基于扩频技术的无线生理传感器网络节点设计

【摘要】：随着人们生活水平的不断提高，人们对自身健康的关注逐渐加深，无线生理传感器网络节点已经广泛应用于远程医疗、监护、保健等领域，由其组成的无线生理传感器网络监测系统，能够实时监测人体的各项生理指标，将各项数据及时有效地传递给医院或者被监测者家属。目前设计的节点在生理数据传输时安全性低，稳定性较差，抗干扰能力弱。本设计采用扩频通信技术实现无线通信功能，同时结合优势显著的FPGA开发技术、嵌入式处理等技术完成整体节点的设计。 本课题将无线生理传感器网络节点主要分为四个模块进行设计，即传感器模块，无线通信模块，处理器模块，电源模块。在节点硬件设计方面，传感器模块部分主要针对心电、血压、血氧及体温生理参数的采集进行电路设计；无线通信模块部分，本文在FPGA的开发平台Quartus II10.1上进行直序扩频通信系统的数字逻辑电路设计，并在Modelsim SE6.5仿真环境下进行通信系统的整体仿真，以确保无线通信传输的可靠与安全；处理器模块和电源模块部分，主要进行芯片的选型并设计其外围电路。在节点的软件设计方面，本文从方案的可行性及硬件资源的合理利用两方面考虑，设计节点整体工作流程，并采取分而治之方法，对单独功能进行单独软件设计，包括节点整体调度、生理信号数据采集、无线通信程序。 基于直序扩频技术、FPGA开发技术、嵌入式处理等设计的无线生理传感器网络节点，不仅智能化、稳定性好、安全性高、抗干扰能力强，同时在成本及升级方面也有很多优势，对未来远程医疗、健康监护系统的发展起到了积极作用。