人体传感器网络是什么_人体传感器网络简介

　　人体传感网络：body sensor network，简称BSN。BSN以身体为中心，并集成生物传感器、医学电子学、多传感器分析与数据融合、人工智能、普适传感、无线通信和其他创新应用等多学科知识。

　　BSN充分发挥无线化、网络化、信息化优势，实现健康全过程的跟踪与服务，是低成本健康的发展方向之一。

　　BSN主要特色是采集与互联互通。

　　人体传感网络的产生背景

　　随着“预防为主”的观念深入人心，对健康信息的远程采集和处理是早发现、早诊断和早干预的必备手段；其次，为实现不影响人正常生理活动情况下的连续监测，传统的有线逐步趋向无线化；再者，随着监测设备向微尺度和长时间跨度发展，创新的传感方法与手段必不可少。鉴于此，人体传感网络在物联网背景下应运而生，成为医疗物联网及泛在网（注：广泛存在的网络）的“末梢”，助力解决健康与信息化。

　　人体传感网络的研究热点

　　围绕BSN的研究热点，业界开展了相应的科研和产业化工作，总体上来说，体现在以下几个方面：

　　（1）传感器方面，研发电子织物和非接触电极等新型传感技术；

　　（2）在能量收获，即利用人体自身的机械运动能或是温度梯度能给BSN节点供能等方面开始了尝试性的工作；

　　（3）针对BSN语义学模型开展研究，集中在STSOM、贝叶斯网络等数学工具的运用上；

　　（4）采用单晶集成的方式，研制适用于BSN的低频率低噪声低功耗的医学集成电路芯片；

　　（5）无线通信方面，集中在利用人体通信的传输模式的机理探讨和技术开发；

　　人体传感网络的模块组成

　　（1）微型天线、基站板、无线充电等功能模块；

　　（2）呼吸、心电、血氧、脉率等生理参数测量节点；

　　（3）集成加速度、角速度、磁力计的九自由度惯性测量节点；

　　总体而言，硬件系统具有小型化、低功耗、低成本的特点。

　　人体传感器网络软件开发台（SDK）包括：开发板软件、无线通信协议、基带设计和数据接口定义。主要技术指标：无线传输数据50kbps；数据收发率为10kbPs；互联互通协议。BSN通信协议如图所示：

　　人体传感网络的关键技术分析

　　BSN涉及到医学集成电路芯片、IP模块和人体通信等关键技术。

　　医学集成电路芯片和IP模块

　　集成电路设计具有全集成、低功耗、低成本、高性能、可配置以及微型化医学集成电路芯片等突破性技术优势。

　　三代人体传感器网络开发平台采用低频率、低噪声、低功耗（“三低”）设计方法，单晶集成多生命体征信号放大、滤波、处理、电源管理功能。三代人体传感器网络开发平台展示如下图所示：

　　人体通信

　　传统通信理论将人体作为一个干扰源，在BSN中，为实现低负荷高可靠性的生命信息提取，需要将人体作为一个传输媒介，研究人体通道的信息传输机理；

　　在“真实浮地”环境下进行了大量在体实验和数值仿真，阐明了载波频率（30MHz）、调制方式和数据率（BPSK、1-10MSps）、能耗参数（1nJ/bit）、传输距离与安全性（Capacitive Coupling，1m）、组织与信道关系、运动与信道关系、体征参数与信道的相互作用等因素，为下一代BSN的通信机制研究提供理论基础。

　　针对心脑血管事件发生发展机理的研究需要影像、生化、基因、生命体征等多模态健康信息，其中生命信息动态检测与心脑血管功能的评估尤为密切，表现在：

　　（1）血压动态变化是导致易损斑块脱落的重要诱导因子；

　　（2）ST-T段心电图异常是早期冠心病诊断的重要指标；

　　（3）心率变异性是预测心律失常发生和持续的重要因素；

　　（4）夜间呼吸率异常是COPD等事件的重要风险因子；

　　（5）日间运动信息是评估中风导致偏瘫预后的重要手段。