融合跌倒检测的远程医疗监护网关系统的研究与设计

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随着无线通信技术、传感技术及传感器硬件技术的不断发展,无线传感网络在各个领域的应用更加广泛,作用也更突出。近年来,无线传感网络广泛的应用在了各种领域,比如环境监测、工业监测、地理及医疗等等。而网关做为整个应用系统重要的组成部分,面对着传感器应用系统相关技术不断的创新和发展,传统的网关也面临越来越多的问题。在智能家居领域、工业应用和环境监测等领域的网关,主要的功能概括为智能控制和路由。随着应用的广泛,为了在专业的领域提供更好的服务,网关应用创新成为了近年来研究的热点。传统的网关,虽然具备基本的连接异构网络的功能,但是应用在不同领域智能网关的创新工作却不多见。本文提出了在传统远程医疗网关的基础上融合了跌倒检测算法的智能网关。对具有跌倒检测的智能网关的提出本文主要做了如下的工作:分析和研究了目前国内外远程医疗监护的应用以及远程医疗监护系统中网关的发展。由于通信网络技术、传感器硬件技术的发展,对作为连接不同网络的中间设备的网关也提出了更多的要求。本文针对传统网关的缺点,研究并提出了远程医疗监护系统智能网关新的设计思路,将具备跌倒检测和重要生理特征检测的功能融合到网关中。提出改进的基于加速度特征的跌倒检测算法,考虑到对因心血管等疾病引起的跌倒检测危险情况的识别的重要性。本文提出了一种智能的跌倒检测算法,该算法能够实时检测到跌倒事件的发生并且可对因心血管疾病引起的跌倒进行详细报警。该算法通过对便携传感器采集的人体日常活动中三轴方向上加速度值计算和判断,检测跌倒事件的发生。再通过对跌倒前的心电信号和血压值分析,识别出因心血管疾病的跌倒,对跌倒原因进行明确为对跌倒者的救护进行有效的指导。通过与另一种基于加速度特征跌倒检测算法对比,验证了该算法可行性和准确率。最后,本文给出网关主要功能的模块化设计。主要实现了协议转换功能、地址映射功能、数据处理功能、网关应用管理平台命令生成等主要功能。对ZigBee协议数据包和GPRS数据包格式进行了仿真,另外定义网关内部数据格式。最后给出了主要模块内子功能的函数定义和仿真结果,验证了提出的融合跌倒检测和多生理特征检测的智能网关的可行性。
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