ПРИНЦИПИ ЗБИРАННЯ ФІЗІОЛОГІЧНИХ БІОМЕТРИЧНИХ ДАНИХ З НОСИМИХ ПРИСТРОЇВ ДЛЯ СИСТЕМ АВТЕНТИФІКАЦІЇ

Анотація

Досліджено принципи та протоколи збирання фізіологічних біометричних даних із носимих пристроїв,
зокрема Apple Watch, для побудови систем безперервної автентифікації користувачів в інформаційних системах.
Проведено порівняльний аналіз існуючих підходів до збору біометричних сигналів – частоти серцевих скорочень
(ЧСС), варіабельності серцевого ритму (ВСР), насиченості крові киснем (SpO₂) та температури шкіри – із
фокусом на платформу Apple Watch та фреймворк HealthKit. Систематизовано обмеження та відкриті проблеми,
специфічні для збору даних із комерційних розумних годинників, включаючи нерегулярну частоту дискретизації,
артефакти руху, відсутність прямого доступу до сирих PPG-сигналів та обмеження фонового збору даних.
Запропоновано удосконалений протокол збору мультимодальних біометричних даних, що базується на
синхронізованому паралельному записі чотирьох фізіологічних сигналів із механізмом контекстного маркування
фізіологічного стану користувача. Розроблено схематичну діаграму процесу збору даних, яка включає етапи
контролю якості сигналу, фільтрації артефактів руху на основі акселерометра та формування біометричної
матриці користувача з періодичним оновленням. Наукова новизна полягає у комплексному підході до збору
чотирьох фізіологічних параметрів одночасно з урахуванням контексту активності, що забезпечує формування
стабільнішого біометричного профілю порівняно з одноканальними підходами.
Ключові слова: фізіологічні біометричні сигнали, мобільні пристрої, автентифікація, блокчейн,
безперервна автентифікація, інформаційна безпека, захист інформації, ідентифікація користувача.

Перелік посилань
1. Chhibbar, L. D., Patni, S., Todi, S., Bhatia, A., & Tiwari, K. (2024). Enhancing security through continuous
biometric authentication using wearable sensors. Internet of Things, 28, 101374. https://doi.org/10.1016/j.iot.2024.
101374.
2. Del-Valle-Soto, C., Briseño, R. A., Valdivia, L. J., & Nolazco-Flores, J. A. (2024). Unveiling wearables:
exploring the global landscape of biometric applications and vital signs and behavioral impact. BioData Mining, 17, 15.
https://doi.org/10.1186/s13040-024-00368-y.
3. Лісовський, Б. В., & Журавель, І. М. (2025). Автентифікація користувача в інформаційних системах на
основі біометричних сигналів мобільних пристроїв. Сучасний захист інформації, № 4. https://doi.org/10.31673/
2409-7292.2025.041211.
4. Manta, C., Jain, S. S., Coravos, A., Mendelsohn, D., & Izmailova, E. S. (2020). An Evaluation of Biometric
Monitoring Technologies for Vital Signs in the Era of COVID-19. Clinical and Translational Science, 13(6), 1034–1044.
https://doi.org/10.1111/cts.12874.
5. O’Grady, B., Lambe, R., Baldwin, M., Acheson, T., & Doherty, C. (2024). The Validity of Apple Watch Series
9 and Ultra 2 for Serial Measurements of Heart Rate Variability and Resting Heart Rate. Sensors, 24(19), 6220.
https://doi.org/10.3390/s24196220.
6. Bonneval, L., Wing, D., Sharp, S., Parra, M. T., Moran, R., LaCroix, A., & Godino, J. (2025). Validity of Heart
Rate Variability Measured with Apple Watch Series 6 Compared to Laboratory Measures. Sensors, 25(8), 2380.
https://doi.org/10.3390/s25082380.
7. Hunkin, H., King, D. L., & Zajac, I. T. (2022). The Apple Watch for Monitoring Mental Health–Related
Physiological Symptoms: Literature Review. JMIR Mental Health, 9(9), e37354. https://doi.org/10.2196/37354.
8. Sun, W., Guo, Z., Yang, Z., Wu, Y., Lan, W., Liao, Y., Wu, X., & Liu, Y. (2022). A Review of Recent Advances
in Vital Signals Monitoring of Sports and Health via Flexible Wearable Sensors. Sensors, 22(20), 7784.
https://doi.org/10.3390/s22207784.
9. Журавель, Ю. І., & Лісовський, Б. В. (2025). Аналіз моделей та алгоритмів автентифікації на основі
біометричних даних. Сучасний захист інформації, № 2(62), 51–58. https://doi.org/10.31673/2409-7292.2025.022701.
10. Alzueta, E., Gombert-Labedens, M., Javitz, H., et al. (2024). Menstrual Cycle Variations in Wearable-detected
Finger Temperature and Heart Rate. Journal of Biological Rhythms, 39(5), 395–412. https://doi.org/10.1177 /
07487304241265018.
11. Windisch, P., Schröder, C., Förster, R., Cihoric, N., & Zwahlen, D. R. (2023). Accuracy of the Apple Watch
Oxygen Saturation Measurement in Adults: A Systematic Review. Cureus, 15(2), e35355. https://doi.org/10.7759/
cureus.35355.
12. Shao, W., Liang, Z., Zhang, R., et al. (2025). Know Me by My Pulse: Toward Practical Continuous
Authentication on Wearable Devices via Wrist-Worn PPG. arXiv preprint arXiv:2508.13690. https://doi.org/10.48550/
arXiv.2508.13690.
13. Muratyan, A., Cheung, W., Dibbo, S. V., & Vhaduri, S. (2021). Opportunistic Multi-Modal User
Authentication for Health-Tracking IoT Wearables. arXiv preprint arXiv:2109.13705. https://doi.org/10.48550/
arXiv.2109.13705.
14. Truslow, J., Spillane, A., Lin, H., et al. (2024). Understanding activity and physiology at scale: The Apple
Heart & Movement Study. npj Digital Medicine, 7, 242. https://doi.org/10.1038/s41746-024-01187-5.
15. Apple Inc. (2024). Monitor Your Heart Rate with Apple Watch [Електронний ресурс]. Режим доступу:
https://support.apple.com/en-us/120277.
16. Sancho, J., Alesanco, Á., & García, J. (2018). Biometric Authentication Using the PPG: A Long-Term
Feasibility Study. Sensors, 18(5), 1525. https://doi.org/10.3390/s18051525.
17. Davoodi, M., Soker, A., Behar, J., & Yaniv, Y. (2023). Using Beat-to-Beat Heart Signals for Age-Independent
Biometric Verification. Scientific Reports, 13(1). https://doi.org/10.1038/s41598-023-42841-4.
18. Alahmari, N., Alswailem, A., Aloraini, N., et al. (2026). Seamless Vital Signs-Based Continuous
Authentication Using Machine Learning. Future Internet, 18(1), 14. https://doi.org/10.3390/fi18010014.
19. Browne, S. H., Bernstein, M., & Bickler, P. E. (2025). Evaluation of Pulse Oximetry Accuracy in a Commercial
Smartphone and Smartwatch Device During Human Hypoxia Laboratory Testing. Sensors, 25(5), 1286.
https://doi.org/10.3390/s25051286.
20. Khushhal, A. A., Mohamed, A. A., & Elsayed, M. E. (2025). Accuracy of Apple Watch to Measure
Cardiovascular Indices in Patients with Cardiac Diseases. Global Heart, 20(1). https://doi.org/10.5334/gh.1456.