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身体无线传感网络节点设计与实现

韩现会李学恩台宪青杨一平

HANXianhuiLIXueenTAIXianqingYANGYiping

（中国科学院自动化所综合信息研究中心，北京，100080）

摘要：健康监护是无线传感器网络的一个重要应用方向。本文在分析身体无线传感网络的架

构的基础上，针对身体无线传感器网络的关键点，利用新一代SOC芯片设计了符合

IEEE802.15.4标准的无线发送和处理模块，并以此为基础设计了心电图、加速度、血压等多

个微型化身体无线传感器网络节点.通过初步的试验，证实了该设计的可行性和实用性。

关键词：身体无线传感网络，节点，心电图，加速度

中图分类号：TP311.1文献标识码：A

DesignandImplementationofBodySensorNetworkNodes

Abstract:Healthcareisanimportantapplicationofwirelesssensornetwork.Thisarticle

proposedthearchitectureofbodysensornetwork.Basedonanalysisofthearchitecture

andkeytechnologies,anewsensornodedesignedbynewgenerationSOCisintroduced.

Thenodeandsomephysiologicalsignalscollectionformahealthcarepurposewireless

sensornetworkplatform.Thefeasibilityandrationalityofthesystemdesignisverified

throughpreliminaryexperiment.

Keywords:bodysensornetwork,sensornode,ECG,accelerator

1．引言

随着经济和社会的发展，有两种趋势引起了社会的关注，其一是现代社会中人的生存压

力增大使得高血压、心脏病等老龄化疾病有年轻化的趋势；其二是社会的老龄化。而由于医

疗资源的缺乏，使得健康监护往往通过一年一度的体检来进行。身体无线传感网络是解决这

一问题有效的技术途径。身体无线传感网络就是通过布置在人体上的微型无线传感器网络节

点，将人体日常的心电、血压、体温和活动背景数据采集后通过无线网关发送给远程的社区

医生或医院。这样被监护者可以在家中就可以使远程医生评估自己的健康状况。

由于身体无线传感器网络广阔的应用前景。因此国外许多研究机构、公司都投入很多人

力物力来进行研究。比较著名的有欧洲的MobiHealth项目[1]，Intel公司的家庭护理项目[2]

和Harvard的Coldblue[3]等。国内由于无线传感器网络的研究还偏重于理论研究阶段，因此，

能够见到的无线传感器网络平台往往是适合网络研究的平台，例如CROSSBOW公司的

MICA系列节点[4]，北方交通大学的基于IPV6的节点[5]、中科院沈阳自动化所的

SIA-MS_1.0等[6]，这些节点一般体积较大，在身体无线传感网络的研究中使用不便。因此

针对健康监护应用需要，开发微型化的无线传感器节点就非常有必要。

本文在新一代SOC芯片的基础上，研制出了微型的、低功耗的符合802.15.4协议[7]的

无线传感器节点和微型健康数据传感器，从而形成多种身体无线传感网络节点。试验证实了

本设计的实用性和可行性。

2．健康监护无线传感网络架构

未来的身体无线传感网络如图1所示，被监护者在身上根据生理健康数据的采集需要在

身上放置或吞食、植入一些节点，采集健康数据和活动背景信息，这些采集节点通常将数据

发送给一个网关节点或汇节点，从而根据协议的不同形成基于802.15.4或者蓝牙的身体无线

传感网络。汇节点将搜集到的数据经过数据压缩或者融合后通过Internet、3G或者GPRS等

网络发送给远程的健康监护数据中心，处理中心在发现被监护者健康数据异常时，发送数据

给医生或急救