人体内置传感器生理参数采集技术
2015-7-6 11:05:12 点击：
生理参数采集是指对人在特定环境下静止或活动时的某些生理参数进行测量、处理和传送。该技术应用领域广泛，如医疗、保健、体育、军事和服装舒适性评价等。生理参数采集的实现方法是将传感器置于人体相应部位，以有线或无线方式将传感器采集到的数据传送到终端进行处理。
在使用中有线传输的方式有时会受到限制，所以有必要研究采用无线方式传输数据的方法。如在服装舒适性评价应用中，主要方法有：在真实环境下对人体表温湿度的测量；在模拟环境(人工气候室)下对真人或假人体表温湿度的测量，根据测量值给出主客观评价。在进行真实环境下人体穿着动态实验时，无线数据采集传输方式会带来很大方便。无线传感器网络技术发展迅速，将这一技术应用于人体生理参数采集在国内已有相关应用，如提出基于Zigbee技术的无线传感器网络在远程家庭监护中的应用，提出了无线传感器技术在医疗监护中的应用。本文将结合具体应用，从无线传感器网络节点软硬件平台选择、网络体系结构、MAC层协议、节点低功耗设计等方面分析和设计人体参数采集。
网络体系结构及协议
网络拓扑结构主要描述网络节点的连接模式。人体生理参数采集范围小，传感器节点集中，各节点间一般不需要通信。根据这些特点，可以使用星型网络拓扑结构。在星型拓扑结构中，每个分支节点以点到点的方式连接到中心节点上，当在中心节点与分支节点间大量通信时，采用星型拓扑结构是最有效的。其优点在于能够将资源集中、网络易于管理、覆盖范围集中、路由算法相对简单，有问题的节点很容易在不影响其他节点性能的情况下被中心节点隔离掉。
在无线传感器网络中，MAC(Medium Access Control)协议决定无线信道的使用方式，在传感器节点之间分配有限的无线通信资源，对传感器网络的性能有较大影响，是保证无线传感器网络低功耗工作的关键网络协议之一。人体生理参数采集应用中，传感器节点周期性采集数据，供电常采用小型纽扣电池，而中心节点一般供电充足，所以采用CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)控制协议。中心节点不关闭射频模块，持续接收。传感器节点定时采样、发送数据，在需要发送数据时打开射频模块，首先对信道进行侦听，若信道被占用，则退避一段随机时间后再继续侦听，若此时信道没有被占用，则发送数据，得到确认后关闭射频模块，MCU进入睡眠模式，等待下一次定时触发。
在使用中有线传输的方式有时会受到限制，所以有必要研究采用无线方式传输数据的方法。如在服装舒适性评价应用中，主要方法有：在真实环境下对人体表温湿度的测量；在模拟环境(人工气候室)下对真人或假人体表温湿度的测量，根据测量值给出主客观评价。在进行真实环境下人体穿着动态实验时，无线数据采集传输方式会带来很大方便。无线传感器网络技术发展迅速，将这一技术应用于人体生理参数采集在国内已有相关应用，如提出基于Zigbee技术的无线传感器网络在远程家庭监护中的应用，提出了无线传感器技术在医疗监护中的应用。本文将结合具体应用，从无线传感器网络节点软硬件平台选择、网络体系结构、MAC层协议、节点低功耗设计等方面分析和设计人体参数采集。
网络体系结构及协议
网络拓扑结构主要描述网络节点的连接模式。人体生理参数采集范围小，传感器节点集中，各节点间一般不需要通信。根据这些特点，可以使用星型网络拓扑结构。在星型拓扑结构中，每个分支节点以点到点的方式连接到中心节点上，当在中心节点与分支节点间大量通信时，采用星型拓扑结构是最有效的。其优点在于能够将资源集中、网络易于管理、覆盖范围集中、路由算法相对简单，有问题的节点很容易在不影响其他节点性能的情况下被中心节点隔离掉。
在无线传感器网络中，MAC(Medium Access Control)协议决定无线信道的使用方式，在传感器节点之间分配有限的无线通信资源，对传感器网络的性能有较大影响，是保证无线传感器网络低功耗工作的关键网络协议之一。人体生理参数采集应用中，传感器节点周期性采集数据，供电常采用小型纽扣电池，而中心节点一般供电充足，所以采用CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)控制协议。中心节点不关闭射频模块，持续接收。传感器节点定时采样、发送数据，在需要发送数据时打开射频模块，首先对信道进行侦听，若信道被占用，则退避一段随机时间后再继续侦听，若此时信道没有被占用，则发送数据，得到确认后关闭射频模块，MCU进入睡眠模式，等待下一次定时触发。
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