基于人体局域网与物联网相联结理论研究

刘陈 刘雪峰

引言：物联网也称为传感网，是指将各种信息传感设备，与互联网结合起来而形成的一个巨大网络。物联网被认为是继计算机、互联网、移动通信之后的新一轮信息技术革命，是信息技术领域未来竞争的制高点和产业升级的核心驱动力。随着信息采集和智能计算技術的迅速发展和互连网与移动通信网的广泛应用，大规模发展物联网和相关产业的时机日趋成熟，欧美等发达国家将物联网作为未来发展的重要领域。我国早在十年前就开始了物联网的相关研究，突破了一些关键技术，形成了一定的产业规模，并在国际标准制定中取得了一定的话语权，物联网的示范应用也初步展开。

生物识别被评为21世纪十大高科技之一。作为生物识别技术之一的人体通信技术，早在1996年，IBM就率先向外界公开了人体通信技术。现在，以人体皮肤表面做数据总线的HAN （Human Area Network 人体局域网）技术在国外研究已经逐步走向商业应用。日本已经研制出用皮肤做数据总线，而且可以在距离皮肤20CM进行通信的技术，在我国也已经起步。其应用范围主要有远程医疗、数字化情报人员、安全自动通信、身份认证等。

近年来，随着微电子技术的发展，可穿戴、可植入、可侵入的服务于人的健康监护设备已经出现：如穿戴于指尖的血氧传感器、腕表型血糖传感器、腕表型睡眠品质测量器、睡眠生理检查器、可植入型身份识别组件等。假如没有BAN，这些传感器和促动器则都只能独立工作，要自带各自的通信部件，因此通信资源不能有效利用。在BAN系统中，人体各个位置的传感器可以依靠连接至手机实现长期可靠的动态健康监测，方便进行管理并在紧急情况发生时可以快速的开启应急计划。

可见，人体局域网和物联网在技术上有着天然的结合点，随着人体局域网技术和物联网技术的迅速发展，使这两种技术的有效结合，以更大发挥这两大技术的作用成为可能。该研究课题的目的就是要研究这两种技术的科学联结方法，解决这两种技术联结的核心技术问题，提出解决方案，这两技术的结合，将会对IT行业产生较大的影响，对于物联网技术应用拓展和人体局域网的广泛应用提供技术支撑。

一、研究方法：理论研究与实验验证

二、算法研究

物联网的相关技术涉及到多种领域，在不同的行业其技术往往具有的应用需求和技术形态[1]。

其中，感知层负责物理世界的数据信息感知，通过RFID终端或感知节点对现实世界的信息进行采集。

网络层负责解决感知层获得数据的传输问题，并向上层提供服务。

应用层负责处理信息和人机界面管理。，通过对感知数据的分析和处理，为用户提供应用接口和支持服务。现有的典型应用如物流监控[2][3]，资产统计[4]，智能家居[5]，远程抄表[6]等。

假设通信信道共有N个相互独立的信道，设X和Y是相互独立且均值为0，方差为 的高斯随机变量，则接受端的信号可以表示为：

Z=Xi+Y （1）

其中，X和Y的联合概率密度函数为：

（2）

设信号的相位为 ，幅度为 ，根据公式（2）可得相位和幅度的边缘概率密度函数为：

（3）

利用公式（3）计算出接收到信号量大小的平均值为：

（4）

其中， 为模型修正系数。

本文对信号强度和误码率之间关系做了实验，图1所示的是信号在不同的强度下经过信道的误码率。可以看出随着信号强度的增加误码率逐渐降低。

BAN协议中要求信道中的传码准确率较高，从图1中可以得出，只要信号强度足够大，可以满足BAN协议中的要求的。

三、结论：对研究的通信协议进行仿真，成功后再进行实际设备实验。首先对人体局域网信息中心的通信进行仿真试验，成功后再进行实体设备试验；试验通过再进行相应的数据格式转换，进行接入物联网试验。可行性分析：已经做过基础的通信试验，通信成功。

参考文献

[1]刘强，崔莉，陈海明.物联网关键技术与应用，计算机科学，2010，3（6）.

[15]Tae-Hong Shin，Sangyoon China，Su-Won Yoon，A service-oriented Integrated information framework for RFID/WSN-based intelligent construction supply chain management，Automation in Construction，2011，20（6）：706-715.

[2]戴定一，物联网与智能物流，中国物流与采购，2010，（08）：34-36.

[3]Detlef Zuehlkea，SmartFactory-Towards a factory-of-things，Annual Reviews in Control，2010，34（1）：129-138.

[4]谈诚，彭碧琛，薛原.基于SOC8200工业板的智能家居完全网关的实现，武汉大学学报，2010，（05）：672-676.

[5]李开成，潘兰兰，刘彬等，无线通信实现远程抄表的技术研究，电气自动化，2005，（01）：41-42.

（作者单位：重庆工程学院）

项目

重庆市教委科学技术研究项目项目编号：KJ12350。