无线体域网对于实现医疗信息数字化、诊疗过程实时化、医疗流程科学化、服务沟通人性化意义重大，能够满足医疗健康信息、公共卫生安全的智能化管理与监控等方面的需求，有利于促进个体与医务人员、医疗机构、医疗设备间的互动。本书深入探讨了体域网的系统架构和关键技术，介绍了各类生命体征参数的检测方法，提出了近体信道建模及天线方案，讨论了体域网预处理集成电路和数字基带芯片的设计方法，分析了可穿戴体征参数感测节点电路结构，详细描述了应用示范案例。
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第1章 体域网体系结构 1
1.1 医疗物联网服务需求 1
1.1.1 医疗物联网的概念 2
1.1.2 医疗物联网的服务模式 3
1.2 无线体域网系统构架 5
1.2.1 无线传感器网络概述 5
1.2.2 无线体域网概述 8
1.2.3 体域网的研究现状 10
1.3 无线体域网技术需求 11
1.3.1 传感器节点 11
1.3.2 可靠通信 11
1.3.3 生物相容性 12
1.3.4 生理信号检测 12
1.3.5 数据融合 12
1.3.6 安全性和私密性 13
参考文献 13
第2章 生命体征信息感测与处理方案 15
2.1 体温感测技术 15
2.2 心电信息处理与分析方法 16
2.2.1 心电信号感知理论基础 16
2.2.2 心电信号预处理 18
2.2.3 心电信号波群定位 22
2.2.4 心率变异性分析 31
2.3 血氧信息感测技术 34
2.3.1 血氧信号感知理论基础 34
2.3.2 检测步骤 39
2.3.3 血氧饱和度的计算 40
2.4 血压信息解析方法 48
2.4.1 血压信号感知理论基础 48
2.4.2 血压信号处理与计算 51
2.5 计步与跌倒检测 54
2.5.1 加速度传感器基础原理 54
2.5.2 步数计算方法 55
2.5.3 跌倒检测方法 60
参考文献 64
第3章 体域网信道建模与天线设计 65
3.1 体内与体外信道建模 65
3.1.1 路径损耗信道模型 67
3.1.2 多径衰落信道模型 68
3.2 人体模型与比吸收率 71
3.2.1 身体组织建模 71
3.2.2 比吸收率计算与分析 78
3.3 体域网窄带天线设计 84
3.3.1 天线结构设计 84
3.3.2 天线优化设计 88
3.3.3 仿真与测试分析 90
参考文献 92
第4章 体域网物理层设计 93
4.1 总体方案 93
4.1.1 基带发/收端模型 94
4.1.2 射频发/收端架构 95
4.2 基带发射端设计 95
4.2.1 数据组帧 95
4.2.2 信道编码 98
4.2.3 扩频、交织和扰码 101
4.2.4 信号调制 103
4.2.5 成型滤波 106
4.3 基带接收端设计 109
4.3.1 匹配滤波 109
4.3.2 分组检测 112
4.3.3 符号同步 118
4.3.4 载波频率同步 120
参考文献 123
第5章 体域网介质接入层设计 125
5.1 超帧结构设计 125
5.2 介质接入机制 126
5.2.1 冲突避免的载波监听方法 126
5.2.2 时隙Aloha方法 127
5.2.3 时分多址接入方法 128
5.2.4 MAC协议对网络性能的影响 129
5.3 介质接入机制建模 130
5.3.1 Aloha接入机制模型 130
5.3.2 CSMA接入机制模型 133
5.3.3 TDMA接入机制模型 134
5.3.4 仿真与分析 135
5.4 MAC层保护时间 136
5.4.1 分布式保护时间 136
5.4.2 集中式保护时间 137
5.5 自适应调整保护时间的MAC协议的设计 138
5.5.1 超帧结构模型 138
5.5.2 自适应保护时间设计 139
5.5.3 时间漂移 140
5.6 MAC协议的性能仿真 142
5.6.1 参数设置 142
5.6.2 能耗仿真 143
5.7 传感器节点组网方法 146
5.7.1 网络拓扑结构 146
5.7.2 组网机制与实现 146
5.8 多系统共存方案 148
5.9 加密与认证 149
5.9.1 数据加密与密钥动态刷新方案设计 150
5.9.2 加密结果与分析 154
参考文献 157
第6章 体征信号预处理芯片设计 158
6.1 采集与放大模块 158
6.1.1 前级放大器 159
6.1.2 滤波电路 163
6.1.3 后级放大电路 164
6.2 ADC采样模块 166
6.2.1 SAR ADC的工作原理 166
6.2.2 SAR ADC的性能指标 168
6.2.3 SAR ADC的误差因素分析 171
6.3 带隙基准电源设计 174
6.3.1 一阶带隙基准电压源原理及性能参数 175
6.3.2 高阶BGR电路设计 177
6.3.3 仿真及性能分析 185
参考文献 187
第7章 生命体征参数感测节点 189
7.1 节点方案设计 189
7.2 体温节点 191
7.2.1 CC2530+MSP430双MCU方案的选择 191
7.2.2 无线通信模块 191
7.2.3 数据处理模块电路设计 192
7.2.4 体温采集模块电路设计 194
7.3 心电节点 196
7.4 血氧节点 198
7.5 血压节点 200
7.5.1 血压测量原理 200
7.5.2 血压测量节点硬件框图 201
参考文献 204
第8章 基于体域网的远程健康监护应用 205
8.1 总体方案设计 205
8.2 HRV远程健康监护系统 206
8.2.1 时域参数计算 206
8.2.2 频域参数计算 207
8.2.3 非线性参数计算 207
8.2.4 实验结果与分析 208
8.2.5 精神压力评估 209
8.3 客户端开发 214
8.3.1 体征参数监测模块 215
8.3.2 网络通信模块 220
8.4 远程服务端开发 221
8.4.1 服务端总体方案 221
8.4.2 包和类的设计 222
8.4.3 WEB交互模块 223
8.4.4 HRV分析模块 225
8.4.5 数据服务模块 226
8.4.6 医生监护模块 228
8.5 系统测试及结果分析 231
8.5.1 软件功能测试 231
8.5.2 算法准确性测试 232
8.5.3 软件实时性测试 235
8.5.4 软件兼容性测试 237
8.5.5 服务器端测试 237
参考文献 244
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