近年来,无线体域网发展迅速。虽然无线体域网覆盖距离范围小,但无线体域网的应用惠及面广泛,尤其是随着可穿戴技术的飞速发展,无线体域网技术在医疗、娱乐等领域都有广泛应用。虽然IEEE于2012年发布了面向WBAN的标准,但WBAN相关技术仍不完善,例如:WBAN作为无线移动网络,没有成熟的移动模型;面向WBAN的MAC层协议、路由协议多沿用无线传感器网络标准,无法适应WBAN的特点。因此本文工作主要面向WBAN的移动模型、MAC协议及路由算法开展研究,并设计了面向WBAN的姿态训练原型系统。论文主要工作及创新点总结如下:1、构建面向无线体域网的BGMM移动模型。论文阐述了无线体域网移动模型的重要性,然后通过比较无线体域网与Ad hoc网络的异同,提出以现有Ad hoc网络移动模型为基础构建WBAN移动模型的可行性,确定随机高斯-马尔科夫移动模型为本研究的理论基础;其次,论文构建了三维人体平稳运动模型,通过该模型将随机高斯-马尔科夫移动模型拓展为符合人体移动规律的群组移动模型,提出了面向WBAN的BGMM移动模型;最后,通过仿真比较,说明BGMM移动模型的有效性。2、提出了基于竞争窗口调整的分级策略,研究了多优先级对网络时延的影响,构建了同构节点分级后网络吞吐量的数学模型,以及异构节点多优先级能耗模型。论文阐述了无线体域网MAC层研究现状,以及IEEE802.15.6中对于MAC协议的规定。通过分析WBAN的MAC协议现状及现有标准,比较了基于竞争和预约机制的MAC层信号接入方式,研究了多优先级对WBAN性能的影响,提出了在WBAN中基于竞争窗口划分优先级的策略,研究分析了优先级划分对高优先级节点时延的影响,建立了同构节点多优先级情况下吞吐量的数学模型,以及异构节点多优先级能耗数学模型。3、提出了基于社交理论为基础的SPR路由算法。论文基于体域网特定环境和用户需求,分析无线体域网的具体应用场景及面临的问题。提出基于人类移动模型与社交行为的体域网路由协议,该协议利用社交网络中亲密节点特性进行优化分组,综合考虑下一跳节点的社交特性,包括健壮性、活跃度、可用性、距离等,选择综合最优的节点作为下一跳。论文提出了基于社交网络特性的体域网路由算法SPR,该算法在节点转发初期时延无明显改善,甚至比Epidemic平均时延略长,但随着网络能量消耗,传输延会有明显优势。该算法能够实现高效地对分组信息进行共享与群发,提高传输效率、改善开销冗余,减小能耗。最后通过仿真实验,验证了 SPR的有效性。4、设计实现了面向模特一字步形体姿态训练的原型系统。该系统主要应用场景是专业人士的形体动作培训,原型系统以培训模特的一字步行走姿态为对象,设计了系统整体框架,并对系统的传感器节点模块、汇聚节点模块、实时数据分析模块进行了设计。然后采用基于Arduino平台的Curie Nano模块,初步实现模特一字步行走的动作测量系统,并根据传感器所测得的数据,以资深模特表演人员的一字步行走为标准数据库为参考,对模特表演一字步进行检测判断。