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多跳无线体域网组网方法与轻量级节能算法研究

多跳无线体域网组网方法与轻量级节能算法研究

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作者：郑卓然山东师范大学

学位级别：硕士

随着生活条件与医疗水平的不断提高,通信技术与医疗技术发展受到了越来越多的关注,无线体域网(Wireless Body Area Networks,WBAN)是近些年衍生出的新型医疗信息系统的重要组成部分。但目前无线体域网仍然存在通讯距离受限、通讯网络生... 详细信息

随着生活条件与医疗水平的不断提高,通信技术与医疗技术发展受到了越来越多的关注,无线体域网(Wireless Body Area Networks,WBAN)是近些年衍生出的新型医疗信息系统的重要组成部分。但目前无线体域网仍然存在通讯距离受限、通讯网络生命周期短、网络节点能耗较大等问题,作为无线传感器网络的分支ZigBee技术为WBAN的实现提供了一个有效的解决方案。通过研究分析,基于ZigBee的轻量级节能算法研究还存在以下问题:1)在ZigBee单跳传输过程中,单跳网络通讯距离受限;2)ZigBee网络节点采用电池供电的方式,节点生命周期短,耗能大。论文针对上述问题,论文的主要研究内容如下:(1)针对无线体域网生命周期短,耗能大的问题,提出一种基于惩罚误差矩阵的自适应三次指数平滑算法,在感知节点和路由节点端建立轻量级预测模型,轻量级预测模型可有效的减少感知节点与路由节点打开收发机的次数为ZigBee网络节省大量的能量。(2)针对无线体域网生命周期短,耗能大的问题,提出一种具有调节因子的自适应传输功率校正控制算法。由于人体自身的摆动,路由节点到协调器节点的距离是实时变化的,因此采用固定的发送功率会造成能量的浪费。该算法自适应的改变了路由节点向协调器节点发送能量的大小。通过上述两种方案解决了无线体域网能耗大的问题。(3)设计实现了基于ZigBee网络的多路生理信息监测系统。ZigBee终端节点采集人体的生理信号发送至ZigBee路由节点,接下来ZigBee路由节点将数据转发至ZigBee协调器节点,最后ZigBee协调器节点通过串口通信将数据发送至上位机软件,上位机软件实时显示人体生理信号,实现了对生理数据海量存储与实时显示。

关键词：无线体域网 ZigBee 多跳网络惩罚误差矩阵自适应三次指数平滑自适应传输功率校正控制

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