體域網(wǎng)的信道分配協(xié)議及姿態(tài)識別研究.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)點組成，能夠?qū)崟r采集人體各項生理指標數(shù)據(jù)，并進行分析計算和傳輸。在醫(yī)療、體育賽場等場景中，每個使用者及周邊的傳感器節(jié)點構(gòu)成一個體域網(wǎng)，多個使用者則構(gòu)成一個更大規(guī)模的體域網(wǎng)。為使體域網(wǎng)內(nèi)各節(jié)點間通信有效進行，應研究體域網(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，動作識別技術(shù)在醫(yī)療和體育領(lǐng)域也有廣泛應用，微機電系統(tǒng)的發(fā)展提高了采用體域網(wǎng)進行動作識別的精度，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)點信道分配協(xié)議的效率問題、公平性問題、功耗問題進行深入研究，同時采用微機電系統(tǒng)設計了基于體域網(wǎng)的姿態(tài)識別方法，主要工作如下:
　　針對多信道環(huán)境中節(jié)點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態(tài)博弈的信道分配算法。假定各節(jié)點均為理性并且貪婪，在節(jié)點選擇信道時，采用逆向歸納方法得出全部其他節(jié)點的選擇策略，以此為基礎計算得到當前節(jié)點自身的優(yōu)化選擇策略，最終實現(xiàn)網(wǎng)

3、絡中信道的高效動態(tài)分配，提高了網(wǎng)絡吞吐率，降低了丟包率和傳輸時延。
　　針對節(jié)點獲取信道資源的公平性問題，設計了基于信道占用率的自適應公平性算法。根據(jù)節(jié)點對通信歷史及當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)合當前網(wǎng)絡負載情況，動態(tài)設置競爭窗口值。該算法在改善吞吐率指標的同時，顯著提高了節(jié)點信道分配公平性，避免了饑餓節(jié)點出現(xiàn)，在各種負載條件下表現(xiàn)良好。
　　針對體域網(wǎng)節(jié)點發(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)點對根據(jù)距離選擇數(shù)據(jù)包發(fā)送功率，進而選擇該功率對應的信道。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)絡總吞吐率。同時，該方法也降低了網(wǎng)絡能耗，減小了節(jié)點發(fā)熱，避免使人體受到灼傷。
　　針對體域網(wǎng)中的姿態(tài)識別問題，設計了姿態(tài)識別節(jié)點，采用自適應擴展卡爾曼濾波方法進行姿態(tài)識別，利用