基于人体通信的可穿戴网络关键技术应用与研究
发布时间：2021-09-19 20:16
人体通信技术是一项具有颠覆性意义的新兴通信技术,其是一种利用人体作为传输媒介,实现一种近距离的无线通信技术。人体通信分为二种耦合方式:电流耦合方式和电容耦合方式。在人体通信技术中,利用电极将信号耦合到身体上。这种方式相较于传统的无线通信方式,具有更低的功耗和安全性。目前对人体通信的研究主要集中点对点信道建模分析和传输路径损耗研究,同时,对人体通信设备的电磁安全评估的研究相对较少。随着5G技术、物联网等技术的发展,由多个节点所组成的人体通信区域通信也成为了研究的重点。因此本文主要对多人人体通信应用场景进行了建模分析,同时对人体通信装置通信时的电磁吸收率进行了研究,最后设计了一套基于人体通信技术的收发器。本文以电磁波理论为基础,旨在探究人体自身的电磁效应,从理论上和实际应用两方面进行了研究。该研究对丰富人体通信技术理论具有积极的作用,对无线通信技术应用于可穿戴生物医疗设备具有较强的现实意义。本研究的具体内容如下:首先,通过从人体电磁特性出发,结合电磁分析方法,将人体通信划分为人体电磁特性和人体电磁吸收特性两部分。阐述了人体通信的基本概念和具体分析流程。通过在电磁仿真分析软件中建立非均匀介质...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院深圳先进技术研究院)广东省
【文章页数】：57 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
人体通
lantCommunicationService，简称MICS，范围为402MHz至405MHz频段）；工业、科学与医疗频段（Industrial，ScientificandMedical，简称ISM，范围为420MHz至430MHz和440MHz至450MHz）和人体通信频段（HumanBodyCommunication，简称HBC，通常指10MHz至50MHz）。本文主要针对HBC频段进行研究。从上文不难看出，人体通信技术主要应用领域为健康医疗领域、民用消费电子领域和军事特殊通信领域。世界知名通信厂商爱立信曾经发布过一种基于人体通信技术民用消费电子技术“ConnectedMe”，并能与智能终端设备进行信息交互。其应用如图1.2所示。图1.2爱立信ConnectedMe技术Figure1.2TheConnectedMeTechnologyByEricsson
第1章绪论3此外，除了在民用消费电子领域，人体通信技术还能够应用与健康医疗领域。日前，名古屋工业大学研发出了一种工作在10MHz至60MHz的吞咽式胶囊，并具有高速数据率。其应用场景如图1.3所示。图1.3名古屋大学体内通信胶囊Figure1.3InVivoCommunicationCapsule人体通信技术在军事领域中亦有着重要的应用前景，旨在通过人体通信技术的高数据率、安全性来实现作战装具无线化、轻便化[7]。随着近些年智能只能可穿戴设备的不断普及，能够进一步推动人体通信技术的进步。因此研究以人体通信技术中的传输介质，人体天线效应就显得十分重要。因此研究人体天线效应具有较高的应用价值和科研价值。1.2国内外研究现状国内外众多科研机构与高等学府都对人体通信技术进行了一定程度的研究。由于通信系统是一个复杂的集合体，但其有别于传统近距离通信方式的是利用的人体的电磁特性。故在研究重点在于人体通信的信道研究、电磁特性等方向。下面就国内外在该领域的研究现状进行介绍。1.2.1国外研究现状上世纪90年代，Zimmerman率先提出人体通信的技术方案，并给出了人体通信等效模型，同时利用OOK的调制方式实现了简单的通信[8]。随后，对人体通信技术的研究成为了研究热点，从研究的方向上来看，大致可以分为三个方向：人体通信的信道建模、人体通信收发器设计和应用场景与系统的研究。下面将对这三个方向具有代表性的研究现状进行介绍。在人体通信的信道建模方向上，Hwang,J.H等人对基于交流电耦合的通信模型进行了十分详细研究，[9-10]。2011年，SzczerbaD基于FEM法计算了三种
【参考文献】：
期刊论文
[1]组织工程研究中的电活性生物材料[J]. 熊莹,许燕,周建平,张旭婧,王恪典. 中国组织工程研究. 2019(34)
[2]一种基于人体通信的路径损耗模型[J]. 王紫阳,廖薇,孙悦. 无线电通信技术. 2019(05)
[3]手机低频电磁辐射研究[J]. 赵莹琦,韦岗. 电子科学技术. 2017(01)
[4]基于路径损耗模型的人体通信信道研究[J]. 余晓杰. 中国新通信. 2016(22)
[5]人体通信技术及军事应用[J]. 宋勇,郝群,张凯. 国防科技. 2013(06)
[6]采用平滑投影Landweber重构的分布式自适应压缩视频感知（英文）[J]. 李然,干宗良,崔子冠,武明虎,朱秀昌. 中国通信. 2013(11)
[7]射频电磁环境暴露量的计量与测量[J]. 武彤. 中国计量. 2013(07)
[8]爱立信成功研制高达10Mbit/s的人体网络技术[J]. 电信技术. 2012(07)
[9]基于GPU的FDTD麦克斯韦方程快速求解[J]. 邵桢,蔡红星,徐春凤. 计算机工程. 2010(24)
[10]生物电磁剂量学及人体吸收电磁剂量的数值分析[J]. 牛中奇,侯建强,周永军,王海彬,卢智远. 中国生物医学工程学报. 2006(05)
博士论文
[1]无条件稳定的电磁场区域分解时域有限差分方法及应用研究[D]. 魏晓琨.电子科技大学 2018
[2]复杂电磁工程问题分析的几个关键技术[D]. 刘莹.西安电子科技大学 2016
[3]射频段生物组织介电特性检测方法与参数模型研究[D]. 张亮.国防科学技术大学 2015
[4]无线人体通信若干关键技术研究[D]. 康雯.浙江大学 2012
硕士论文
[1]非均匀介质人体通信信道建模与衰落特性研究[D]. 李少华.南京理工大学 2017
本文编号：3402266
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院深圳先进技术研究院)广东省
【文章页数】：57 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
人体通
lantCommunicationService，简称MICS，范围为402MHz至405MHz频段）；工业、科学与医疗频段（Industrial，ScientificandMedical，简称ISM，范围为420MHz至430MHz和440MHz至450MHz）和人体通信频段（HumanBodyCommunication，简称HBC，通常指10MHz至50MHz）。本文主要针对HBC频段进行研究。从上文不难看出，人体通信技术主要应用领域为健康医疗领域、民用消费电子领域和军事特殊通信领域。世界知名通信厂商爱立信曾经发布过一种基于人体通信技术民用消费电子技术“ConnectedMe”，并能与智能终端设备进行信息交互。其应用如图1.2所示。图1.2爱立信ConnectedMe技术Figure1.2TheConnectedMeTechnologyByEricsson
第1章绪论3此外，除了在民用消费电子领域，人体通信技术还能够应用与健康医疗领域。日前，名古屋工业大学研发出了一种工作在10MHz至60MHz的吞咽式胶囊，并具有高速数据率。其应用场景如图1.3所示。图1.3名古屋大学体内通信胶囊Figure1.3InVivoCommunicationCapsule人体通信技术在军事领域中亦有着重要的应用前景，旨在通过人体通信技术的高数据率、安全性来实现作战装具无线化、轻便化[7]。随着近些年智能只能可穿戴设备的不断普及，能够进一步推动人体通信技术的进步。因此研究以人体通信技术中的传输介质，人体天线效应就显得十分重要。因此研究人体天线效应具有较高的应用价值和科研价值。1.2国内外研究现状国内外众多科研机构与高等学府都对人体通信技术进行了一定程度的研究。由于通信系统是一个复杂的集合体，但其有别于传统近距离通信方式的是利用的人体的电磁特性。故在研究重点在于人体通信的信道研究、电磁特性等方向。下面就国内外在该领域的研究现状进行介绍。1.2.1国外研究现状上世纪90年代，Zimmerman率先提出人体通信的技术方案，并给出了人体通信等效模型，同时利用OOK的调制方式实现了简单的通信[8]。随后，对人体通信技术的研究成为了研究热点，从研究的方向上来看，大致可以分为三个方向：人体通信的信道建模、人体通信收发器设计和应用场景与系统的研究。下面将对这三个方向具有代表性的研究现状进行介绍。在人体通信的信道建模方向上，Hwang,J.H等人对基于交流电耦合的通信模型进行了十分详细研究，[9-10]。2011年，SzczerbaD基于FEM法计算了三种
【参考文献】：
期刊论文
[1]组织工程研究中的电活性生物材料[J]. 熊莹,许燕,周建平,张旭婧,王恪典. 中国组织工程研究. 2019(34)
[2]一种基于人体通信的路径损耗模型[J]. 王紫阳,廖薇,孙悦. 无线电通信技术. 2019(05)
[3]手机低频电磁辐射研究[J]. 赵莹琦,韦岗. 电子科学技术. 2017(01)
[4]基于路径损耗模型的人体通信信道研究[J]. 余晓杰. 中国新通信. 2016(22)
[5]人体通信技术及军事应用[J]. 宋勇,郝群,张凯. 国防科技. 2013(06)
[6]采用平滑投影Landweber重构的分布式自适应压缩视频感知（英文）[J]. 李然,干宗良,崔子冠,武明虎,朱秀昌. 中国通信. 2013(11)
[7]射频电磁环境暴露量的计量与测量[J]. 武彤. 中国计量. 2013(07)
[8]爱立信成功研制高达10Mbit/s的人体网络技术[J]. 电信技术. 2012(07)
[9]基于GPU的FDTD麦克斯韦方程快速求解[J]. 邵桢,蔡红星,徐春凤. 计算机工程. 2010(24)
[10]生物电磁剂量学及人体吸收电磁剂量的数值分析[J]. 牛中奇,侯建强,周永军,王海彬,卢智远. 中国生物医学工程学报. 2006(05)
博士论文
[1]无条件稳定的电磁场区域分解时域有限差分方法及应用研究[D]. 魏晓琨.电子科技大学 2018
[2]复杂电磁工程问题分析的几个关键技术[D]. 刘莹.西安电子科技大学 2016
[3]射频段生物组织介电特性检测方法与参数模型研究[D]. 张亮.国防科学技术大学 2015
[4]无线人体通信若干关键技术研究[D]. 康雯.浙江大学 2012
硕士论文
[1]非均匀介质人体通信信道建模与衰落特性研究[D]. 李少华.南京理工大学 2017
本文编号：3402266
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