體域網(wǎng)的信道分配協(xié)議及姿態(tài)識(shí)別研究.pdf

1、體域網(wǎng)由附著在人體體表、體內(nèi)或周邊環(huán)境的若干傳感器節(jié)點(diǎn)組成，能夠?qū)崟r(shí)采集人體各項(xiàng)生理指標(biāo)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行分析計(jì)算和傳輸。在醫(yī)療、體育賽場等場景中，每個(gè)使用者及周邊的傳感器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)體域網(wǎng)，多個(gè)使用者則構(gòu)成一個(gè)更大規(guī)模的體域網(wǎng)。為使體域網(wǎng)內(nèi)各節(jié)點(diǎn)間通信有效進(jìn)行，應(yīng)研究體域網(wǎng)的信道分配協(xié)議，主要涉及通信效率、通信公平性、功率控制等問題。此外，動(dòng)作識(shí)別技術(shù)在醫(yī)療和體育領(lǐng)域也有廣泛應(yīng)用，微機(jī)電系統(tǒng)的發(fā)展提高了采用體域網(wǎng)進(jìn)行動(dòng)作識(shí)別的精度，降低了對

2、環(huán)境的要求。以體域網(wǎng)為研究對象，針對節(jié)點(diǎn)信道分配協(xié)議的效率問題、公平性問題、功耗問題進(jìn)行深入研究，同時(shí)采用微機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)了基于體域網(wǎng)的姿態(tài)識(shí)別方法，主要工作如下:
　　針對多信道環(huán)境中節(jié)點(diǎn)通信的信道分配效率問題，將博弈論引入信道分配算法中，提出了基于完全且完美信息動(dòng)態(tài)博弈的信道分配算法。假定各節(jié)點(diǎn)均為理性并且貪婪，在節(jié)點(diǎn)選擇信道時(shí)，采用逆向歸納方法得出全部其他節(jié)點(diǎn)的選擇策略，以此為基礎(chǔ)計(jì)算得到當(dāng)前節(jié)點(diǎn)自身的優(yōu)化選擇策略，最終實(shí)現(xiàn)網(wǎng)

3、絡(luò)中信道的高效動(dòng)態(tài)分配，提高了網(wǎng)絡(luò)吞吐率，降低了丟包率和傳輸時(shí)延。
　　針對節(jié)點(diǎn)獲取信道資源的公平性問題，設(shè)計(jì)了基于信道占用率的自適應(yīng)公平性算法。根據(jù)節(jié)點(diǎn)對通信歷史及當(dāng)前信道占用率與理想信道占用率之間的關(guān)系，將通信情況分為四種類別，再結(jié)合當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)負(fù)載情況，動(dòng)態(tài)設(shè)置競爭窗口值。該算法在改善吞吐率指標(biāo)的同時(shí)，顯著提高了節(jié)點(diǎn)信道分配公平性，避免了饑餓節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)，在各種負(fù)載條件下表現(xiàn)良好。
　　針對體域網(wǎng)節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息的功耗問題，提出一

4、種基于功率控制的媒體訪問控制（MAC，Media Access Control）層信道分配算法，將不同功率值分配到不同信道，通信節(jié)點(diǎn)對根據(jù)距離選擇數(shù)據(jù)包發(fā)送功率，進(jìn)而選擇該功率對應(yīng)的信道。該方法有效降低了沖突域范圍，減少了非對稱連接造成的通信沖突，提高了網(wǎng)絡(luò)總吞吐率。同時(shí)，該方法也降低了網(wǎng)絡(luò)能耗，減小了節(jié)點(diǎn)發(fā)熱，避免使人體受到灼傷。
　　針對體域網(wǎng)中的姿態(tài)識(shí)別問題，設(shè)計(jì)了姿態(tài)識(shí)別節(jié)點(diǎn)，采用自適應(yīng)擴(kuò)展卡爾曼濾波方法進(jìn)行姿態(tài)識(shí)別，利用