体感网感知终端系统、感知节点及感知方法
阅读：100发布：2020-05-13
专利汇可以提供体感网感知终端系统、感知节点及感知方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种体感网 感知 终端系统、感知 节点 及感知方法，本发明在实现体感网感知终端系统时，采用了SoC实现感知节点，相比于 现有技术 采用的模拟 电路 ，具有可便携、功耗低、体积小且采集生理 信号 模式多；对人体生理信号进行采集时，分别采集模拟人体生理信号及数字人体生理信号，并对模拟人体生理信息进行造成滤波、放大 采样 及转换形成数字人体生理信号；在传输数据时通过所建立的基于低功耗蓝牙连接的体感网传输协议在感知节点及终端之间传输，从而信号 质量 好且传输连续。因此，本发明的系统及方法中提供的感知节点可便携、功耗低、体积小且采集生理信号模式多，在传输数据时信号质量好且传输连续。，下面是体感网感知终端系统、感知节点及感知方法专利的具体信息内容。
1.一种感知节点，其特征在于，包括：数字传感器模块、接口选择控制电路、信号预处理电路、信号处理模块及无线通信模块，其中，
数字传感器模块，用于采集数字人体生理信号，传输给无线通信模块；
接口选择控制电路，用于接收不同模拟人体生理信号后，提供给信号预处理电路；
信号预处理电路，用于对从接口选择控制电路接收的不同模拟人体生理信号进行噪声滤波后，发送给信号处理模块；
信号处理模块，用于对经过噪声滤波后的模拟人体生理信号进行放大采样后，转换为数字人体生理信号发送给无线通信模块；
无线通信模块，用于接收信号处理模块发送的经放大采样的不同数字人体生理信号，通过与终端基于低功耗蓝牙连接的体感网传输协议发送给终端，接收数字传感器模块发送的数字人体生理信号，通过与终端基于低功耗蓝牙连接的体感网传输协议发送给终端；
所述信号预处理电路，还用于采用截止频率为100赫兹的低滤波器及50赫兹的陷波电路对接收的不同模拟人体生理信号进行噪声滤波。
2.如权利要求1所述的感知节点，其特征在于，所述接口选择控制电路为多路输入接口一路输出接口的接口选择控制电路，采用驱动电路控制所述接口选择控制电路中的驱动电路分时将不同输入接口接收的不同模拟人体生理信号输出。
3.如权利要求1所述的感知节点，其特征在于，所述数字传感器模块包括温度传感器和/或加速度传感器。
4.如权利要求1所述的感知节点，其特征在于，所述无线通信模块，还用于根据接收的终端发送的参数设置包，对发送模式、在定时发送模式下的发送周期、校准参数数据或/和阈值参数数据进行设置，根据所设置的参数发送数字人体生理信号。
5.如权利要求1所述的感知节点，其特征在于，所述无线通信模块，还用于接收终端发送的控制包，根据所接收的终端发送的控制包为发送传感数据的控制包时，开始发送数字人体生理信号，根据所接收到的控制包为停止发送传感数据的数据包时，停止发送数字人体生理信号；根据所接收到的控制包为时间同步的数据包时，进行时间同步。
6.如权利要求1所述的感知节点，其特征在于，所述无线通信模块，还用于与终端之间建立低功耗蓝牙连接。
7.一种体感网感知终端系统，其特征在于，包括：感知节点和终端，其中，感知节点，用于将所采集的不同模拟人体生理信号经噪声滤波、采样放大及模数转换后，得到不同数字人体生理信号通过基于低功耗蓝牙连接的体感网传输协议传输给终端；
将所采集的数字人体生理信号通过基于低功耗蓝牙连接的体感网传输协议传输给终端；还用于采用截止频率为100赫兹的低滤波器及50赫兹的陷波电路对接收的不同模拟人体生理信号进行噪声滤波；
终端，用于通过基于低功耗蓝牙连接的体感网传输协议接收数字人体生理信号。
8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述终端，还用于发送参数设置包给感知节点，该参数设置包携带对发送模式、在定时发送模式下的发送周期、校准参数数据或/和阈值参数数据；
所述感知节点，还用于根据所接收的终端发送的参数设置包，对发送模式、在定时发送模式下的发送周期、校准参数数据或/和阈值参数数据进行设置，根据所设置的参数发送数字人体生理信号。
9.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述终端，还用于发送控制包给感知节点，携带发送感知数据、时间同步或停止发送感知信息；
所述感知节点，还用于接收终端发送的控制包，控制包为发送传感数据的控制包时，开始发送数字人体生理信号，控制包为停止发送传感数据的数据包时，停止发送数字人体生理信号；控制包为时间同步的数据包时，进行时间同步。
10.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述感知节点，还用于与终端之间建立低功耗蓝牙连接；
所述终端，还用于与感知节点之间建立低功耗蓝牙连接。
11.一种体感网感知终端的感知方法，其特征在于，该方法包括：
感知节点接收采集的不同模拟人体生理信号或/和数字人体生理信号；
感知节点将所采集的不同模拟人体生理信号经噪声滤波、采样放大及模数转换后，得到不同数字人体生理信号；
感知节点将得到的不同数字人体生理信号通过基于低功耗蓝牙连接的体感网传输协议发送给终端；
还采用截止频率为100赫兹的低滤波器及50赫兹的陷波电路对接收的不同模拟人体生理信号进行噪声滤波。
12.如权利要求11所述的感知方法，其特征在于，在该方法之前，还包括：
感知节点和终端建立低功耗蓝牙连接。
13.如权利要求11或12所述的感知方法，其特征在于，该方法还包括：
感知节点接收终端发送的参数设置包，对发送模式、在定时发送模式下的发送周期、校准参数数据或/和阈值参数数据进行设置，根据所设置的参数执行所述发送数字人体生理信号给终端的步骤。
14.如权利要求11或12所述的感知方法，其特征在于，该方法还包括：接收终端发送的控制包，根据所接收的终端发送的控制包为发送传感数据的控制包时，开始发送数字人体生理信号，根据所接收到的控制包为停止发送传感数据的数据包时，停止发送数字人体生理信号；根据所接收到的控制包为时间同步的数据包时，进行时间同步。
体感网感知终端系统、感知节点及感知方法
技术领域
[0001] 本发明涉及移动健康领域，特别涉及一种体感网感知终端系统、感知节点及感知方法。
背景技术
[0002] 随着移动通信、体感网及传感器等高新技术的发展，移动健康这一技术领域越来越显示出广阔的市场前景。其中体感网感知终端系统是移动健康领域的重要组成部分，包括可佩带的各种感知节点自动采集人体的生理信号，如心电、血压、运动等生理参数，进行前端信号处理，数据融合和特征提取，最终通过无线通信传送到用户使用的终端。用户使用的终端可进一步把数据通过无线网络传输到远程的健康医疗服务商。
[0003] 目前，有两大类实现体感网感知终端系统的方案，一种为便携式终端实现，另一种为一体机实现，以下分别说明。
[0004] 便携式终端实现
[0005] 为了使心脏病患者在家中就能够监测心律失常(Arrhythmia)，对用户采用便携式终端进行实时的心脏监测。但是该方法只能对人体心电信号进行长时检测，缺乏对其他如运动和体温等采集情景的感知，也不能综合如血压和血氧等其他生理指标进行综合诊断，无法满足移动健康的全部需要。
[0006] 腕表式健康终端是基于MTK平台开发的，集成了全球定位系统(GPS)、加速度等传感器和模块，可实现定位、运动检测、脉搏心率监测以及信息反馈(系统反馈及短信)等功能，但是采用内置GPRS模块实现数据上传，而不是采用短距离通信的方式先将数据转发给终端，再通过终端进行上传，因此功耗较大，考虑到腕表式健康终端的能量相比用户使用的终端体积小得多，GPRS带宽有限，无法满足大批量数据的实时上传，如心电波形数据的上传，也无法保证长时间检测。
[0007] 通过前端信号采集处理电路收集心电、血压、血糖、血氧及运动等数据，通过内置的传统蓝牙与用户使用的终端连接，进行数据上传，由于没有采用低功耗蓝牙技术作为无线通信解决方案，无线通信功耗较高，而且前端信号采集处理电路采用模拟电路实现，体积比较大且功耗大，无法保证长时间检测，不能提供更好的用户体验。
[0008] 一体机实现
[0009] 心电图手机一体机，可以将收集到的心电图数据通过终端直接发送到后台系统，提供血压、血糖、血脂及数据上传及管理服务，但是由于该一体机是由平板电脑改造设计而成，体积较大，功耗较高且不便于携带，也不能进行长时间跟踪检测。
[0010] 一种健康终端，不但能够将采集的生理健康数据快速准确地通过第三代传输模块传输到远端服务器，并接收和查看健康数据分析结果，还可以直接通过该健康终端实现远程的视频通话。可以通过标准的接口与各种采集传感器进行连接，采集各种生理参数，但是由于体积较大，与各个采集传感器采用有线方式连接，不便于携带，也不能进行长时间跟踪检测。
[0011] 综上，目前采用一体机实现体感网感知终端系统时，虽然可以支持各种模式的生理传感器采集，并且具有显示和视频功能，但是无法实现小型化和集成化，由于体积较大功耗较高，不便于携带，也不能依靠电池进行长时间跟踪检测。
[0012] 采用便携式终端实现体感网感知系统时，普遍采用蓝牙或GPS模块实现无线数据传输，如果进行大批量数据的实时上传，功耗校高，会缩短检测生理指标的周期，对于需要24小时进行检测的用户来说，无法满足他们的需要。感知节点采用模拟电路实现，体积较大，功耗较高，信号质量差，不能提供更好的用户体验，感知节点采集生理信号模式单一，缺乏对其他诸如运动及体温等采集情景的感知，不能综合如血压及血氧等其他生理指标进行综合诊断，无法满足移动健康的全部需要。
[0013] 考虑到体感网感知终端系统具有需要长时间检测、可方便穿戴、多种生理指标检测和保证数据的安全有效等特性，为了达到更好的用户体验，对于体感网感知终端系统的功耗、体积、无线通信性能、多模态检测、信号和数据预处理都有较高的要求。
[0014] 片上系统(SoC)是一个有专用目标的集成电路，其中包含完整系统，包括集成处理器、射频、数字信号处理(DSP)、随机存储器(RAM)、各种标准接口、数模变换器(ADC)及电源控制等模块于一体的集成芯片。随着SoC技术的发展，采用基于SoC芯片的体感网感知终端系统设计方法，能够相比现有的嵌入式通用平台更有针对性，可以大大缩小终端体积，提供更多模式的生理信号采集，提高集成度，减少分立电子元器件的使用，降低成本，满足移动健康对设备小型化、便携及低成本的需要。
[0015] 虽然SoC上硬件模块众多，但是由于SoC芯片需要控制体积和成本，其外部接口有限，很多硬件模块如：内部集成电路总线(I2C)接口、串行外围设备(SPI)接口、通用输入输出(GPIO)接口、通用串行总线(USB)接口都会采用复用管脚的方式设计，在外部电路的设计上往往只能选择使用其一种功能，因此采集的信号十分有限，对于单一生命体征采集任务的设备来说可以使用，但对于多模态监测的体感网无法直接使用。
[0016] 现有的投入使用的SoC大都是通用性较强的芯片，没有针对体感网感知终端系统及移动健康的专用芯片，没有相应的信号预处理设计，不能直接应用于体感网生理指标检测中，需要设计符合人体生理电信号特性的预处理电路，因此SoC技术尚未在体感网多模态感知终端的设计中得到应用。
[0017] 现有的生命体征采集设备普遍采用普通蓝牙或者GPRS模块来实现无线数据传输，如果进行大批量数据的实时上传，功耗较高，会大大缩短检测生理指标的周期，对于需要24小时心电检测的用户来说，不能满足他们的需要。
[0018] 普通蓝牙为Bluetooth 2.1+EDR或者Bluetooth3.0+HS，而低功耗蓝牙为Bluetooth4.0，低功耗蓝牙具有超低功耗和瞬时启动的优点。随着低功耗蓝牙技术的发展，采用低功耗蓝牙作为短距离无线通信的方式，可降低无线通信功耗，延长终端的充电周期，实现可长时间检测，满足移动健康监测需求。
[0019] 但是由于低功耗蓝牙与普通蓝牙在调制方式和信道分配及控制方式上均不同，因此现有设计都无法与低功耗蓝牙技术兼容，低功耗蓝牙技术无法直接应用于体感网的节点中，需要专门的电路设计以及体感网传输控制协议的设计。
[0020] 考虑到低功耗蓝牙的握手协议及身份认证机制比较繁琐，在需要频繁建立连接的体感网检测应用中，会给用户带来很多操作麻烦，由于手机和体感网节点是已经建立了固定的数据传输链路和信任关系，不需要进行重复地认证，因此设计优化的控制协议不仅可以方便用户使用和操作，而且提高控制效率，降低控制的通信开销，提供更好的用户体验，延长节点寿命。
[0021] 综上，在实现体感网感知终端系统时，保证前端用于信号采集的感知节点可便携、功耗低且体积小，在采集生理信号模式多，传输数据时信号质量好且传输连续，是一个亟待解决的问题。
发明内容
[0022] 有鉴于此，本发明提供一种体感网感知终端系统。该系统中的感知节点可便携、功耗低、体积小且采集生理信号模式多，在传输数据时信号质量好且传输连续。
[0023] 本发明还提供一种感知节点，该感知节点可便携、功耗低、体积小且采集生理信号模式多，在传输数据时信号质量好且传输连续。
[0024] 本发明还提供一种体感网感知终端的感知方法，该方法中的感知节点可便携、功耗低、体积小且采集生理信号模式多，在传输数据时信号质量好且传输连续。
[0025] 为达到上述目的，本发明实施的技术方案具体是这样实现的：
[0027] 数字传感器模块，用于采集数字人体生理信号，传输给无线通信模块；
[0028] 接口选择控制电路，用于接收不同模拟人体生理信号后，提供给信号预处理电路；
[0029] 信号预处理电路，用于对从接口选择控制电路接收的不同模拟人体生理信号进行噪声滤波后，发送给信号处理模块；
[0030] 信号处理模块，用于对经过噪声滤波后的模拟人体生理信号进行放大采样后，转换为数字人体生理信号发送给无线通信模块；
[0031] 无线通信模块，用于接收信号处理模块发送的经放大采样的不同数字人体生理信号，通过与终端基于低功耗蓝牙连接的体感网传输协议发送给终端，接收数字传感器模块发送的数字人体生理信号，通过与终端基于低功耗蓝牙连接的体感网传输协议发送给终端。
[0032] 所述接口选择控制电路为多路输入接口一路输出接口的接口选择控制电路，采用驱动电路控制所述接口选择控制电路中的驱动电路分时将不同输入接口接收的不同模拟人体生理信号输出。
[0034] 所述数字传感器模块包括温度传感器和/或加速度传感器。
[0035] 所述无线通信模块，还用于根据接收的终端发送的参数设置包，对发送模式、在定时发送模式下的发送周期、校准参数数据或/和阈值参数数据进行设置，根据所设置的参数发送数字人体生理信号。
[0036] 所述无线通信模块，还用于根据所接收的终端发送的控制包为发送传感数据的控制包时，开始发送数字人体生理信号，根据所接收到的控制包为停止发送传感数据的数据包时，停止发送数字人体生理信号；根据所接收到的控制包为时间同步的数据包时，进行时间同步。
[0037] 所述无线通信模块，还用于与终端之间建立低功耗蓝牙连接。
[0038] 一种体感网感知终端系统，包括：感知节点和终端，其中，
[0039] 感知节点，用于将所采集的不同模拟人体生理信号经噪声滤波、采样放大及模数转换后，得到不同数字人体生理信号通过基于低功耗蓝牙连接的体感网传输协议传输给终端；将所采集的数字人体生理信号通过基于低功耗蓝牙连接的体感网传输协议传输给终端；
[0040] 终端，用于通过基于低功耗蓝牙连接的体感网传输协议接收数字人体生理信号。
[0041] 所述终端，还用于发送参数设置包给感知节点，该参数设置包携带对发送模式、在定时发送模式下的发送周期、校准参数数据或/和阈值参数数据；
[0042] 所述感知节点，还用于根据所接收的终端发送的参数设置包，对发送模式、在定时发送模式下的发送周期、校准参数数据或/和阈值参数数据进行设置，根据所设置的参数发送数字人体生理信号。
[0043] 所述终端，还用于发送控制包给感知节点，携带发送感知数据、时间同步或停止发送感知信息；
[0044] 所述感知节点，还用于接收终端发送的控制包，控制包为发送传感数据的控制包时，开始发送数字人体生理信号，控制包为停止发送传感数据的数据包时，停止发送数字人体生理信号；控制包为时间同步的数据包时，进行时间同步。
[0045] 所述感知节点，还用于与终端之间建立低功耗蓝牙连接；
[0046] 所述终端，还用于与感知节点之间建立低功耗蓝牙连接。
[0047] 一种体感网感知终端的感知方法，该方法包括：
[0048] 感知节点接收采集的不同模拟人体生理信号或/和数字人体生理信号；
[0049] 感知节点将所采集的不同模拟人体生理信号经噪声滤波、采样放大及模数转换后，得到不同数字人体生理信号；
[0050] 感知节点将得到的不同数字人体生理信号通过基于低功耗蓝牙连接的体感网传输协议发送给终端。
[0051] 在该方法之前，还包括：
[0052] 感知节点和终端建立低功耗蓝牙连接。
[0053] 该方法还包括：
[0054] 感知节点接收终端发送的参数设置包，对发送模式、在定时发送模式下的发送周期、校准参数数据或/和阈值参数数据进行设置，根据所设置的参数执行所述发送数字人体生理信号给终端的步骤。
[0055] 该方法还包括：根据所接收的终端发送的控制包为发送传感数据的控制包时，开始发送数字人体生理信号，根据所接收到的控制包为停止发送传感数据的数据包时，停止发送数字人体生理信号；根据所接收到的控制包为时间同步的数据包时，进行时间同步。
[0056] 由上述方案可以看出，本发明在实现体感网感知终端系统时，采用了SoC实现感知节点，相比于现有技术采用的模拟电路，具有可便携、功耗低、体积小且采集生理信号模式多；对人体生理信号进行采集时，分别采集模拟人体生理信号及数字人体生理信号，并对模拟人体生理信息进行造成滤波、放大采样及转换形成数字人体生理信号；在传输数据时通过所建立的基于低功耗蓝牙连接的体感网传输协议在感知节点及终端之间传输，从而信号质量好且传输连续。因此，本发明的系统及方法中提供的感知节点可便携、功耗低、体积小且采集生理信号模式多，在传输数据时信号质量好且传输连续。附图说明
[0057] 图1为本发明提供的感知节点结构示意图；
[0058] 图2为本发明提供的体感网感知终端系统示意图；
[0059] 图3为本发明提供的体感网感知终端的感知方法流程图；
[0060] 图4为本发明提供的体感网感知终端的感知方法实施例流程图。
具体实施方式
[0061] 为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明作进一步详细说明。
[0062] 本发明提供一种便携的、低功耗、多模态体感网感知终端系统及配套体感网传输控制协议，感知节点长时间采集人体的生理信号，如心电、肌电、脑电、血压、呼吸、运动以及体温等生理参数，感知节点进行前端信号放大滤波处理，最终通过无线通信传送到用户的终端。感知节点对人体生理信号进行采集时，分别采集模拟人体生理信号及数字人体生理信号，并对模拟人体生理信息进行造成滤波、放大采样及转换形成数字人体生理信号。本发明可以给使用移动健康业务的用户提供更加方便、功耗更低以及成本更低的健康指标检测服务。
[0063] 在本发明中，感知节点采用SoC技术开发，采用扩展接口功能的电路设计、可接入多路传感器且对多路传感器进行灵活切换，在感知节点中具有符合人体生理信号特性的预处理电路。
[0064] 在本发明中，感知节点和用户使用的终端之间，建立基于低功耗蓝牙连接的体感网传输协议，可以用于缩短建立配对的时间和简化用户操作，完成感知节点与终端之间的数据传输。在这里，低功耗蓝牙连接就是采用bluetooth4.0完成的连接。
[0065] 具体地说，本发明提供的感知节点有以下功能：
[0066] 1)采集人体生理信号功能：可以采集心电、脑电、肌电、血压、呼吸、体温或/和运动加速度等模拟或数字人体生理信号，具有可配置的接口选择控制电路，使传感节点实现多种传感器的接入，实现多模态检测；
[0067] 2)信号预处理功能：对采集的模拟生理信号进行低通滤波及工频陷波等预处理，并经过放大采样为数字信号；
[0068] 3)无线传输功能：作为低功耗蓝牙配对通信的从设备，根据作为主设备的终端的配置需求，对采集的数据进行组包和周期性传输。
[0069] 本发明提供的终端可以为智能终端，具有以下功能：
[0070] 1)短距离无线传输功能：具有低功耗蓝牙通信模块的智能终端；
[0071] 2)设置基于低功耗蓝牙连接的体感网传输协议：实现感知节点与终端之间建立无线通信的一种体感网控制传输协议。在启动后自动完成与感知节点配对和建立连接，缩短建立配对的时间和简化用户操作，终端作为蓝牙通信的主设备，具有搜索感知节点，发送采集控制命令，收集感知节点的感知数据及配置感知节点参数的功能。
[0072] 图1为本发明提供的感知节点结构示意图，如图所示，包括：数字传感器模块、接口选择控制电路、信号预处理电路、信号处理模块及无线通信模块，其中，[0073] 数字传感器模块，用于采集数字人体生理信号，传输给无线通信模块；
[0075] 信号预处理电路，用于对从接口选择控制电路接收的不同模拟人体生理信号进行噪声滤波后，发送给信号处理模块；
[0076] 信号处理模块，用于对经过噪声滤波后的模拟人体生理信号进行放大采样后，转换为数字人体生理信号发送给无线通信模块；
[0077] 无线通信模块，用于接收信号处理模块发送的经放大采样的不同数字人体生理信号，通过与终端基于低功耗蓝牙连接的体感网传输协议发送给终端，接收数字传感器模块发送的数字人体生理信号通过与终端基于低功耗蓝牙连接的体感网传输协议发送给终端。
[0078] 在该感知节点中，接口选择控制电路具有多个输入接口，用于连接采集不同模拟人体生理信号的电极，诸如采集心电、肌电、脑电、血压及呼吸等模拟人体生理信号，该接口选择控制电路对输入接口输入的不同模拟人体生理信号分时控制，通过同一接口输出给信号预处理电路进行处理。接口选择控制电路为了实现多输入单一输出，采用了可程序控制的多个继电器和驱动电路实现，在不同的时间段驱动电路触发不同的继电器导通不同输入连通输出，从而输出不同模拟人体生理信号。
[0079] 在该感知节点中，由于所有电子设备都会产生不程度的高频噪声且供电电源也会提供50～60赫兹的工频噪声，模拟人体生理信号都是较微弱的信号，噪声对获取到准确的模拟人体生理信号有很大干扰。因此，信号预处理电路就是为了消除噪声干扰设置的，包括截止频率为100赫兹的低滤波器及50赫兹的陷波电路，不同模拟人体生理信号经过低滤波器及陷波电路后，就得到了经过噪声滤波后的模拟人体生理信号。
[0080] 在该感知节点中，信号处理模块对经过噪声滤波后的模拟人体生理信号进行放大采样，转换为数字人体生理信号，然后经与无线通信模块之间的SPI接口发送给无线通信模块、无线通信模块与信号处理模块之间具有SPI接口和GPIO接口，无线通信模块可以通过这两个接口对信号处理模块进行配置。信号处理模块对经过噪声滤波后的模拟人体生理信号进行放大倍数根据不同模拟人体生理信号进行不同的配置。该信号处理模块将放大、采样及转换为数字人体生理信号处理集成在一个模块中，体积功耗较小。
[0081] 在该感知节点中，数字传感器模块包括温度传感器和/或加速度传感器，数字传感器模块可以采用小型化传感器模块设计，本发明考虑到体积的小型化，采用DALLSA公司的型号为DS18B20作为温度传感器，采用飞思卡尔公司的型号为MMA7455作为加速传感器，分别通过GPIO接口和I2C接口与无线通信模块相连，无线通信模块通过GPIO接口和I2C接口对数字传感器模块进行配置，接收数字传感器模块发送的数字人体生理信号。
[0082] 在该感知节点中，无线通信模块可以采用TI公司的型号为CC2540的芯片，其中的SPI接口及GPIO-P1接口与信号处理模块，其中的GPIO-P0接口与温度传感器相连，I2C接口与加速度传感器相连接。在该无线通信模块中，其中的微处理器(MCU)可以采用8051MCU，通过驱动程序控制对其他采集模块进行配置，接收数据。在该无线通信模块中，还具有低功耗蓝牙模块，该模块的射频差分输入输出接口RF_P、RF_N外接阻抗匹配电路及天线，完成低功耗蓝牙无线传输功能。由于无线通信模块采用TI公司的CC2540片上的
8051MCU和集成的模块进行采集控制和蓝牙传输协议控制，而避免了增加其他的处理芯片，相比传统设计，减少了电子元件的使用，缩小了感知节点的体积，降低了节点功耗和成本，提高更好的用户体验。
8051MCU和集成的模块进行采集控制和蓝牙传输协议控制，而避免了增加其他的处理芯片，相比传统设计，减少了电子元件的使用，缩小了感知节点的体积，降低了节点功耗和成本，提高更好的用户体验。
[0083] 本发明的感知节点中，无线通信模块还用于接收终端发送的参数设置包，对发送模式、在定时发送模式下的发送周期、校准参数数据或/和阈值参数数据进行设置，根据所设置的参数发送数字人体生理信号。
[0084] 本发明的感知节点中，无线通信模块还用于根据终端发送的控制包为发送传感数据的控制包时，开始发送数字人体生理信号，根据接收到的控制包为停止发送传感数据的数据包时，停止发送数字人体生理信号；根据接收到的控制包为时间同步的数据包时，进行时间同步。
[0085] 本发明的感知节点中，所述无线通信模块，还用于与终端之间建立低功耗蓝牙连接。
[0086] 本发明的感知节点采用SoC，内部集成了一个12位8通道的ADC，两个标准SPI数字接口，及21个GPIO接口，在设置本发明的感知节点时，将这些接口扩展处理，配合相应的驱动程序可以使得感知节点可以采集更多不同的人体生理信号，满足多模态感知终端系统的需要。
[0087] 图2为本发明提供的体感网感知终端系统示意图，包括，感知节点和终端，感知节点和终端之间采用基于低功耗蓝牙连接的体感网传输协议传输数据，其中，[0088] 感知节点，用于将所采集的不同模拟人体生理信号经噪声滤波、采样放大及模数转换后，得到不同数字人体生理信号通过基于低功耗蓝牙连接的体感网传输协议传输给终端；将所采集的数字人体生理信号通过基于低功耗蓝牙连接的体感网传输协议传输给终端；
[0089] 终端，用于通过基于低功耗蓝牙连接的体感网传输协议接收数字人体生理信号。
[0090] 在该系统中，感知节点采用SoC实现。
[0091] 在该系统中，终端，还用于发送参数设置包给感知节点，该参数设置包携带对发送模式、在定时发送模式下的发送周期、校准参数数据或/和阈值参数数据；
[0092] 感知节点，还用于接收终端发送的参数设置包，对发送模式、在定时发送模式下的发送周期、校准参数数据或/和阈值参数数据进行设置，根据所设置的参数发送数字人体生理信号。
[0093] 在该系统中，终端，还用于发送控制包给感知节点，携带发送感知数据、时间同步或停止发送感知信息；
[0094] 感知节点，还用于接收终端发送的控制包，控制包为发送传感数据的控制包时，开始发送数字人体生理信号，控制包为停止发送传感数据的数据包时，停止发送数字人体生理信号；控制包为时间同步的数据包时，进行时间同步。
[0095] 在该系统中，所述感知节点，还用于与终端之间建立低功耗蓝牙连接；
[0096] 所述终端，还用于与感知节点之间建立低功耗蓝牙连接。
[0097] 图3为本发明提供的体感网感知终端的感知方法流程图，采用SoC技术设置感知节点，其具体步骤为：
[0098] 步骤301、感知节点接收采集的不同模拟人体生理信号；
[0099] 在本步骤中，不同模拟人体生理信号由不同电极采集后，传输给感知节点的；
[0100] 步骤302、感知节点将所采集的不同模拟人体生理信号经噪声滤波、采样放大及模数转换后，得到不同数字人体生理信号；
[0101] 步骤303、感知节点将得到的不同数字人体生理信号通过基于低功耗蓝牙连接的体感网传输协议发送给终端；
[0102] 步骤304、感知节点采集数字人体生理信号，将所采集的数字人体生理信号通过基于低功耗蓝牙连接的体感网传输协议发送给终端。
[0103] 在该方法中，步骤304与步骤301～步骤303是并行处理的，可以不是先后顺序。
[0104] 本发明提供的体感网传输协议是基于低功耗蓝牙连接建立的应用层协议，其考虑了体感网特征，采用星型的拓扑结构，将终端作为主设备对每个感知节点进行配置和同步，接收感知节点发送的数字人体生理信号，感知节点作为低功耗蓝牙配对通信的从设备，根据作为主设备的终端的配置需求，对数字人体生理信号进行数据包组包和传输。
[0105] 在本发明中，感知节点与终端之间之间建立低功耗蓝牙连接，也就是进行配对连接，而不采用现有技术物联网那样进行身份认证、及鉴权认证，采用的是自动连接方式，简化了感知节点的流程及功耗，便于用户操作。
[0106] 在本发明中，数据包包括三种类型：传感数据包、控制包及参数设置包，一个完整的数据包包括1个数据包头字段、一个数据体字段及1个16字节的校验位(CRC)字段。以下对这三种类型的数据包进行说明。
[0107] 传感数据包
[0108] 该传感数据包用于传感节点将数字人体生理信号发送给终端，在发送时，可以有三种触发方式，分别为：1)定时发送；2)设定条件满足时发送；
[0110] 传感数据包格式如表1所示：
[0111]
[0112] 表1
[0113] 控制包
[0114] 控制包用于终端对感知节点的控制，有三种类型的控制包，分别为：1)数据请求控制包，终端请求感知节点发送数字人体生理信号；2)时间同步控制包，终端开机后定期向感知节点发送的时间同步控制包，用于同步时间；
[0115] 3)停止采集命令控制包，终端请求感知节点停止发送数字人体生理信号。
[0116] 控制包的格式如表2所示：
[0117]
[0118] 表2
[0119] 参数设置包
[0120] 参数设置包用于终端对感知节点的参数设置，具有设置的参数有四种类型：1)对数据发送模式参数的设置，包括定时发送、触发条件满足发送及请求发送；2)数据发送的周期参数设置；3)校准参数数据；4)阈值参数数据。
[0121] 参数设置包的格式如表3所示：
[0122]
[0123] 表3
[0124] 在该参数设置包中的传感器类型根据采用的不同人体生理信号可灵活选择，包括心电、脑电、肌电、血压、温度、加速度及呼吸等，其他通过扩展接口的传感器可增加相应的类型定义，其协议的可扩展性满足移动健康多模态生理指标感知的需要。
[0125] 在本发明中，将数据包分为了三类并简化控制流程，永尽量少的数据包和精简的操作流程对所需配置的关键参数一次性配置完成，不仅仅方便了用户使用和操作，且提高了控制效率，降低了控制的通信开销，降低了通信功耗，提供了更好的用户体验，延长了感知节点寿命。
[0126] 本发明在采用参数设置包及控制包对传感节点传输数字人体生理信号的参数设置及控制时，是将多次参数设置都携带在一个参数设置包发送，表示相同的控制指令也尽量在同一控制包发送，为此，所设置的参数设置包(表3)就包括多个参数的设置字段，这是与现有物联网的参数设置包及控制包是不同的，简化了感知节点的流程及功耗，便于用户操作。
[0127] 图4为本发明提供的体感网感知终端的感知方法实施例流程图，其具体步骤为：
[0128] 步骤401、感知节点上电后，按照所设置的时间周期，向终端发送广播数据包(ADV_IND)；
[0129] 步骤402、终端开启低功耗蓝牙模块的低功耗蓝牙功能，搜索设备，发送搜索请求(SCAN_REQ)；
[0130] 步骤403、感知节点接收到搜索请求后，发送搜索响应(SCAN_RSP)给终端；
[0131] 步骤404、终端接收到后，确认建立连接，向该感知节点发送连接请求(CONNENT_REQ)，与该感知节点建立低功耗蓝牙连接；
[0132] 步骤401～步骤404的过程为在终端和感知节点之间建立低功耗蓝牙连接的过程；
[0133] 步骤405、终端向感知节点发送参数设置包及控制包，对感知节点的参数设置后，控制感知节点传输感知数据；
[0134] 步骤406、感知节点根据接收到参数设置包和控制包，进行参数设置后，返回确认(ACK)消息；
[0135] 在该步骤中，控制包为数据请求控制包，终端请求感知节点发送数字人体生理信号；参数设置包为对数据发送模式参数的设置，具体为周期发送；
[0136] 在该步骤中，参数设置包的发送及控制包的发送可以同时发送，或者分开发送；
[0137] 步骤407、感知节点根据设置将不同数字个人生理信号发送给终端；
[0138] 在本步骤中，根据设置可以周期发送数字个人生理信号。
[0139] 在该步骤后，如果终端要停止接收感知节点发送的数字个人生理信号，则再次发送控制包，该控制包为停止采集命令控制包。
[0140] 在本发明中，控制包、参数设置包及传输数据包都是通过基于低功耗蓝牙连接的体感网传输协议传输的，也就是控制包、参数设置包及传输数据包的设置都是根据该协议设置的，这与根据传统的物联网采用的协议数据包，无论在格式、携带信息及作用都是不相同的。
[0141] 本发明采用低功耗蓝牙来实现无线数据传输，其控制和设计方案与现有蓝牙传输均有显著不同，现有的普通蓝牙为Bluetooth 2.1+EDR或者Bluetooth3.0+HS，而低功耗蓝牙为Bluetooth4.0，相比现有的技术，具有超低功耗和瞬时启动的优点，在进行大批量数据的实时上传时，功耗更低，建立连接更快，会大大延长节点的充电周期，满足便携、长时检测的移动健康监测需求。
[0142] 本发明采用基于SoC芯片的设计方案，感知节点采用集成芯片实现，并设计了符合人体生理电信号特性的预处理电路，相比采用模拟电子原件实现方式，体积较小，功耗较低，成本较低，信号质量较高，能提供更好的用户体验，满足便携、长时检测的移动健康监测需求。
[0143] 本发明采集生理信号模式多样，具有扩展接口功能的电路设计，可同时接入多种传感器实现多模态检测，并受软件控制可根据应用灵活切换选择。相比传统单一模式的采集设备，可综合多种生理指标及采集情景进行综合诊断，满足移动健康的全部需要。
[0144] 本发明中体感网控制协议的设计是基于本提案中感知节点的特点而优化设计的，相比传统的蓝牙建立连接方法有所简化，缩短建立配对的时间，用尽量少的数据包和精简的操作流程将所需配置的关键参数一次性配置完成，不仅方便了用户使用和操作，而且提高了控制效率，降低了控制的通信开销，降低了通信功耗，提供更好的用户体验，延长节点寿命。
[0145] 以上举较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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