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无线移动健康监护网络是实现人体生理信息获取、传输、监控的基础平台,它改变了传统的医疗监护方式,是未来医疗监护的重要组成部分。无线传感器网络低功耗、适应动态拓扑结构的特点非常适合构建无线移动健康监护网络。本文结合实际对无线移动健康监护网络中与网络拓扑、协议栈设计与实现和定位应用相关的关键问题进行了研究,主要工作包括以下几个方面。
1)无线移动健康监护网络结构
根据无线移动健康监护网络拓扑结构动态变化,支持移动性等特点以及对于可靠性和实时性的要求,构建了子网式管理和树型拓扑的网络结构。
2)适用于无线移动健康监护网络的无线传感器网络协议栈设计与实现
设计并实现了一套适用于无线移动健康监护网络的无线传感器网络协议栈。该协议栈具有物理层、介质访问控制层和应用层三层协议结构,并且支持定位、参数检测等应用。该协议以树型拓扑构建网络,数据按照树型结构一级级汇聚至根节点。测试表明相对于通用的协议栈此协议栈可以有效提高数据可靠性和吞吐量,更加适用于无线移动健康监护网络。
3)基于LOI的树型结构父子关系主动维护机制
对于常用的父子关系被动维护机制存在的对于链路质量感知不敏感从而造成丢包的缺点,提出了一种基于LQI的树型结构父子关系主动维护机制(LQI-PCRAM)。该机制可以使网络中节点监测与其父子节点之间的链路质量,并在链路质量不好时主动断开连接,从而提高了父子关系对链路质量感知的敏感性。并且引入指数加权滑动平均和施密特触发器对LOI-PCRAM进行优化,通过调整参数平衡敏感性与稳定性从而达到网络性能的最优。实际测试表明在链路质量不稳定的环境中,综合了被动维护机制与主动维护机制的混合维护机制相比于被动维护机制可以有效的降低网络丢包率并提高网络吞吐量。
4)提出了一种针对小型化定位终端更加具有鲁棒性的定位算法
发现现有定位算法在实际使用过程中对于位置姿态依赖性较强的问题,采用混合概率贝叶斯模型,更好地模拟功率与位置信息的多态性,对小型化后的无线终端建模具有较好的鲁棒性。