基于拓扑优化和链路感知的无线体域网路由协议

为解决无线体域网(Wireless Body Area Networks,WBAN)在人体运动过程中网络拓扑结构频繁变化导致链路质量和WBAN性能下降等问题,首先根据人体结构对WBAN网络拓扑进行优化,通过添加中继节点建立WBAN主干网,提供节点和hub之间相对稳定的链接,然后提出了适用于WBAN拓扑优化后的路由策略(Routing Protocol Based on Topology Optimization and Link Awareness,R-TOLA)。R-TOLA综合了链路质量感知和代价函数,通过调整主干网中继和节点中继获得最优化路径。仿真实验表明,基于拓扑结构优化和链路感知的R-TOLA协议和其他路由协议相比,在人体拓扑网络结构频繁变化的环境下具有网络生存时间更长、吞吐量更大等优势。

体域网中基于多因子优先级的高效资源调度

媒体访问控制(MAC)在确保无线体域网(WBAN)的正常运行方面起着关键的作用。然而,动态环境下紧急数据低延迟和低能耗的高性能需求仍未很好地解决。该文提出一种多因子紧急调度方案(MESS)来满足这样一个严格的需求。首先,针对实际应用场景中数据异质性的特性,设计一种数据分类方法,该方法将数据分为周期数据和紧急数据,这对不同的节点来说更加符合实际情况;其次,设计一种多因子优先级划分方案,包括疾病相关因子、关键程度因子、健康严重程度因子和信息年龄因子,4个因子可以更全面地考虑节点的关键特征;此外,还设计了一种动态时隙分配和排序方法,将节点的时隙依据数据分类和多因子优先级进行动态分配和排序。理论分析和仿真实验结果表明,相较于传统方案所提方案在延迟和能效方面具有明显优势。

基于分层的体域网异常数据检测方法

针对无线体域网(wireless body area network,WBAN)异常数据检测方法忽视人体异常数据的连续性,缺乏异常数据集检测等问题,提出一种基于Hampel滤波器和DBSCAN分层的WBAN异常数据检测方法。根据时间相关性利用Hampel滤波器检测异常数据点,保证数据的连续性,使用改进的基于滑动时间窗的DBSCAN算法,检测异常数据集。实验结果表明,所提方法和其它方法相比,实现了分层的异常数据检测,在保证检测精度的同时准确标注出了异常数据集,具有空间复杂度小的优势。

基于体域网的可穿戴式短跑运动状态监测

采用多个可穿戴式MEMS传感器构成体域网,实时采集短跑运动员起跑、加速跑、途中跑、冲刺跑四个阶段的运动参数。通过陀螺仪传感器采集脚踝、四肢、身体前倾等姿态角,动态建模监测运动员的起跑姿态;通过加速度传感器解算得到运动员全程跑的变速过程。对数据的实时图形化显示,可用于评估运动员的技术水平并定制科学训练方案。

无线体域网在医疗领域的运用综述

无线体域网(Wireless Body Area Network,WBAN)作为一种新兴的无线通信技术,可以实现对人体生理参数的实时监测和收集,并将数据传输到远程数据中心进行处理和分析,在医疗和非医疗领域均有广泛的应用前景。本文综述了WBAN的基本原理和发展情况,并以植入式耳蜗、胰岛素泵、心脏起搏器和植入式神经刺激器等为例,概述了WBAN在医疗领域的具体应用情况,旨在为WBAN技术未来更广泛运用于生物医学领域提供一定的参考依据。

基于链路质量和优先级的体域网功率控制算法

无线体域网中传感器节点具有能量有限且不易充电的特点,同时由于人体生理数据的特殊性,电量节省和可靠传输对体域网均非常重要.为了兼顾电能利用率和可靠传输,提出了一种无线体域网功率控制算法,该算法以传输链路质量反馈值RSSI为基础,结合节点重要性、动态数据优先级、电池剩余电量以及RSSI变化情况等进行建模.在不增加节点电量消耗的前提下,提升接收信号强度的稳定性,对不同重要性的节点及数据进行差异化的功率调整,仿真结果验证了该算法的有效性.

无线体域网物理层传输编码理论综述:低密度奇偶校验码优化设计

面向无线体域网(WBAN)传输环境,该文主要论述信道编码与联合信源信道编码系统的码字设计。针对物理层的低功耗和高可靠传输需求,从低密度奇偶校验(LDPC)码的优化设计角度展开,主要在信道模型分类、传输系统构建、技术挑战与解决方案、信道适配性编码设计这4个层面进行梳理和总结。最后,对WBAN环境下LDPC码优化设计的未来研究工作进行展望,为构建下一代通信技术提供参考。

用于无线体域网的高鲁棒性可穿戴天线设计

为了在无线体域网中实现可穿戴设备与基站间的体外通信,设计了一种工作在WLAN(2.40~2.48 GHz)频段的高鲁棒性可穿戴天线。采用微带贴片结构,实现了天线体外模式辐射;采用完整铜箔作为天线的地面,提高了天线的鲁棒性;采用耦合馈电与槽缝曲流技术,增加了天线的阻抗带宽。进一步制作了天线实物,测试并比较了天线在自由空间内、加载人体后和改变外部环境后不同阶段的反射系数与辐射增益结果,以及加载人体后的链路余量与人体比吸收率的情况。结果表明:在自由空间内和加载人体后,天线阻抗带宽均可以覆盖WLAN频段,且天线具有体外模式的辐射方向图。在外部环境变化时,天线均谐振在了WLAN频段内,最大辐射增益变化仅有3.04%,证明了天线具有较高的鲁棒性。在不伤害人体的情况下实现了无线体域网中可穿戴设备与基站间的高鲁棒性体外通信。

无线体域网(WBAN)应用关键技术研究

详细介绍了无线体域网(WBAN)的关键技术中的路由协议和传感器技术,介绍了WBAN的组成和无线传感器网络(WSN)系统,描述了组件级功耗优化数字信号处理(DSP)核心,并简要概述了IEEE 802.15.6的物理层和介质访问控制层的标准。

基于区块链的无线体域网无证书密文等值测试签密方案

针对无线体域网密码方案中存在的密钥管理、密文检索与依赖可信第三方等问题,本文提出了一种基于区块链的无线体域网无证书密文等值测试签密方案.基于无证书签密机制,解决了传统方案中的密钥托管问题,保证了医疗数据的机密性与可认证性.利用等值测试技术,实现了对云端医疗密文的检索,减少了数据用户对重复数据解密的计算开销.引入区块链与智能合约技术,消除了等值测试操作对可信云服务器的依赖.利用雾节点执行部分解密计算,降低了数据用户解密时的计算开销.在随机预言模型下,基于计算性Diffie-Hellman困难问题证明了本文方案满足单向性.与同类方案相比,本文方案支持更多的安全属性,并具有较低的计算开销.

支持多密文等值测试的无线体域网聚合签密方案

无线体域网(wireless body area network,WBAN)技术拥有低时延和高灵活性的特点,在医疗保健、病情监控和紧急救护等领域拥有广阔的应用前景.针对目前WBAN密码方案中存在的证书管理开销过大、不支持多用户检索与多密文等值测试等问题,提出了一种支持多密文等值测试的WBAN聚合签密方案.采用基于身份的签密体制,消除了传统公钥密码方案中的证书管理问题,保证了医疗数据的机密性与可认证性.利用聚合签密技术,降低了多用户环境下对医疗密文进行验证的计算开销.引入多密文等值测试技术,实现了多数据用户同时对多医疗密文的安全检索,提高了多用户环境下密文检索的效率.在随机预言模型下,基于计算性Diffie-Hellman困难问题证明了该方案在适应性选择密文攻击下的单向性.与同类方案相比较,该方案支持更多的安全属性,并具有较低的计算开销.

CMOS无线体域网收发机集成电路滤波方法研究

电流波动是在电路中经常会遇到的问题,特别是在移动设备和传感器等应用中,电路的稳定性对设备运行的稳定性和可靠性有直接的影响。为了更好的降低电流波动,提出CMOS无线体域网收发机集成电路滤波仿真。构建互补金属氧化物半导体(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor,CMOS)无线体域网收发机集成电路模型,通过分离集成电路中有功和无功电流的方法检测电路谐波,根据谐波特点实现滤波器的设计;基于滤波器设计原理、截止频率范围、范数、负荷容量以及稳定性,完成滤波器的设计,达到集成电流滤波仿真的目的。实验结果表明,所提方法对于CMOS无线体域网收发机集成电路中的电流波动滤波效果好。

一种可靠的无线体域网跨层机会主义路由协议

无线体域网(WBAN)是一种在医疗领域应用广泛的现代通信技术。数据可靠性是医疗应用的关键性指标,为了保证无线体域网环境下采集的数据可靠有效,提出了一种跨层机会主义路由(CLOR)协议,该协议使用基于计时器的中继节点选择机制提高可靠性。该计时器的值由接收信号强度指示(RSSI)和剩余能量所决定。与其他可能的中继节点相比,通过CLOR选定的中继节点具有最高的剩余能量,并且更靠近汇聚节点。仿真结果表明,与简单机会主义路由(SOR)相比,CLOR协议在可靠性、能量效率、端到端(ETE)传输时延和网络生命周期方面都有了明显的提升。

基于无线体域网的运动数据采集仪设计

本文针对传感设备在无线体域网中的实际应用,设计了以STM32F103C8T6为核心处理器的运动数据采集仪。该采集仪能实时捕捉用户心率、体温、步数等健康数据,并通过LoRa通讯实现数据上传,具备数据显示、数据存储、历史数据访问等功能。此外,针对ECG信号中存在的基线漂移问题,本文采用中值滤波算法进行处理,该方法在保持ECG信号特征的前提下,有效去除了基线漂移噪声。经测试,本运动数据采集仪在实际应用中运行稳定,各项性能均满足指标要求。

无线体域网轻量级数据融合隐私保护系统设计

为了改善无线体域网轻量级数据的隐私加密性能,设计一种无线体域网轻量级数据融合隐私保护系统。系统硬件设计方面,将串口和蓝牙串行端口(Bluetooth Serial Port,BSP)以串联方式通信,并连接通用串行总线(Universal Serial Bus,USB)接口。系统软件设计方面,使用D-S合成规则,对传感器节点轻量级数据进行融合。系统传感器发送融合后的数据到多个远程服务存储设备,远程服务存储设备验证接入节点身份并更新身份识别数据,将更新后的身份识别数据接入无线体域网,完成所有设备的身份认证。测试结果表明,每个小组的加密处理耗时均在设定值范围内,结果符合预期目标。

移动边缘计算环境下体域网高效任务卸载方案

移动边缘计算(mobile edge computing,MEC)近年来成为解决无线体域网(wireless body area network,WBAN)计算资源匮乏的热门方法之一,但在现有的研究工作中,并没有将患者身边的计算资源充分利用起来,容易造成网络的拥堵。针对这种情况,提出了一种联合蜂窝、WiFi网络与设备到设备(device to device,D2D)通信的高效任务卸载方案,充分利用了WBAN应用场景中的多种计算资源,有效减少了蜂窝网络的负载,提高了系统的可靠性。设计了一种低复杂度的遗传算法,在同时考虑患者时延、能耗以及经济开销条件下,得到系统的最小卸载总成本。实验仿真结果表明,相比于随机卸载、蜂窝卸载、无WiFi卸载、无D2D卸载,该方案可以更有效降低系统总成本,为患者提供更高的服务质量。

基于无线体域网技术的老人健康监护系统的设计

随着我国进入老龄化,老年人的健康监护越来越受到人们的关注,传统的健康监护模式已不能满足需求.而传统的面向家庭用的监护系统比较少,而且功能比较单一、操作性比较复杂、实时性差、价格比较昂贵.近年来伴随着MEMS技术、集成电路技术、无线通信技术的不断进步,无线体域网系统(wireless body sensor network)得到长足发展.基于无线体域网技术的应用系统也越来越受到人们的重视.设计了一种基于无线体域网技术的老年人健康监护系统.介绍了基于无线体域网技术的老年人健康监护系统的系统总体架构,重点介绍了无线体域网节点的设计以及无线体域网的系统构成.无线体域网节点包括无线心电与脉搏节点、无线血氧与体温节点.并介绍了各个生理参数的检测方法与检测电路.最后给出了生理参数的检测结果以及智能终端上的处理显示结果.

无线体域网节能策略综述

作为无线传感器网络的一个重要分支,无线体域网因其便携、可移动的特点受到各个领域的广泛关注。然而,节点难以得到充电或替换使得能耗问题日益凸显。针对节点能量受限问题,在简要介绍无线体域网结构和特点的基础上,结合已有的研究,分别从物理层、MAC层和网络层等方面分析并总结了已有的节能策略。最后,根据应用需求,提出了几点研究设想。

基于无线体域网中多生理信号驾驶疲劳检测

利用生理信号的无线测量设备实现了对驾驶员在驾驶过程中的脑电信号、肌电信号和呼吸信号的采集,并对其进行分析处理,从而实现驾驶员的疲劳检测.首先分别计算三个生理信号的近似熵并将其作为疲劳检测的特征参数,然后使用主成分分析对特征参数进行降维优化处理,同时对原始特征参数和分析后的主成分分别进行统计分析,基于优化处理后的特征参数利用回归方程建立驾驶疲劳估计模型.最后通过交叉验证对本方法进行评价,并使用数据融合方法给出了综合的评价结果.评价结果表明提出的方法对驾驶员疲劳状态的检测正确率达到90%以上.

无线体域网技术研究现状与展望

无线体域网(WBAN)技术是当前重要的研究热点,可以应用于医院内患者实时监测和家庭健康护理领域,具有广泛的应用前景和巨大的市场潜力。WBAN对设备的可穿戴性和数据传输的可靠性、安全性提出了更高的要求,技术发展中存在一些需要深入研究和解决的问题。对WBAN关键技术的研究现状和产业化进展进行了综述,并对WBAN技术的未来研究和发展前景进行了展望。