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基于ANT模块的体域网无线网络通信平台研究

作　者: 林伟兵
导　师: 潘敏
学　校: 浙江大学
专　业: 生物医学工程
关键词: 体域网无线通信平台 ANT模块统一通信接口
分类号: TN929.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 205次
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内容摘要

随着传感技术、嵌入式系统技术和无线通信技术的相继发展,人们对医疗保健领域日益关注,增加了对可穿戴式医疗服务的迫切需求,体域网(BAN, Body Area Network、WBAN Wireless Body Area Network)成为了目前医疗领域研究的一个焦点。作为物联网的重要组成部分和无线传感器网络的一个特殊分支,因其长期实时检测人体的各项生理参数的特性,体域网可以在社区医疗信息化和偏远山区医疗普遍化等相关领域发挥巨大的作用,并在现代医疗产业起着重要的意义。同时体域网在其他领域也有着重要的应用,其不仅可以应用于传统医疗领域,比如健康恢复和医疗保健等方面,还可以扩展到体育运动产业(如跑步训练)、休闲娱乐产业(如舞蹈训练、家庭游戏产业)等,甚至应用于军事领域(如士兵生理状态监控及紧急救助)。在体域网中,受传感器节点放置在人体附近所影响,它跟典型无线传感器网络相比体域网有着特别的特点和要求。目前针对人体参数的各类检测技术已经逐渐趋于成熟,不少检测设备已经投入市场,然而至今没有统一的无线通信的标准；数据通信接口和通信标准成为了体域网研究的一个难点。本论文的研究围绕体域网中的无线网络通信及通信平台,根据体域网网络的特点,分析了各项通信指标和目前的无线通信技术,提出了以拓展树状网络为基础的类网状通信网络的实现方案。根据体域网的具体需求和应用领域,设计了统一接口。以MSP430单片机和ANT模块为核心构建了传感器节点和终端节点,构建了无线通信系统平台,并进行了模拟实验,实现了无线网络通信的基本功能并简要分析了网络功耗等问题;试验结果表明该无线通信平台接口简便(至多8个引脚,UART通信方式),多通道可以将丢包率控制在0.03%以下,ANT模块组成的无线网络拓展容易简单,而在功耗方面则比Zigbee更胜一筹。

全文目录

致谢  4-5
摘要  5-6
Abstract  6-8
目录  8-10
第一章绪论  10-15
  1.1 课题背景和研究意义  10-11
  1.2 体域网的研究现状  11-13
  1.3 本文研究内容和章节安排  13-15
第二章体域网的基本概念和主要特征  15-22
  2.1 体域网的基本概念和系统架构  15-17
  2.2 体域网的通信网络的特点及要求  17-21
    2.2.1 体域网中的传感器节点类型  17-19
    2.2.2 体域网的网络特性及通信要求  19-21
  2.3 本章小结  21-22
第三章体域网的网络平台和通信技术  22-32
  3.1 体域网的拓扑结构  22-26
    3.1.1 星型拓扑结构  22-24
    3.1.2 树型拓扑结构  24-25
    3.1.3 网状拓扑结构  25-26
  3.2 体域网的通信技术  26-30
    3.2.1 体内通信  26-27
    3.2.2 体外通信  27-30
  3.3 体域网网络能耗分析  30-31
  3.4 本章小结  31-32
第四章系统总体设计  32-46
  4.1 系统设计  32-42
    4.1.1 传感器节点设计  32-40
    4.1.2 中心节点设计  40-42
    4.1.3 网络拓扑结构设计  42
  4.2 软件设计  42-46
    4.2.1 传感器节点的软件  43-44
    4.2.2 中心节点软件  44-45
    4.2.3 上位机软件  45-46
第五章:实验方法和结果分析  46-62
  5.1 概述  46
  5.2 实验思路  46-47
  5.3 实验方法及结果  47-61
    5.3.1 单通道的网络通信  47-49
    5.3.2 多通道的网络通信  49-54
    5.3.3 网络拓展性  54
    5.3.4 网络可靠性  54-56
    5.3.5 功耗问题  56-58
    5.3.6 具体实验结果  58-61
  5.4 本章小结  61-62
第六章:总结与展望  62-64
  6.1 研究总结  62-63
  6.2 展望  63-64
参考文献  64-67
在学期间所取得的科研成果  67

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