軀幹傳感器網絡自適應管理裝置及決策方法
2023-07-25 10:06:56
專利名稱：軀幹傳感器網絡自適應管理裝置及決策方法
技術領域：
本發明涉及的是一種醫療監護技術領域的裝置及其方法，具體是一種軀幹傳感器網絡自適應管理裝置及決策方法。
背景技術：
醫學監護技術目前可以分為兩類，一類是指在醫院內有職業醫生或者專業技術人員使用的專門的儀器，對病人進行生命指標的監護；另外一類是在普通人員的家庭內或者在戶外，由病人本身或者病人家屬使用家庭醫療監護系統對病人進行監護，監護所得到的生命指標由病人本身或家屬經過醫生的指點進行分析，並適當反饋給相關醫生。醫學臨床監護技術大多數是使用那個特殊的傳感器、處理器將病人各種生命體徵通過有線或者無線技術傳遞至監控端。家庭醫療監護系統也是使用多功能醫療監護儀監護病人的各種生命體徵。目前醫院所使用的監護方法，大多使用固定的醫療監護儀，用連接設備將傳感器探頭連接在病人與監護設備之間進行信號的傳遞。複雜的設備，眾多的連線，對於病人會造成心理上的壓力和緊張情緒，直接影響病人身體狀況，使得診斷所得到的數據與真實值有一定的差距，對於醫生，繁瑣的操作不但會耽誤最佳診治時機，當不慎由於設備上的誤差或者操作上的失誤，都有可能給病情診治帶來巨大的影響，甚至不可彌補的損失，因此給病人和醫療監護人員都帶來不便，影響了病情的診斷。在無線傳感器網絡中，傳感器節點通常是由電池來供電的，眾所周知，乾電池的電量是有限的，因此，能量控制是無線傳感器網絡設計的一個重要方面。以及有限的電量用來儘可能長的時間內為系統服務，同樣有助於用戶的其他活動不受幹擾，這對於無線節點來說，是至關重要的。無線身體傳感器，能量消耗主要在於數據傳輸以及檢測用戶的身體特徵數據。現有的無線傳感器節點通常都是專門的傳感器節點，造價昂貴，設計複雜，而普通的傳感器節點由於其自身的結構簡單，可用的資源非常有限，無法實現之前各種複雜的方法的設計要求，因此也造成了之前的發明設計比較昂貴，嚴重影響了在醫療檢測領域的無線傳感器網絡的應用。安全對於無線身體傳感器網絡來說也是至關重要的，對絕大多數患者來說，他們的健康信息數據是不希望洩露出去的，而無線網絡的傳輸對外是開放的，非法的請求同樣有可能訪問到用戶的數據信息，這些使我們不希望看到的，因此，防止未授權用戶訪問數據信息的機制是必須的。經過對現有技術的檢索發現，中國申請號200780006^5. 1，
公開日2009_3_18，公開了一種「無線身體傳感器網絡」，該技術中記載了一種用於連續測量ECG、Sp02、心率、血壓等的通信裝置，尤其是適用於用作穿戴的無線身體傳感器網絡的設計。但是該發明沒有安全保障的機制，無線的信息傳輸對於用戶來說，是不可信任的，而且在不同的狀況下不能自動做出改變，必須人為重新載入程序。
發明內容
本發明針對現有技術存在的上述不足，提供一種軀幹傳感器網絡自適應管理裝置及決策方法，該系統採用一般的傳感器節點(micaz，telos)，進行決策的動態管理、節點能量的控制、數據通信安全認證，利用高頻率的無線通信傳輸系統將不同的模塊連接起來，使他們能夠傳遞必要的數據，減少監護設備與醫療傳感器之間的連線，以及還通過自動的決策調控來實現延長整個系統有限的電量的使用時間，使用戶可以更長的時間內自由活動， 其次，本發明另外的優點在於，不同的情況下傳感器不必重新載入程序就可以改變決策的方法，這是之前的傳感器檢測系統所不支持的，這樣就省去了很多的開銷，同時也方便了家庭用戶在家裡使用本系統，不必頻繁的重新載入程序。本發明是通過以下技術方案實現的本發明涉及一種軀幹傳感器網絡自適應管理裝置，包括附著在表面或植入體內的若干個傳感器節點以及通過無線網絡連接的控制器，其中所述的傳感器節點為溫度傳感器、重力感應傳感器或溼度傳感器；所述的無線網絡是指傳感器節點之間，傳感器節點與控制器之間的遵循 802. 15. 4協議的無線傳輸網絡；所述的控制器採用具有處理器的掌上電腦或智慧型手機實現，該控制器包括權限管理單元、內部解釋器和授權解釋器，其中內部解釋器接收來自傳感器內部的事件，授權解釋器模塊則接收來自外部節點的事件。本發明涉及上述裝置的決策方法，包括以下步驟第一步、初始化所有的節點、密鑰、控制器的節點列表。第二步、權限管理單元對請求權限進行驗證，具體過程如下2. 1)初始化階段，每個節點產生一個密鑰；2. 2)然後通過公式計算出共享密鑰；2. 3)每個幾點從控制器獲取分組密鑰，同時也將自己的共享密鑰上傳到控制器；2.4)控制器創建一個成員列表，將節點的ID，角色和分享密鑰存儲其中，並將這個表按組廣播出去，使每個組成員都能收到本組的成員列表；2. 5)每對節點通過這個列表信息計算出相互之間的對共享密鑰；2.6)當節點有請求時，請求節點就在發送給目標節點的消息中提供他的 信息；2. 7)授權管理單元隨後判斷請求節點是否具有這個ID，以及是否擔當這個角色；第三步、當有請求到來時，請求管理會首先查詢當前的請求事件是內部事件還是外部事件。第四步、當是內部事件時，就將該事件請求遞交給內部解釋器來處理，噹噹前事件是外部事件，那麼請求管理器會將該請求遞交給授權管理模塊，並跳到第五步。第五步、內部解釋器查找決策存儲單元，當找到與該事件相匹配的決策就執行相應的動作，否則拋棄。第六步、當授權管理模塊返回是，請求管理會將該事件請求傳給授權解釋器來處理，當返回否，則將該事件捨棄。
第七步、授權解釋器查詢相應的決策列表，當找到匹配的決策就執行相應的動作， 否則拋棄，具體包括以下步驟6. 1)請求管理單元收到外部的事件之後，將其送交給授權管理單元；6. 2)授權管理單元對外部事件的請求進行權限驗證，當可以獲得授權，就將該事件將通過ft^cessRequest接口被遞交給授權解釋器；6. 3)授權解釋器然後查找與該事件匹配的決策，當某一個決策與該事件匹配，授權解釋器會查看當前的情況與該決策是否相符，當相符，就執行相應的動作，否則，繼續查找。
圖1是本發明的結構圖。圖2是本發明的系統結構圖。
具體實施例方式下面對本發明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護範圍不限於下述的實施例。實施例如圖1和圖2所示，本實施例涉及一種軀幹傳感器網絡3自適應管理裝置，包括 附著在表面或植入體內的若干個傳感器節點1以及通過無線網絡3連接的控制器2，其中所述的傳感器節點1為溫度傳感器、重力感應傳感器或溼度傳感器；所述的無線網絡3是指傳感器節點1之間，傳感器節點1與控制器2之間的遵循 802. 15. 4協議的無線傳輸網絡3 ；所述的控制器2採用具有處理器的掌上電腦或智慧型手機實現，該控制器2包括權限管理單元4、內部解釋器5和授權解釋器6，其中內部解釋器5接收來自傳感器內部的事件，授權解釋器6模塊則接收來自外部節點的事件。本發明涉及上述裝置的決策方法，包括以下步驟第一步、初始化所有的節點、密鑰、控制器2的節點列表。第二步、權限管理單元4對請求權限進行驗證，具體過程如下2. 1)初始化階段，每個節點產生一個密鑰；2. 2)然後通過公式計算出共享密鑰；2. 3)每個幾點從控制器2獲取分組密鑰，同時也將自己的共享密鑰上傳到控制器 2 ；2. 4)控制器2創建一個成員列表，將節點的ID，角色和分享密鑰存儲其中，並將這個表按組廣播出去，使每個組成員都能收到本組的成員列表；2. 5)每對節點通過這個列表信息計算出相互之間的對共享密鑰；2.6)當節點有請求時，請求節點就在發送給目標節點的消息中提供他的 信息；2. 7)授權管理單元隨後判斷請求節點是否具有這個ID，以及是否擔當這個角色；
第三步、當有請求到來時，請求管理會首先查詢當前的請求事件是內部事件還是外部事件。第三步、當是內部事件時，就將該事件請求遞交給內部解釋器5來處理，噹噹前事件是外部事件，那麼請求管理器會將該請求遞交給授權管理模塊，並跳到第五步。第四步、內部解釋器5查找決策存儲單元，當找到與該事件相匹配的決策就執行相應的動作，否則拋棄。第五步、當授權管理模塊返回是，請求管理會將該事件請求傳給授權解釋器6來處理，當返回否，則將該事件捨棄。第六步、授權解釋器6查詢相應的決策列表，當找到匹配的決策就執行相應的動作，否則拋棄，具體包括以下步驟6. 1)請求管理單元收到外部的事件之後，將其送交給授權管理單元；6. 2)授權管理單元對外部事件的請求進行權限驗證，當可以獲得授權，就將該事件將通過ProcessRequest接口被遞交給授權解釋器6 ；6. 3)授權解釋器6然後查找與該事件匹配的決策，當某一個決策與該事件匹配， 授權解釋器6會查看當前的情況與該決策是否相符，當相符，就執行相應的動作，否則，繼續查找。
權利要求
1.一種軀幹傳感器網絡自適應管理裝置，其特徵在於，包括附著在表面或植入體內的若干個傳感器節點以及通過無線網絡連接的控制器，其中所述的傳感器節點為溫度傳感器、重力感應傳感器或溼度傳感器； 所述的無線網絡是指傳感器節點之間，傳感器節點與控制器之間的遵循802. 15. 4協議的無線傳輸網絡；所述的控制器採用具有處理器的掌上電腦或智慧型手機實現。
2.根據權利要求1所述的軀幹傳感器網絡自適應管理裝置，其特徵是，所述的控制器包括權限管理單元、內部解釋器和授權解釋器，其中內部解釋器接收來自傳感器內部的事件，授權解釋器模塊則接收來自外部節點的事件。
3.一種根據上述任一權利要求所述裝置的決策方法，其特徵在於，包括以下步驟 第一步、初始化所有的節點、密鑰、控制器的節點列表；第二步、權限管理單元對請求權限進行驗證；第三步、當有請求到來時，請求管理會首先查詢當前的請求事件是內部事件還是外部事件；第三步、當是內部事件時，就將該事件請求遞交給內部解釋器來處理，噹噹前事件是外部事件，那麼請求管理器會將該請求遞交給授權管理模塊，並跳到第五步；第四步、內部解釋器查找決策存儲單元，當找到與該事件相匹配的決策就執行相應的動作，否則拋棄；第五步、當授權管理模塊返回是，請求管理會將該事件請求傳給授權解釋器來處理，當返回否，則將該事件捨棄；第六步、授權解釋器查詢相應的決策列表，當找到匹配的決策就執行相應的動作，否則拋棄。
4.根據權利要求3所述的決策方法，其特徵是，所述的第二步包括以下步驟 2. 1)初始化階段，每個節點產生一個密鑰；2. 2)然後通過公式計算出共享密鑰；2. 3)每個幾點從控制器獲取分組密鑰，同時也將自己的共享密鑰上傳到控制器； 2. 4)控制器創建一個成員列表，將節點的ID，角色和分享密鑰存儲其中，並將這個表按組廣播出去，使每個組成員都能收到本組的成員列表；2. 5)每對節點通過這個列表信息計算出相互之間的對共享密鑰；2. 6)當節點有請求時，請求節點就在發送給目標節點的消息中提供他的 信息；2. 7)授權管理單元隨後判斷請求節點是否具有這個ID，以及是否擔當這個角色。
5.根據權利要求3所述的決策方法，其特徵是，所述的第六步包括以下步驟6.1)請求管理單元收到外部的事件之後，將其送交給授權管理單元；6. 2)授權管理單元對外部事件的請求進行權限驗證，當可以獲得授權，就將該事件將通過ProcessRequest接口被遞交給授權解釋器；6. 3)授權解釋器然後查找與該事件匹配的決策，當某一個決策與該事件匹配，授權解釋器會查看當前的情況與該決策是否相符，當相符，就執行相應的動作，否則，繼續查找。
全文摘要
一種醫療監護技術領域的軀幹傳感器網絡自適應管理裝置及決策方法，該系統包括附著在表面或植入體內的若干個傳感器節點以及通過無線網絡連接的控制器，所述的傳感器節點為溫度傳感器、重力感應傳感器或溼度傳感器；所述的無線網絡是指傳感器節點之間，傳感器節點與控制器之間的遵循802.15.4協議的無線傳輸網絡；所述的控制器採用具有處理器的掌上電腦或智慧型手機實現。本發明通過自動的決策調控來實現延長整個系統有限的電量的使用時間，傳感器不必重新載入程序就可以改變決策的方法。
文檔編號H04L29/08GK102271149SQ20111008743
公開日2011年12月7日 申請日期2011年4月8日 優先權日2011年4月8日
發明者朱燕民 申請人:上海交通大學