體域網環境下的超聲波通信裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種超聲波通信裝置，特別涉及一種體域網環境下的超聲波通信
目.0
【背景技術】
[0002]目前，面向醫療健康的體域網技術多數利用傳感器設備來采集心電、體溫、血壓、血糖等重要生物體征信息，并對所采集的數據進行分析與融合，從而形成集健康預警、遠程醫療、后續診斷等多方位的醫療信息化網絡。面對體域網技術在國家“新醫改”中的重要作用和龐大的市場需求，起著核心作用的體域網無線通信技術無疑成為了下一代移動通信技術研究的熱點方向之一。
[0003]傳統的體域網主要依靠無線電波作為通信媒介進行數據傳輸，但是由于無線電波會產生電磁輻射，所造成的電磁污染勢必會危害人體健康，這與體域網應用于醫療健康的初衷是背道而馳的。此外，復雜環境下多種無線通信技術的互相干擾會導致信號衰減嚴重，甚至無法正常通信，極大地影響了數據通信的可靠性。而且，醫療環境中對于電磁輻射和無線電信號功率有著比較嚴格的要求，這也制約了無線電通信在體域網中的應用。
[0004]因此，在體域網環境下尋找其他傳輸媒介替代無線電波意義重大，是急需解決的體域網無線通信技術之一。
【發明內容】
[0005]本實用新型的目的是在于提供一種應用于體表到體表場景下的體域網環境下的超聲波通信裝置。
[0006]本實用新型提供的體域網環境下的超聲波通信裝置包括發送端和接收端兩個部分，其中發送端和接收端之間以超聲波作為傳輸媒介進行點對點通信;發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。
[0007]發送端上設有采集傳感器。
[0008]電源為高性能鋰電池并設有充電接口。
[0009]微處理器采用低功耗可編程控制器，通過I/O口與通信模塊連接并交互指令。
[0010]通信模塊為信號處理電路，分為發送端信號處理電路和接收端信號處理電路，其中發送端電路包括兩級放大電路、帶通濾波電路，接收端電路包括檢波電路和信號整形電路，通信模塊還連接有LED指示燈，LED指示燈上設有電源指示燈、發送指示燈和接收指示燈。
[0011]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，分為發射探頭和接收探頭兩種。
[0012]本實用新型的工作原理:
[0013]本實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超聲波探頭組成，整體封裝于10Cm*5Cm*3Cm的長方體結構中。印刷電路板裝載電源、微處理器、信號處理電路、LED指示燈，超聲波探頭焊接于電路板一側。整個發明裝置可通過腕帶或者固定夾安裝于體表，配合采集傳感器使用。
[0014]在工作過程中，采集傳感器不斷感知體征數據并通過微處理器判斷數據內容。當產生需要發送的數據時，發送端喚醒微處理器，通過程序控制實現信號的調制，然后由通信模塊對產生的信號進行處理，最后通過超聲波換能器將電磁波信號轉換為超聲波信號向接收端進行發送;當信號到達接收端時，超聲波換能器將超聲波信號轉換為電磁波信號，然后由通信模塊對接收到的信號進行處理，最后通過微處理器對接收信號進行解調與存儲。
[0015]在理想狀態下，體域網需要多個節點共同合作來構成所需的通信網絡。但是由于超聲波是機械波，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，通過平臺擴展功能選取中繼通信模式，以三個節點進行通信為例，每個節點的硬件結構完全相同。通信前I號節點和3號節點下載通信程序，2號節點下載中繼程序。如圖3所示，當I號節點收到信號源數據時將數據封包(DAT)發送給3號節點并啟動定時器(定時器時間約6秒)，若定時器在超時前收到3號節點的應答(ACK)，則表明通信成功;若定時器超時且沒有收到ACK則表明直接通信失敗，進而啟用中繼通信模式;在此模式下，I號節點發送數據包中繼請求(DAT_REL)，2號節點收到DAT_REL后轉發給3號節點，最后3號節點在收到DAT_REL后發送中繼響應(ACK_REL)，ACK_REL通過中繼節點轉發到I號節點，由此完成整個中繼通信過程。
[0016]本實用新型采用超聲波替代無線電波作為傳輸媒介應用于體域網，充分體現了體域網技術在醫療健康領域的應用價值和市場推廣價值。同時利用軟件無線電思想，構造了一個開放性、標準化、模塊化的通信平臺，真正實現了近距離、低功耗、高可靠和生物安全的體域網信息通信。
[0017]本實用新型的有益效果:
[0018](I)本實用新型采用超聲波替代無線電波作為傳輸媒介應用于體域網，避免了電磁輻射對人體健康造成的潛在隱患，且低頻超聲波有益于人體健康，充分體現了體域網技術在醫療健康領域的應用價值和市場推廣價值。此外，由于超聲波不占用無線信道帶寬、不受電磁干擾，極大地提高了復雜環境下數據通信的可靠性，因此在強磁環境中超聲波非常適合應用于體域網短距離通信。
[0019](2)本實用新型利用軟件無線電思想，打破了硬件約束的壁皇，使超聲波發送與接收模塊實現了硬件統一，選用不同軟件模塊即可實現不同通信功能。構造了一個開放性、標準化、模塊化的通信平臺，以便于今后的模塊復制與軟件升級。
[0020](3)本實用新型在數據鏈路層加入了動態重傳協議以提高通信可靠性，并且支持網絡層多點傳輸的應用擴展與協議開發，真正實現了近距離、低功耗、高可靠和生物安全的體域網信息通信。
【附圖說明】
[0021]圖1為本實用新型的結構示意圖。
[0022]圖2為本實用新型所述的超聲波通信裝置的工作過程示意圖。
[0023]圖3為本實用新型所述的超聲波通信裝置的中繼模式原理框圖。
[0024]1、發送端2、接收端3、電源4、微處理器5、通信