面向运动康复的可穿戴式无线传感网系统设计与实现

摘要

随着现代社会老龄化速度的加快，因中风等疾病造成的肢体运动功能障碍的患者也在逐年增多。现代神经康复医学及其临床研究结果表明，通过科学的康复训练可以在一定程度上恢复其受损的肢体运动功能。在整个康复训练过程中，医师需对患者的身体状态和训练效果进行实时监测和评估，以便制定或调整后续康复训练方案。在研究传统康复监测与评价方法的基础上，论文运用无线传感网技术设计了一套面向运动康复的监测系统。论文主要研究内容如下：
　　首先，根据运动康复监测系统需求，对进行运动康复训练过程中的患者进行运动轨迹监测，以判断其是否按照运动康复训练方案进行训练；在训练过程中，实时监测患者的生理参数，以判断其在训练过程中的身体状态，从而判断运动康复训练方案的有效性和合理性；
　　其次，根据无线传感网系统需求，设计合理的无线传感器节点与网关。选择满足系统时延和精度的传感器，要求实现各项生理参数的监测，同时考虑传感器节点的尺寸和重量，尽量使节点小型化、微型化；选择合适的控制芯片和通信芯片，实现系统的逻辑控制和网络的正常通信；根据电磁波在人体周围的传播特性，选择或设计合适的拓扑结构和通信协议；绘制满足高效率、高传输率、防干扰等要求的传感器终端节点、网关节点的电路图、PCB及FPC；选择满足系统通讯方式的网关芯片，并设计合理的网关结构及PCB。
　　再次，编写满足需求的数据处理算法程序，可以对生理参数进行特征提取，并与无线传感网嵌入式系统相结合。开发远端监测软件和基于Android系统的近端监测软件。软件要求具有良好的操作界面、合理有效的数据处理算法、完善的各项功能（通信、数据显示等）等。
　　最后，对各个子系统进行单独调试及总体系统联调，对实验者进行了生理参数监测实验。实验结果表明，整个系统具有适用性和可靠性，能够满足运动功能康复训练过程中，医师对患者生理参数实时监测的需要。

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第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 论文主要研究内容及组织结构

第二章 系统方案设计

2.1 功能需求

2.2 方案设计

2.3 本章小结

第三章 运动康复监测系统终端节点设计

3.1 引言

3.2 运动位置终端节点设计

3.3 心电终端节点设计

3.4 肌电终端节点设计

3.5 体温终端节点设计

3.6 终端节点TinyOS系统设计

3.7 本章小结

第四章 运动康复监测软件系统设计

4.1 引言

4.2 近端监测软件系统设计

4.3 远端监测软件系统设计

4.4 本章小结

第五章 系统测试

5.1 引言

5.2 心电终端节点测试

5.3 肌电终端节点测试

5.4 体温节点测试

5.5 运动位置节点测试

5.6 系统整体性能测试

5.7 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 工作总结

6.2 系统展望

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间申请的专利

附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目

附录3 程序清单

致谢