𝜋?-Ring

Name: 𝜋?-Ring
Creator: 清华大学
Published: 2025-08-02T01:00:33+08:00

arXiv2025-08-02 更新2025-08-05 收录

智能硬件

生理监测

数据链接：

https://github.com/thuhci/OpenRing 数据链接链接失效反馈

官方服务：

资源简介：

𝜋?-Ring是一个多模态生理和行为感知的智能戒指平台，由清华大学的研究人员开发。该平台融合了可调硬件、可调固件和完全开源的软件，支持实时流传输和长时间离线记录。该平台旨在解决当前智能戒指市场缺乏开放性、难以复制和验证的问题，为研究人员提供了一种易于使用的工具，以加速原型设计和标准化实验。数据集的具体条数未在论文中提及。

𝜋?-Ring is a multimodal physiological and behavioral sensing smart ring platform developed by researchers from Tsinghua University. This platform integrates adjustable hardware, adjustable firmware and fully open-source software, supporting real-time streaming transmission and long-term offline recording. It aims to address the issues of lack of openness, difficulty in replication and verification in the current smart ring market, and provides researchers with an easy-to-use tool to accelerate prototyping and standardized experiments. The specific number of dataset entries is not mentioned in the paper.

提供机构：

清华大学

创建时间：

2025-08-02

原始信息汇总

OpenRing 数据集概述

基本描述

Android应用程序，用于智能戒指监测和数据收集
可直接下载APK文件使用或通过源代码构建

技术规格

Android SDK要求

最低SDK：Android 7.0 (API level 24)
目标SDK：Android 14 (API level 34)
编译SDK：Android 14 (API level 34)

硬件要求

支持蓝牙低功耗(BLE)的Android设备
推荐最小4GB RAM
至少100MB可用存储空间

主要功能

实时监测

PPG数据：绿光、红外光和红光测量
3轴加速度计：运动跟踪和分析
3轴陀螺仪：旋转和方向数据
温度传感器：多点温度监测

数据管理

文件下载：从戒指设备检索存储的数据
CSV/二进制数据导出能力

项目结构

OpenRing/ ├── app/ │ ├── src/ │ │ ├── main/ │ │ │ ├── java/com/tsinghua/sample/ │ │ │ │ ├── activity/ │ │ │ │ │ ├── MainActivity.java │ │ │ │ │ └── RingSettingsActivity.java │ │ │ │ ├── utils/ │ │ │ │ │ └── NotificationHandler.java │ │ │ │ ├── PlotView.java │ │ │ │ └── RingViewHolder.java │ │ │ ├── res/ │ │ │ │ ├── layout/ │ │ │ │ ├── values/ │ │ │ │ └── drawable/ │ │ │ └── AndroidManifest.xml │ │ └── test/ │ ├── build.gradle │ └── proguard-rules.pro ├── gradle/ ├── build.gradle └── README.md

依赖库

蓝牙和连接

ChipletRing1.0.81.aar - 设备通信SDK
自定义BLE工具用于戒指连接

数据处理和可视化

用于实时数据可视化的自定义PlotView
戒指数据解析工具
通知处理系统

构建信息

当前版本

稳定版本：v1.0.0
语言组成：Java (85%), XML (15%)

许可和支持

许可证：MIT
支持渠道：通过GitHub Issues提问
最后更新：2025年7月

搜集汇总

数据集介绍

构建方式

𝜋?-Ring数据集的构建依托于一款商业级智能戒指平台，该平台集成了多模态生理与行为传感器，包括多通道PPG（光电容积图）、6轴IMU（惯性测量单元）、温度传感器以及NFC功能。硬件设计采用高精度工业级元件，如GH3026 PPG传感器和ICM-42688P IMU，确保数据采集的同步性与准确性。数据采集通过定制化固件实现，支持实时蓝牙传输与≥8小时的离线存储，采样率可动态调整以适应不同研究需求。配套的安卓开源软件实现了设备管理、实时可视化及数据标注功能，形成端到端的科研级数据流。

特点

该数据集的核心价值在于其多模态同步采集能力与开放性架构。时间对齐的PPG-IMU-温度数据流（时间抖动≤8微秒）为生理状态与行为关联分析提供了理想基础。15mAh柔性锂电池与128MB闪存设计支持全天候连续记录，克服了传统可穿戴设备在长期监测中的续航瓶颈。独特的指环形态确保了自然佩戴条件下的数据生态效度，而完全开源的固件与软件栈（MIT许可证）则消除了算法复现障碍，为可穿戴计算领域建立了新的可重复性标准。

使用方法

研究者可通过三种模式利用该数据集：实时蓝牙传输适用于即时生理反馈实验，离线日志模式支持纵向行为研究，而固件级参数调整允许定制化传感协议。配套软件提供数据标注工具，支持活动标签与原始信号的时间戳对齐。典型应用场景包括基于PPG的心率变异性分析、IMU手势识别算法的训练验证，以及多模态传感器融合模型的开发。数据集已通过34人规模的心率监测实验验证，与医疗级设备相比达到5.18BPM的平均绝对误差，其标准化格式可直接接入主流机器学习框架进行时序分析。

背景与挑战

背景概述

𝜋?-Ring是由清华大学的研究团队于2025年推出的一款开源智能戒指平台，旨在解决可穿戴设备研究中数据获取和算法验证的难题。该平台集成了多通道PPG（光电容积图）、6轴IMU（惯性测量单元）、温度传感器和NFC功能，支持实时流式传输和长达8小时的离线数据记录。𝜋?-Ring的推出填补了商业智能戒指设备在数据开放性和研究可重复性方面的空白，为生理监测和行为识别研究提供了标准化工具。其创新性在于将研究级传感器集成于戒指形态因子中，同时提供完整的开源软件生态系统，显著降低了可穿戴计算研究的入门门槛。

当前挑战

𝜋?-Ring面临的挑战主要体现在两个方面：在领域问题层面，智能戒指需要解决运动伪影对PPG信号的影响、多模态数据的时间同步精度、以及有限电池容量与连续监测需求之间的矛盾；在构建过程层面，研究团队需要克服微型化传感器集成、柔性PCB设计、低功耗固件优化等工程难题。特别是如何在15mAh电池容量限制下实现多传感器100Hz采样率的8小时连续工作，成为平台设计的关键挑战。此外，保持手指佩戴舒适性的同时实现研究级数据质量，也对该平台的人体工学设计提出了严格要求。

常用场景

经典使用场景

𝜋?-Ring数据集在智能穿戴设备研究中具有广泛的应用场景，特别是在多模态生理和行为感知领域。其经典使用场景包括心率监测、运动识别以及皮肤温度测量。通过集成光电容积图（PPG）、惯性测量单元（IMU）和温度传感器，该数据集能够提供高精度的时间同步数据，为研究者在日常活动中的生理和行为分析提供了可靠的数据支持。

衍生相关工作

𝜋?-Ring数据集衍生了一系列经典研究工作，包括基于PPG的心率监测算法优化和基于IMU的手势识别系统开发。例如，研究团队利用该数据集复现了WritingRing的手写识别实验，取得了与原始研究相当的准确率。此外，数据集还被用于探索多模态传感器融合的新方法，为智能穿戴设备的未来发展提供了重要参考。

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