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现代电子技术 2016年第20期39卷 67-71,77页

作者：邹向阳谭彬何青云桂林电子科技大学电子工程与自动化学院广西桂林541004 空军空降兵学院广西桂林541003 中国科学院深圳先进技术研究院广东深圳518055

针对无线传感器节点传输能耗较大的问题,提出一种基于蓝牙低功耗技术(ble)的功耗优化方法。与单纯的蓝牙模块应用相比,该方法更具应用的灵活性和更低的传输功耗。通过研究ble协议栈结构、OSAL软件架构及其休眠机制,深入探究了休眠机制... 详细信息

针对无线传感器节点传输能耗较大的问题,提出一种基于蓝牙低功耗技术(ble)的功耗优化方法。与单纯的蓝牙模块应用相比,该方法更具应用的灵活性和更低的传输功耗。通过研究ble协议栈结构、OSAL软件架构及其休眠机制,深入探究了休眠机制对传输功耗的影响,并通过实验分析,得出应用数据包长度、数据吞吐率与传输功耗之间的关系。根据此关系来编程ble协议栈的连接参数,进一步优化不同应用场所下无线传感器节点的传输功耗。实验结果表明,该方法能够有效地降低传输功耗,延长电池的使用寿命。

关键词：无线传感器节点蓝牙低功耗技术 ble协议栈 OSAL 休眠机制

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无线体域网的低功耗信息感知平台的开发

无线体域网的低功耗信息感知平台的开发

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作者：包韩波南京邮电大学

学位级别：硕士

生活节奏的加快和对生活品质要求的提高,使得人们寻求一种快速便捷地、随时地掌握自己身体信息的方式。低功耗短距离无线通信技术的发展和各种片上系统的开发,将逐渐使这种需求得以满足。利用无线体域网技术,可以通过可穿戴的传感设备... 详细信息

生活节奏的加快和对生活品质要求的提高,使得人们寻求一种快速便捷地、随时地掌握自己身体信息的方式。低功耗短距离无线通信技术的发展和各种片上系统的开发,将逐渐使这种需求得以满足。利用无线体域网技术,可以通过可穿戴的传感设备或植入到人体内的传感器来感知人体的各种信息,并通过无线的方式接入网络,将这些收集到信息进行传送和处理。通过对低功耗无线体域网的相关理论和典型应用进行研究,本文了设计一种基于Android平台的一种生理参数无线监测系统方案,并予以实现。首先,以呼吸信号的采集为例,利用传感器收集原始的生理信号,并设计了相应的信号调理电路;然后,在分析低功耗蓝牙技术特点和ble协议栈的基础上,以蓝牙4.0作为短距离通信方式、以TI公司的CC2541芯片为核心,进行通信模块设计,并在软硬件上予以实现。针对无线体域网的低功耗需求,本文通过对系统功耗分析,给出了相应的节能方案,并提出了一种以人体运动产生的机械能为能量来源的系统供电方案。最后,在Android平台下进行客户端软件的开发,实现了生理信息数据汇集节点,为用户提供可视化界面来进行数据的实时查看和交互控制,还可以将收集的数据传送至远程服务器进行存储、处理和分析。通过将低功耗蓝牙技术应用于无线体域网的生理信息感知平台中,使其在功耗方面、灵活性、可扩展性和市场前景等方面都体现出了一定优势,具有较高的应用价值,同时为将来便携式医疗终端设备的设计和实现远程诊疗提供了参考。

关键词：无线体域网低功耗 CC2541 ble协议栈 Android

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基于低功耗蓝牙的无线体域网硬件设计与实现

基于低功耗蓝牙的无线体域网硬件设计与实现

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作者：赵利英吉林大学

学位级别：硕士

随着低功耗无线通信方式的发展和片上系统的开发，在身体上部署大量的微型智能传感器节点用以监控人体的各种信息已变为可能。无线体域网就是将这些传感器节点植入体内或者放置在身体的表面，收集重要的生理的和非生理的数据，将这些收... 详细信息

随着低功耗无线通信方式的发展和片上系统的开发，在身体上部署大量的微型智能传感器节点用以监控人体的各种信息已变为可能。无线体域网就是将这些传感器节点植入体内或者放置在身体的表面，收集重要的生理的和非生理的数据，将这些收据通过无线的方式传送至系统数据库进行数据存储、处理、分析，在必要时采取措施进行系统的诊断。体域网的工作区域是身体，具有一定的局限性。在设计无线体域网网络传感器节点和汇聚节点时需要考虑诸如灵活性、实用性、扩展性等很多因素。基于以上因素的考虑，本文所设计的系统具有以下特点：一、功耗低。低功耗蓝牙技术是由蓝牙技术联盟最新推出的，与传统蓝牙技术相比，低功耗蓝牙技术将原有的空闲状态代替为休眠状态，广播信道也变为3个，大大降低了蓝牙的功耗。二、灵活性强。市场上很多手机开始集成低功耗蓝牙技术，能够很好地与智能传感器进行连接，不必受限于固定的场合，灵活性的加强能推动体域网的普及。三、成本低。系统选用的CC2540芯片是一个真正的片上系统，只需要极少的外围设备就可以正常工作，而且一包有2500个的芯片只需要9美元左右。本文的主要研究工作如下：一、对市场上三种流行的无线通信技术进行了比较，并将低功耗蓝牙技术与802.15.6标准进行了两个方面的对比，从理论上得出低功耗蓝牙也适应于体域网组网的结论。二、在硬件和软件设计方面，针对不同功能的传感器节点，按照其使用说明书制作了其电路图，编写了传感器节点采集数据的程序代码，设计了体域网的系统结构以及工作流程，设计了汇聚节点与上位机和智能手机进行通信的工作流程，完成了源代码的编写。三、在硬件实现方面，实现了传感器数据的采集工作，并将采集到的数据传送至上位机和智能手机，用实际结果验证了系统的可行性和成功性。

关键词：体域网低功耗蓝牙技术 CC2540 ble协议栈 IOS设备

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基于ble的运动监测系统若干关键问题研究

基于BLE的运动监测系统若干关键问题研究

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作者：赵力电子科技大学

学位级别：硕士

可穿戴式运动监测系统是当下的研究热点,科技公司和国内外学者在该领域做了大量工作,并已推出一些知名产品。但是,如今的研究成果和已有产品,在信号处理、运动状态识别等方面还存在很多缺陷,精确度也参差不齐,而且研究方法较为局限,产... 详细信息

可穿戴式运动监测系统是当下的研究热点,科技公司和国内外学者在该领域做了大量工作,并已推出一些知名产品。但是,如今的研究成果和已有产品,在信号处理、运动状态识别等方面还存在很多缺陷,精确度也参差不齐,而且研究方法较为局限,产品的营销因素远大于技术因素。因此,该技术领域还处于探索阶段,并没有完全成熟的解决方案。本文以运动监测系统的传感子系统为研究对象,采用低功耗蓝牙(ble)作为通信方式,设计带有加速度传感器的传感设备。根据数据分析和实际条件,对运动监测的实现中涉及到的算法、研究方法、软硬件设计等方面内容进行深入研究,主要内容包含以下几个方面:(1)提出一种结合仿真结果的数字滤波器在可穿戴设备上实现的方法。根据仿真实验结果,设计了适用于运动监测的数字滤波器,滤波后能够获得平滑、易于处理的信号波形,排除信号毛刺的影响。(2)提出一种多阈值-峰值计步算法,并建立运动状态机模型。根据步行中躯干运动和手臂摆动加速度的周期性变化,提取特征值,进行步伐检测和步态判别,并排除外界加速度干扰的影响。然后编写Matlab仿真程序进行验证。状态机采用嵌套式结构,分为母状态和子状态两层,并标定状态转移条件。(3)提出一种基于SVM分类算法的特征参数有效性的验证方法,并以本次设计选取的特征参数为例,进行方法的介绍,通过对仿真实验结果的分析,讨论本次设计中特征参数在运动监测算法中的作用和有效性。此外,也通过分类预测结果对运动监测算法提供改进意见。(4)完成运动监测应用软件的实现。在ble协议栈的应用层上,结合操作系统抽象层(OSAL)的运行机制,采用分步执行和状态转移的方式,在传感设备上完成计步算法和运动状态机的程序设计。(5)完成运动监测应用规范的设计。在ble协议栈中定义运动监测服务,对该服务中的特性及特性属性做出规范,保证传感设备和智能终端对运动监测服务具有统一的理解。(6)采用本系统与其他两款知名智能腕带产品进行对比测试,以验证本文设计的运动监测系统的性能。证明了该系统具有良好的监测性能。

关键词：运动状态识别数字滤波步伐检测 ble协议栈状态机应用规范

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