基于WSN的穿戴式人體姿態(tài)與健康監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的研制.pdf

1、隨著社會老年化問題加劇，人們對老年人的健康日益關(guān)注，監(jiān)測老年人日常運(yùn)動姿態(tài)和生理信息、評估老年人的健康狀況，具有重要的社會意義。穿戴式技術(shù)應(yīng)用于老年人健康監(jiān)護(hù)，實(shí)現(xiàn)低生理、心理負(fù)荷下人體生理信號動態(tài)獲取，已成為醫(yī)療監(jiān)護(hù)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。開發(fā)新型的可穿戴式醫(yī)療監(jiān)護(hù)儀，在老年人日常健康監(jiān)測、病人康復(fù)治療等方面有重大的實(shí)用價(jià)值，將成為新醫(yī)療模式下重要的健康監(jiān)護(hù)、診斷和保健設(shè)備。目前，國外在健康監(jiān)護(hù)領(lǐng)域的研究成果頗豐，而國內(nèi)該領(lǐng)域的研究正處于起步

2、階段。隨著人們家庭保健意識的增強(qiáng)，穿戴式醫(yī)療監(jiān)護(hù)技術(shù)將具有廣闊的應(yīng)用前景。
　　 本文研究了一套基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的可穿戴式人體姿態(tài)與健康監(jiān)護(hù)平臺，能實(shí)時(shí)檢測和顯示人體姿態(tài)和生理信息。論文主要包括以下幾個方面：
　　 1. 介紹了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的基本概念，詳細(xì)分析了ZigBee2006協(xié)議棧各層功能，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行項(xiàng)目需求分析，提出了監(jiān)護(hù)系統(tǒng)總體方案：系統(tǒng)由可穿戴式節(jié)點(diǎn)(4個子節(jié)點(diǎn)和1個中心節(jié)點(diǎn))和PC機(jī)人機(jī)交互界面組成

3、。穿戴式節(jié)點(diǎn)佩戴在人體不同部位，檢測運(yùn)動加速度信息，并通過無線網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳給PC機(jī)，PC機(jī)上研究算法處理加速度數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)檢測人體姿態(tài)、心率信息，并跟蹤步態(tài)運(yùn)動。
　　 2. 結(jié)合項(xiàng)目需求設(shè)計(jì)了傳感器節(jié)點(diǎn)硬件電路。采用單芯片SOC設(shè)計(jì)思想，大大的縮小了節(jié)點(diǎn)體積；選取低功耗芯片，并設(shè)計(jì)節(jié)能電路，延長了節(jié)點(diǎn)的工作壽命；基于微帶線理論，設(shè)計(jì)了倒F型PCB環(huán)狀天線，提高了射頻通信的穩(wěn)定性。
　　 3. 設(shè)計(jì)了健康監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的軟件部分

4、。系統(tǒng)軟件包括上位機(jī)部分和下位機(jī)部分，下位機(jī)軟件主要負(fù)責(zé)采集人體運(yùn)動加速度數(shù)據(jù)，采用頻分復(fù)用方式和ZigBee2006協(xié)議搭建通信平臺，收集并傳輸各子節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)到中心節(jié)點(diǎn)。上位機(jī)部分研究和實(shí)現(xiàn)了姿態(tài)/心率檢測、步態(tài)跟蹤算法，接收和處理加速度數(shù)據(jù)，并設(shè)計(jì)人機(jī)交互界面實(shí)時(shí)顯示加速度波形、姿態(tài)/心率信息。
　　 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)檢測人體姿態(tài)/心率狀況、跟蹤步態(tài)運(yùn)動，較好的實(shí)現(xiàn)了健康監(jiān)護(hù)功能，且具有體積小、功耗低、準(zhǔn)確性高、可