云端融合的健康物联网系统设计与实现方法研究

发布时间：2017-12-08 16:14

  本文关键词：云端融合的健康物联网系统设计与实现方法研究

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【摘要】：物联网在推动技术创新、促进经济增长、提高人们的生活品质等方面表现出强大的推动力。健康物联网是物联网技术的重要分支,它所带来的健康服务模式的转变不但使广大用户获益,而且将促进健康服务行业的发展。论文从理论与实践两个方面对健康物联网体系架构和相关实现技术开展深入的研究和探索,具有重要的理论意义和实际应用价值。研究内容包括云端融合的健康物联网架构,健康物联网感知层多模态信息获取,基于人体局域网的健康物联网多等级服务质量保证,以及健康物联网情感感知与情感交互等。健康物联网架构方面,提出云端融合的健康物联网架构,通过整合多种通信技术将健康云平台与感知层深度融合,优化用户体验,使健康物联网应用与人的联系更加紧密。整个架构由健康物联网感知层、传输层和健康云服务层组成。健康云服务层由健康云服务支撑子层和健康云服务应用子层组成。详细介绍了架构的层次结构和组成部分。给出了面向特定应用的云端融合健康物联网典型架构。论文的后续章节围绕着提出的架构研究健康物联网的系统设计与实现方法。健康物联网感知层实现各种信号的获取,它是整个健康物联网应用的基础,涉及传感器技术、人体局域网、多模态数据采集与分析、机器人、可穿戴计算等技术领域,具有高复杂性、实施难度大的特点。介绍了多模态传感信息采集的基本概念和主要组成部分,设计和实现了用于健康监护的云机器人平台,基于机器人的多模态数据感知与聚合,基于智慧衣的高舒适度可持续生理信号获取。健康物联网服务质量保证方面,在分析健康物联网QoS需求的基础上,基于人体局域网利用IEEE 802.15.4信标模式和基于树形拓扑的树路由提出多等级的QoS框架,将健康数据的传输分为三个等级：1)用户之间的优先级PoU(Priority of User)；2)传感器节点之间的优先级PoD(Priority of Data)；3)传感器节点内部的优先级(Priority of Time),以确保危急数据优先传送。在保证实现QoS目标的同时,能够与现有通信协议完全兼容。为云端融合的健康物联网应用提供重要的通信保障。通过计算机仿真验证了论文提出的QoS框架的可行性和性能。情感感知与情感交互是健康物联网云端融合的重要体现,论文从如下两个特定场景开展研究：(1)利用智慧衣ECG信号识别人的情感状态；(2)基于抱枕机器人的情感交互。使用迁移学习实现情感数据标签化,使用连续条件随机域对基于智能手机和智慧衣收集的数据分别进行情感识别,最后利用决策层融合进行情感分类预测。通过实现的情感交互演示应用验证所提出方法的可行性。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP391.44;TN929.5

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