可穿戴计算机无线通信模块与组网技术研究

可穿戴计算机无线通信模块与组网技术研究

邓驭坤[1]2003年在《可穿戴计算机无线通信模块与组网技术研究》文中研究说明可穿戴计算机(Wearable Computer)是一类微型或超微型、可穿戴、人机“最佳结合与协同”的新概念微型个人移动计算系统,是计算“以人为本,人机合一”这一理念的必然产物。可穿戴计算机从概念、体系结构、人机关系和交互方式、功能和应用领域以及设计和开发方法等诸多方面都远远超出了传统桌面计算和一般移动计算的范畴,它是一种崭新的计算概念和模式。可穿戴计算机的出现拓展了计算机功能,开辟了新的计算机应用领域,为计算机科学与技术提出了新的课题与挑战。但可穿戴计算机因其自身特性(移动性、可穿戴性)决定了必须依靠无线网络通信技术来作为支撑,帮助其实现在移动环境下的多用户之间的工作协同以及信息的传递与共享。而目前国内对于可穿戴计算机各方面的研究才刚刚展开,对无线网络通信在可穿戴计算机方面的应用的研究并不深入,缺乏一个较为成熟且适用于广泛应用领域的可穿戴计算机无线网络通信的实现方案。同时,与可穿戴计算机无线通信网络相适应的组网技术也并不成熟。基于这种研究背景,本文所做主要工作如下:(1)在收集和阅读大量文献的基础上,系统的研究并总结了可穿戴计算机自身的特性以及由此所决定的对于无线网络通信的需求,分析对比了现有几种无线通信技术的性能特点。(2)在上面所做出的分析和总结基础之上,结合实验室研制的可穿戴计算机Netdaily-III的特殊应用环境,提出了一种适用于可穿戴计算机的无线通信网络的解决方案。(3)针对可穿戴计算机自身的特点,将无线自组网技术引入可穿戴计算机无线通信网络组网技术之中。在收集阅读大量文献的基础上,总结分析了无线自组网的特性、体系结构,安全问题、QoS问题,并且分析对比了当前国际上比较常用的几种无线自组网路由选择算法。(4)结合可穿戴计算机无线网络环境的特点,在对自组网路由选择算法比较分析的基础上,提出了一种适用于可穿戴计算机无线网络的基于混合路由策略的LSR(Link State Routing Protocol)路由协议的框架,它能够根据网络拓扑结构变化的不同程度在先应式和后应式路由策略之间进行自然平滑的切换。同时,LSR引入了两种比较有效路由选择尺度:无线信道优劣度和无线信道生存时间,并能够基于这种路由选择尺度,进行路由信息交换、计算、发现和维护。

朱凌云, 李连杰, 孟春艳[2]2014年在《基于WBAN的多生理参数无线传感及前端组网研究》文中研究说明现有的多生理参数监测系统,其各个传感与采集单元在物理层和数据链路层采用一体机集成模式,不利于多生理参数的穿戴式传感与无线组网,为此提出了基于无线体域网(WBAN)的分离式多生理参数无线传感、采集与前端组网新方法.主要研究了以MSP430为控制核心的低功耗多生理参数传感节点、基于智能手机终端与蓝牙2.0的前端WBAN组网模型、多生理参数远程无线传输网关以及手机终端软件的设计与实现.测试结果表明:基于WBAN的无线传感与组网新方法能够实现多生理参数的无线采集、组网与数据传输,避免了传统多生理参数监测存在的导联线过多、使用不方便、信号信噪比低、用户活动受限等问题.该方法以"穿戴式无线感知+手机远程无线传输"模式,为多生理参数无线监测走向家庭健康监护、为亚健康人群的疾病预警提供了技术支撑.

华波[3]2016年在《基于UPnP和支持多协议的智能家居中间件的研究》文中认为随着物联网的不断发展,物与物之间的连接变得越来越重要,将所有的物体连接起来成为一种趋势。智能家居行业作为物联网的一个重要分支,在近些年的发展也是非常迅速的!家庭网络电子设备已经不再是孤立的设备,为了满足人类生活的需要,人与设备、设备与设备已经需要互相协作与交互。中间件技术已被证明了能够有效地屏蔽各种平台和多种协议之间的差异,能为上层应用程序提供多种通讯机制,减少软件开发者的负担和降低软件开发的成本。为了能够无缝地连接家庭的所有异构网络下的异构设备,本文首先对国内外现有的智能家居中间件进行了研究、对比分析,然后建立了一个智能家居中间件模型MW4SH(Middleware for Smart Home),并对该中间件进行详细的设计与实现。MW4SH是一个面向服务的,支持规则引擎、支持内网穿透和支持多种协议的安全、可靠、稳定和可扩展的软件框架。本文的主要工作包括:(1)研究国内外优秀的智能家居中间件平台,介绍使用的核心技术,并在易操作、互操作、隐私安全、可扩展、容错和节能六个方面进行对比,然后从功能性需求分析和用例分析两方面对智能家居中间件进行需求分析;(2)分别对联网技术、互联互通标准、中间件技术、内网穿透技术与规则引擎进行研究,通过对比分析各种联网技术、互联互通标准和中间件技术的优缺点,得出UPnP标准以及OSGi框架在智能家居中间件领域的优势;(3)基于第2章对六个开源智能家居中间件平台的研究,借鉴学习它们面向服务、模块化开发等核心技术,提出一个包含物理设备层、设备网络层、设备抽象层、适配层、容错检测层、服务层和控制层的智能家居中间件模型MW4SH,然后对各层和各组件进行详细的设计。其中服务层是MW4SH的核心部分,包含事件管理、服务管理、内网穿透、知识库、安全组件和规则引擎六个部分;(4)基于UPnP标准和OSGi框架,对MW4SH进行实现。在设备抽象层中,将设备基于功能进行抽象,并将设备功能进行分类,所有设备都可以由不同类型的功能组合而成。在适配层中,定义了服务接口,对于不同联网方式的设备,只需根据实际需要实现服务接口,便可以将设备接入MW4SH中。在服务管理组件中,将设备分为UPnP设备和Non-UPnP设备,并以服务的形式在中间件中呈现,支持设备发现、设备注销,其中UPnP设备是基于jUPnP库实现的。在事件管理组件中,定义了各种与设备和设备功能相关的事件,并基于OSGi Event Admin发布/订阅机制对事件管理组件进行实现。对于知识库组件,将设备的状态保存在同一个Bundle组件中,并存储在磁盘文件。规则引擎组件是基于Xtext和Xbase的,可以与Java互相调用,为智能家居系统增加了更丰富的智能化。内网穿透组件则将STUN协议作为基础协议,通过智能家居中心服务器作为中介,控制终端与网关可以进行UDP直接通信。最后,本文基于Jetty容器,为MW4SH实现一个包括控制窗台和Web App两种交互方式的控制层。(5)最后,本文对MW4SH在联网与组网、内网穿透和规则引擎叁个方面进行测试和分析,结果证明了该模型的正确性,MW4SH的易操作性、互操作性、安全性和可扩展性等特性。本文基于UPnP标准协议,设计并实现一个支持多协议的智能家居中间件MW4SH,对该中间件的研究,填补了国内在智能家居中间件领域的空白,为我国智能家居的发展提供了有益的借鉴。

参考文献:

[1]. 可穿戴计算机无线通信模块与组网技术研究[D]. 邓驭坤. 重庆大学. 2003

[2]. 基于WBAN的多生理参数无线传感及前端组网研究[J]. 朱凌云, 李连杰, 孟春艳. 西南师范大学学报(自然科学版). 2014

[3]. 基于UPnP和支持多协议的智能家居中间件的研究[D]. 华波. 华南理工大学. 2016

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