模塊
[0025]6、超聲波換能器7、采集傳感器8、LED指示燈。
【具體實(shí)施方式】
[0026]請(qǐng)參閱圖1、圖2和圖3所示:
[0027]本實(shí)用新型提供的體域網(wǎng)環(huán)境下的超聲波通信裝置包括發(fā)送端I和接收端2兩個(gè)部分，其中發(fā)送端I和接收端2之間以超聲波作為傳輸媒介進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信;發(fā)送端I和接收端2塊均包括電源3、微處理器4、通信模塊5和超聲波換能器6，微處理器4與通信模塊5相連接，通信模塊5與超聲波換能器6相連接，電源3為微處理器4、通信模塊5和超聲波換能器6提供電力。
[0028]發(fā)送端I上設(shè)有采集傳感器7。
[0029]電源3為高性能鋰電池并設(shè)有充電接口。
[0030]微處理器4采用低功耗可編程控制器，通過(guò)I/O口與通信模塊5連接并交互指令。
[0031]通信模塊5為信號(hào)處理電路，分為發(fā)送端信號(hào)處理電路及接收端信號(hào)處理電路，其中發(fā)送端電路包括兩級(jí)放大電路、帶通濾波電路，接收端電路包括檢波電路和信號(hào)整形電路，通信模塊5還連接有LED指示燈8，LED指示燈8上設(shè)有電源指示燈、發(fā)送指示燈和接收指示燈。
[0032]超聲波換能器6為低功耗圓柱體壓電陶瓷傳感器，工作頻率40kHZ，分為發(fā)射探頭和接收探頭兩種。
[0033]本實(shí)用新型的工作原理:
[0034]本實(shí)用新型提供的超聲波通信裝置主要由一塊印刷電路板與兩個(gè)超聲波探頭組成，整體封裝于10Cm*5Cm*3Cm的長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)中。印刷電路板裝載電源3、微處理器4、信號(hào)處理電路、LED指示燈8，超聲波探頭焊接于電路板一側(cè)。整個(gè)發(fā)明裝置可通過(guò)腕帶或者固定夾安裝于體表，配合采集傳感器7使用。
[0035]在工作過(guò)程中，采集傳感器7不斷感知體征數(shù)據(jù)并通過(guò)微處理器4判斷數(shù)據(jù)內(nèi)容。當(dāng)產(chǎn)生需要發(fā)送的數(shù)據(jù)時(shí)，發(fā)送端I喚醒微處理器4，通過(guò)程序控制實(shí)現(xiàn)信號(hào)的調(diào)制，然后由通信模塊5對(duì)產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行處理，最后通過(guò)超聲波換能器6將電磁波信號(hào)轉(zhuǎn)換為超聲波信號(hào)向接收端2進(jìn)行發(fā)送;當(dāng)信號(hào)到達(dá)接收端2時(shí)，超聲波換能器6將超聲波信號(hào)轉(zhuǎn)換為電磁波信號(hào)，然后由通信模塊5對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行處理，最后通過(guò)微處理器4對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行解調(diào)與存儲(chǔ)。
[0036]在理想狀態(tài)下，體域網(wǎng)需要多個(gè)節(jié)點(diǎn)共同合作來(lái)構(gòu)成所需的通信網(wǎng)絡(luò)。但是由于超聲波是機(jī)械波，通信范圍受制于角度與距離等因素，不能完全滿足人體通信的多種傳輸需求。因此，通過(guò)平臺(tái)擴(kuò)展功能選取中繼通信模式，以三個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信為例，每個(gè)節(jié)點(diǎn)的硬件結(jié)構(gòu)完全相同。通信前I號(hào)節(jié)點(diǎn)和3號(hào)節(jié)點(diǎn)下載通信程序，2號(hào)節(jié)點(diǎn)下載中繼程序。如圖3所示，當(dāng)I號(hào)節(jié)點(diǎn)收到信號(hào)源數(shù)據(jù)時(shí)將數(shù)據(jù)封包(DAT)發(fā)送給3號(hào)節(jié)點(diǎn)并啟動(dòng)定時(shí)器(定時(shí)器時(shí)間約6秒)，若定時(shí)器在超時(shí)前收到3號(hào)節(jié)點(diǎn)的應(yīng)答(ACK)，則表明通信成功;若定時(shí)器超時(shí)且沒(méi)有收到ACK則表明直接通信失敗，進(jìn)而啟用中繼通信模式;在此模式下，I號(hào)節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)包中繼請(qǐng)求(DAT_REL)，2號(hào)節(jié)點(diǎn)收到DAT_REL后轉(zhuǎn)發(fā)給3號(hào)節(jié)點(diǎn)，最后3號(hào)節(jié)點(diǎn)在收到DAT_REL后發(fā)送中繼響應(yīng)(ACK_REL)，ACK_REL通過(guò)中繼節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)到I號(hào)節(jié)點(diǎn)，由此完成整個(gè)中繼通信過(guò)程。
[0037]本實(shí)用新型采用超聲波替代無(wú)線電波作為傳輸媒介應(yīng)用于體域網(wǎng)，充分體現(xiàn)了體域網(wǎng)技術(shù)在醫(yī)療健康領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值和市場(chǎng)推廣價(jià)值。同時(shí)利用軟件無(wú)線電思想，構(gòu)造了一個(gè)開(kāi)放性、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的通信平臺(tái)，真正實(shí)現(xiàn)了近距離、低功耗、高可靠和生物安全的體域網(wǎng)信息通信。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種體域網(wǎng)環(huán)境下的超聲波通信裝置，其特征在于:包括發(fā)送端和接收端兩個(gè)部分，其中發(fā)送端和接收端之間以超聲波作為傳輸媒介進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信;發(fā)送端和接收端均包括電源、微處理器、通信模塊和超聲波換能器，微處理器與通信模塊相連接，通信模塊與超聲波換能器相連接，電源為微處理器、通信模塊和超聲波換能器提供電力。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的體域網(wǎng)環(huán)境下的超聲波通信裝置，其特征在于:所述的發(fā)送端上設(shè)有采集傳感器。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的體域網(wǎng)環(huán)境下的超聲波通信裝置，其特征在于:所述的電源為高性能鋰電池并設(shè)有充電接口。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的體域網(wǎng)環(huán)境下的超聲波通信裝置，其特征在于:所述的微處理器采用低功耗可編程控制器，通過(guò)I/O 口與通信模塊連接并交互指令。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的體域網(wǎng)環(huán)境下的超聲波通信裝置，其特征在于:所述的通信模塊為信號(hào)處理電路，分為發(fā)送端信號(hào)處理電路及接收端信號(hào)處理電路，其中發(fā)送端電路包括兩級(jí)放大電路、帶通濾波電路，接收端電路包括檢波電路和信號(hào)整形電路，通信模塊還連接有LED指示燈，LED指示燈上設(shè)有電源指示燈、發(fā)送指示燈和接收指示燈。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的體域網(wǎng)環(huán)境下的超聲波通信裝置，其特征在于:所述的超聲波換能器為低功耗圓柱體壓電陶瓷傳感器，工作頻率40kHZ，分為發(fā)射探頭和接收探頭兩種。
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種體域網(wǎng)環(huán)境下的超聲波通信裝置，包括發(fā)送端和接收端兩個(gè)部分，其中發(fā)送端和接收端之間以超聲波作為傳輸媒介進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信；發(fā)送端和接收端均包括電源、微處理器、通信模塊和超聲波換能器，微處理器與通信模塊相連接，通信模塊與超聲波換能器相連接，電源為微處理器、通信模塊和超聲波換能器提供電力。發(fā)送端上設(shè)有采集傳感器。電源為高性能鋰電池并設(shè)有充電接口。有益效果：在強(qiáng)磁環(huán)境中超聲波非常適合應(yīng)用于體域網(wǎng)短距離通信。構(gòu)造了一個(gè)開(kāi)放性、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的通信平臺(tái)，以便于今后的模塊復(fù)制與軟件升級(jí)。真正實(shí)現(xiàn)了近距離、低功耗、高可靠和生物安全的體域網(wǎng)信息通信。
【IPC分類(lèi)】A61B5/00, H04B13/00, H04B11/00, G08C23/02
【公開(kāi)號(hào)】CN205121878
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520923671
【發(fā)明人】楊永健, 王帆, 劉文彬
【申請(qǐng)人】吉林大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年3月30日
【申請(qǐng)日】2015年11月19日