Fitbit、JawboneUP等智能手环市场反应良好，国内手环产品方案趋于同质化，设计比较粗糙，整体出货量虽不断提升，但因涉足企业众多，单个企业出货量并不大。智能手环面临主要问题是设计不够新颖；功能不具黏性；以APP建立数据支撑的商业模式不够清晰。

2．智能手表

智能手表是当前智能穿戴设备的主流产品之一。智能手表将手表内置智能化系统，连接于网络而实现新功能，可同步手机中的电话、短信、邮件、照片、音乐等。同时，智能手表还成为保健支撑设备，准确追踪走路步数和能量消耗；还可以通过内嵌的传感器，监测穿戴者的脉搏、心跳等身体状况的变化。近年来，智能手表热潮的掀起使得这一市场不断壮大，也有越来越多科技厂商投身其中。

目前手表类产品，主要分为手机伴侣和独立手机两类，功能需求比手环复杂。手机伴侣主要提供信息查看、信息提醒、电话接听、环境显示、个人健康信息等功能，主要用途是管理简单信息的提醒和查看，减少接触手机次数，同时通过手机管理个人数据；独立手机提供SIM卡槽，可作为第二手机拨打电话。智能手表面临主要问题是外观设计不够新颖；方案不够成熟，功耗较大，续航不理想；缺乏刚需应用带动需求；产品设计和目标人群定位不够清晰。

3．智能眼镜

智能眼镜具有独立的操作系统，可以由用户安装软件、游戏等软件服务商提供的程序，可通过语音或动作操控完成添加日程、地图导航、与好友互动、拍摄照片和视频、与朋友展开视频通话等功能，并可以通过移动通讯网络来实现无线网络接入。

智能眼镜复杂度高于手表和手环类产品，主要提供摄像、3D显示、虚拟现实等功能，已面市产品如谷歌眼镜，Oculus Rift等。该类产品面临主要问题是技术门槛较高，价格昂贵，受众面较小；续航时间短；人机交互方式需要改善。

4．其他智能穿戴设备

除了智能手环、智能手表和智能眼镜三大类智能穿戴设备产品外，广义上的智能穿戴设备还包括头盔、耳机、衣服、鞋、袜子、帽子、手套、首饰、纽扣、腰带等，见表7。

表7   主要智能穿戴设备产品及功能

资料来源：陈根.智能穿戴改变世界——下一轮商业浪潮[M].电子工业出版社，2014年2月.

四、影响智能穿戴设备发展的关键技术

目前，尽管各家公司都在研发智能穿戴设备产品，但是智能穿戴设备要大规模商用并成为市场主流产品的时机还不成熟。大多数产品停留在吸引眼球的层面，在资本市场也出现了炒作行为，尚未展现具有突破性的实用功能。智能穿戴设备领域还未形成能有效支撑创新的产业环境，一些技术瓶颈亟待突破，主要包括：

1．柔性屏幕材料

目前，可任意弯曲、自由伸缩的柔性显示屏材料仍没有实现突破，这将在一定程度上限制智能穿戴设备的使用方式。未来甚至还有可能采用可实现不同功能的材料，比如，基于纳米传感、纳米电子的新材料或是以后智能穿戴设备选材的方向。

2．电池续航能力

目前，电池续航能力可能是制约智能穿戴设备产品发展的最重要因素之一，也直接影响用户体验。现阶段，产业界正在研究各种类型的新式电池，比如高能量密度电池、固态超薄电池、可弯曲电池和无线充电技术等。未来，预计将会有更多的企业在电池领域进行探索，一旦在可量产的低成本技术上实现突破，大幅度提升智能穿戴设备的续航能力，对于改善用户体验、促进可穿戴产业的发展会有很大的促进作用。

3．蓝牙低能耗技术（蓝牙4.0）

功耗问题是当前智能穿戴设备产品面临的最棘手的问题之一。蓝牙低能耗技术是蓝牙4.0的核心，它是一项新的无线技术，可实现超低功耗，其对智能穿戴设备十分有用，甚至对于未来的智能家居和智能汽车也将产生巨大影响。

4．传感器

智能穿戴设备通过传感器进行数据监测。目前，传感器的发展可以说是日新月异，传感器的尺寸、传感器的功能变化较快。随着传感器技术的发展，智能穿戴设备的功能将越来越完善，监测精准度也将达到医疗水平，因此，未来智能穿戴设备前景的发展将取决于传感器等产业链上游技术的提升，特别是MEMS传感器的创新发展和应用对智能穿戴设备的发展具有至关重要的作用。

5．人机交互

人机交互技术主要体现在信息输入技术和输出技术两个方面。当前人机交互主要是通过人机界面完成，例如，用键盘输入搜索信息，用鼠标打开网页，iPhone普及引领智能手机用触屏技术代替了原先的按键。但在智能穿戴设备如此小的规格下采用触控显然不是最理想的交互方式，语音、姿势（手势）、图像识别等解放双手的新兴交互方式更加适合可穿戴产品。新兴交互方式，当下最大的问题在于准确度待提高，而机器智能学习、云端大数据的兴起，将是智能识别技术应用的福音。姿势（手势）识别，类似智能手机，也可借助传感器在可穿戴产品中得以广泛应用，专门用于捕捉人体姿势的穿戴式产品也将有较为广阔的市场情景。图像识别、眼球识别等由于技术、成本、体验等限制，规模商用还需等待。

五、智能穿戴设备产业发展趋势

1．智能穿戴设备发展前景看好

目前，各大研究机构都对智能穿戴设备市场十分看好，见表8。较为乐观的是ABI Research估计2016年全球智能穿戴设备出货量有3.5亿台，到2018年年出货量将达到4.85亿台。比较悲观的是Juniper预计2016年的出货量仅为5800万台。IMS Research[[1]]和BI两家机构估计的数据较为中性。根据IMS Research的研究报告《2012年全球可穿戴技术市场──量化市场评估》的数据，2011年智能可穿戴设备出货量约为1400万台，预计2016年出货量将达到1.71亿台。

表8   不同研究机构对智能穿戴设备出货量预测

出货量：100万台

资料来源：上海科学技术情报研究所（ISTIS）整理

另据IHS于2013年10月发布的研究报告《全球可穿戴技术市场》（2013版）显示，2012年全球智能穿戴设备市场规模约85亿美元，预计到2018年有望达到近300亿美元（300亿美元仅是基本预测值，如果乐观预计的话，该数值有望接近500亿美元，见图2），可见智能穿戴设备未来市场前景相当广阔。

图2    2012—2018年智能穿戴设备市场规模

说明：2014—2018年为预测值

资料来源：IHS.World Market for Wearable Technology，2013

就应用领域看，目前在医疗与保健、健身与健康、信息娱乐等领域对智能穿戴设备存在日益成长的需求。相比之下，智能穿戴设备应用于工业和军事领域的市场规模要小些，但前景较为广阔。

2．智能穿戴设备将是智能终端下一个发展方向

消费电子沿着智能性和便携性两个维度发展。以前，市场关注的焦点在于智能性维度，即设备从功能型向智能型的演变；直至谷歌眼镜的出现，才引发了市场对便携性维度的关注。在便携性的维度，电子产品可分为四种类型：固定型、可携带型、可穿戴型和嵌入人体型。目前，消费电子产品从可携带型向可穿戴型的演变刚刚开始，未来甚至会向可嵌入型演变。

智能手机在功能手机通话和短信功能的基础上，实现了上网、安装应用程序、收发邮件等功能。智能手机和平板电脑在很大程度上替代了便携性较差的电脑，今后，便携性更强的可穿戴设备+智能眼镜将可能替代智能手机。智能眼镜和智能手表具有信息输入和输出优势互补的特点，两者的结合将兼具各自优势，能够实现在手表上输入复杂内容，在眼镜上观看大的画面，从而实现较好的视觉体验。智能眼镜+手表的硬件组合还具有智能手机所不具备的优点：一方面，眼镜和手表持续与人体接触，并可以通过传感器自然地获得人体信息，从而提供更加智能化的服务；另一方面，眼镜和手表都不需要手持操作，解放了双手，适合在各种不同场合的应用，更胜于必须手持操作的智能手机，有望替代智能手机，从而带来消费电子的革命性变化。

3．智能穿戴产品形式更加多样化和个性化

智能手表、手环（腕带）和眼镜是目前最常见到的智能穿戴设备。今后智能穿戴设备产品形式将更加多样化，可穿戴技术和各种日常用品联系在一起，嵌入衣服、首饰、耳机和鞋子中的可穿戴产品将成为主流。甚至有可能不再作为身体外在的附属配件，而是融入人的身体，在身体中植入芯片，与人的生理行为合二为一。

智能穿戴产品能否更好地体现个人风格和个性已经成为一个越来越被重视的问题。作为个人装饰的一部分，诸如目前还处于标准化规格的谷歌眼镜等产品，未来或将都推出具备个性化外观和应用的不同版本，将个性化设计融入智能穿戴设备的开发中。此外，消费者对智能穿戴设备的时尚性和美观度有很高的要求，将来智能穿戴设备将更加精巧、别致，以嵌入耳环、项链坠等既美观又隐蔽的方式融入日常生活。

4．智能穿戴产品将推动移动互联网、云计算、大数据等信息技术迅猛发展

智能穿戴设备要求随时随地接入互联网，将数据发送到云端，进行大数据分析，再将数据指令返回到智能穿戴设备，操纵设备进行人机互动，因此智能穿戴设备的发展对物联网、云计算、大数据、智能家居、智能电网、健康医疗、互联网金融等具有很强的拉动作用。未来，继浏览器、智能终端、移动应用商店之后，智能穿戴设备将在移动互联网领域占据至关重要的地位。