CN112261608A - 通过人体进行信号传输的体域网同步方法、系统及终端 - Google Patents

通过人体进行信号传输的体域网同步方法、系统及终端 Download PDF

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CN112261608A CN202011039127.6A CN202011039127A CN112261608A CN 112261608 A CN112261608 A CN 112261608A CN 202011039127 A CN202011039127 A CN 202011039127A CN 112261608 A CN112261608 A CN 112261608A
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Abstract

本发明提供了一种通过人体进行信号传输的体域网同步方法、系统及终端，所述方法包括由每一所述可穿戴生物传感器设备执行的以下步骤：从人体皮肤接收电压信号，所述电压信号包括由所述同步服务终端输出到人体皮肤的预设频率信号，且多个按预设时间相间隔的预设频率信号构成一个同步信号组；在连续接收的多个预设频率信号之间的时间间隔与同一同步信号组中的预设时间间隔一致时，确认接收的预设频率信号为有效同步信号；根据所述有效同步信号调整上传的人体生命体征参数中的同步标记。本发明可减小无线同步信号的接收时间和处理机制引起的时间估计误差，对主传感器单元设计依赖性较小。

Description

通过人体进行信号传输的体域网同步方法、系统及终端
技术领域
本发明涉及无线体域网领域，更具体地说，涉及一种通过人体进行信号传输的体域网同步方法、系统及终端。
背景技术
随着无线通信技术、可穿戴生物传感器设备技术的快速发展，可穿戴生物传感器设备从理论走向实际应用。通过可穿戴生物传感器设备，可采集各类人体生命体征参数，例如脉搏、血压、体温、血氧、呼吸等，以作为人体健康状态诊断所用。
在穿戴式人体生命体征参数监测中，经常需要多个传感器协同工作，共同计算出临床诊断需要的目标参数。例如基于PPG(Pulse wave velocity，脉搏波波速)的连续血压测量就往往需要测量多个PPG和/或ECG(electrocardiogram，心电图)参数，如图1所示。
上述多传感器协同的系统往往需要不同的传感器佩戴在身体的不同部位，为了让使用者感到舒适、美观，各个传感器之间需要通过无线通讯方式进行连接形成体域网(BodyArea Network，BAN)，并通过体域网获取各个传感器采集的参数，以进行协同计算；另一方面，为了确保多个传感器的参数协同计算的可靠性，各个传感器之间需要参考相同的时间坐标且减小样本的时间误差。
目前，体域网内传感器网络时间同步，主要通过时间同步协议在传感器节点之间传送同步数据包。例如，参考广播同步机制(RBS)，其通过从参考时钟节点向不同传感器节点发送同步消息包广播，从而消除参考节点端由于发送时间和访问时间引入的误差；传感器网络时间同步协议(TPSN)则是从参考节点向不同传感器节点发送独立的时间同步包，并根据应答包估计传感器节点的时钟偏移。然而，上述参考广播同步机制的时间估计受传感器节点接收时间和处理机制的影响，传感器网络时间同步协议则并不能完全消除发送时间、访问时间、接收时间等的影响，而这些环节又受到网络环境，程序逻辑等影响，从而影响时间估计的精度。另外，上述方案往往对传感器实现有较高的依赖性，传感器逻辑需要实现相关同步协议。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对上述体域网内传感器网络时间同步精度不足、对传感器依赖程度较高的问题，提供一种通过人体进行信号传输的体域网同步方法、系统及同步服务终端。
本发明解决上述技术问题的技术方案是，提供一种通过人体进行信号传输的体域网同步方法，所述体域网包括同步服务终端和多个可穿戴生物传感器设备，所述方法包括由每一所述可穿戴生物传感器设备执行的以下步骤：
从人体皮肤接收电压信号，所述电压信号包括由所述同步服务终端输出到人体皮肤的预设频率信号，且多个按预设时间相间隔的预设频率信号构成一个同步信号组；
检测所述电压信号中的预设频率信号，并在连续检测获得的多个预设频率信号之间的时间间隔与同一同步信号组中的预设时间间隔一致时，确认接收的预设频率信号为有效同步信号；
根据所述有效同步信号调整上传的人体生命体征参数中的同步标记。
优选地，每一同步信号组中按预设时间相间隔的多个预设频率信号满足以下条件：相邻两个所述预设频率信号之间的间隔时间各不相同。
优选地，所述同步标记包括所述预设频率信号在同步信号组中的序号，所述方法还包括：
所述可穿戴生物传感器设备将包含有同步标记的人体生命体征参数上传到同步服务终端，并由所述同步服务终端在每一可穿戴生物传感器设备上传的人体生命体征参数中的同步标记具有相同序号时，确认所有可穿戴生物传感器设备完成同步；
所述可穿戴生物传感器设备直接或通过所述同步服务终端将人体生命体征参数发送到数据处理终端，使所述数据处理终端在所述同步服务终端确认所有可穿戴生物传感器设备完成同步时，判断所述同步服务终端上传的人体生命体征参数是否完整，并在确认所述人体生命体征参数完整时，将所有人体生命体征参数映射到同一时间坐标中。
优选地，所述检测所述电压信号中的预设频率信号，包括：从所述电压信号中获取幅值与比较阈值相适配的信号，并从所述幅值与比较阈值相适配的信号中获取所述预设频率信号；
所述方法还包括由每一所述可穿戴生物传感器设备执行的以下步骤：自动调整所述比较阈值，使所述电压信号中被检测到的预设频率信号最完整。
优选地，所述可穿戴生物传感器设备包括主传感器单元和与所述主传感器单元电性连接的同步信号接收单元，且所述可穿戴生物传感器设备通过所述同步信号接收单元从人体皮肤接收所述预设频率信号，并转发所述预设频率信号至所述主传感器单元，以及通过所述主传感器单元在连续接收的多个预设频率信号之间的时间间隔与同一同步信号组中的预设时间间隔一致时，确认接收的预设频率信号为有效同步信号，并根据所述有效同步信号调整上传的人体生命体征参数中的同步标记；
所述方法还包括：
所述可穿戴生物传感器设备的主传感器单元在满足预设条件时，向相连的同步信号接收单元发送使能信号；
所述同步信号接收单元在接收到所述使能信号时进入工作状态，且所述同步信号接收单元仅在工作状态接收所述同步服务终端发送的预设频率信号。
本发明实施例还提供一种通过人体进行信号传输的体域网同步系统，所述系统包括同步服务终端和多个可穿戴生物传感器设备，且所述同步服务终端包括同步信号发送单元，所述可穿戴生物传感器设备包括主传感器单元和与所述主传感器单元电性连接的同步信号接收单元，其中：
所述同步信号发送单元，用于向人体皮肤输出至少一个同步信号组，且每一同步信号组包括按预设时间相间隔的多个预设频率信号；
所述同步信号接收单元，用于从人体皮肤接收所述预设频率信号，并将接收的预设频率信号发送到所述主传感器单元；
所述主传感器单元，用于在连续接收的多个预设频率信号之间的时间间隔与同一同步信号组中的预设时间间隔一致时，确认接收的预设频率信号为有效同步信号，并根据所述有效同步信号调整上传的人体生命体征参数中的同步标记。
优选地，每一同步信号组中按预设时间相间隔的多个预设频率信号满足以下条件：相邻两个所述预设频率信号之间的间隔时间各不相同；所述同步标记包括所述预设频率信号在同步信号组中的序号；
所述同步服务终端还包括体征参数收发单元，且所述体征参数收发单元用于接收所述可穿戴生物传感器设备上传的人体生命体征参数，并在每一可穿戴生物传感器设备上传的人体生命体征参数中的同步标记具有相同序号时，向数据处理终端上传所有可穿戴生物传感器设备完成时间同步，并由所述数据处理终端将所有人体生命体征参数映射到同一时间坐标中。
优选地，所述主传感器单元在满足预设条件时，向相连的同步信号接收单元发送使能信号；
所述同步信号接收单元在接收到所述使能信号时进入工作状态，且所述同步信号接收单元仅在工作状态接收所述同步服务终端发送的预设频率信号。
本发明实施例还提供一种同步服务终端，包括同步信号发送单元，所述同步信号发送单元用于向人体皮肤输出至少一个同步信号组，且每一同步信号组包括按预设时间相间隔的多个预设频率信号。
优选地，每一同步信号组中按预设时间相间隔的多个预设频率信号满足以下条件：相邻两个所述预设频率信号之间的间隔时间各不相同。
本发明的通过人体进行信号传输的体域网同步方法、系统及终端，通过人体传递多个按预设时间相间隔的预设频率信号，无需对载波信号进行调制和解调即可实现可穿戴生物传感器设备之间的时间同步，从而降低可穿戴生物传感器设备中采样时钟的精度要求，对主传感器单元设计依赖性较小。
附图说明
图1是现有穿戴式人体生命体征参数监测的示意图；
图2是本发明实施例提供的通过人体进行信号传输的体域网同步方法的流程示意图；
图3是本发明实施例提供的通过人体进行信号传输的体域网同步方法中同步信号组的示意图；
图4是本发明实施例提供的通过人体进行信号传输的体域网同步方法中唤醒同步信号接收单元的流程示意图；
图5是本发明实施例提供的通过人体进行信号传输的体域网同步方法中确认可穿戴生物传感器设备是否完成时间同步的流程示意图；
图6是本发明实施例提供的通过人体进行信号传输的体域网同步方法中数据处理终端处理人体生命体征数据的流程示意图；
图7是本发明实施例提供的体域网传感器同步系统的示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明可应用于体域网，该体域网包括多个可穿戴生物传感器设备以及一个同步服务终端，其中同步服务终端可以为一个独立的、可向人体皮肤输出预设频率电压的设备(例如可佩戴到人体)，此外，该同步服务终端也可以集成到其中一个可穿戴生物传感器设备(例如手环)。每一可穿戴生物传感器设备可佩戴到人体，并包括主传感器单元和同步信号接收单元，其中主传感器单元用于检测人体生命体征参数，例如脉搏、血压、体温、血氧、呼吸等，其具体可包括MCU(Micro Control Unit，微控制单元)；同步信号接收单元检测人体皮肤电压。
在本发明的实施例中，同一可穿戴生物传感器设备的主传感器单元和同步信号接收单元之间通过导线电性连接，即主传感器单元和同步信号接收单元之间通过有线方式连接，且同步信号接收单元可通过脉冲波、高低电平等方式向主传感器单元发送信号。
如图2所示，是本发明实施例提供的通过人体进行信号传输的体域网同步方法的流程示意图，该方法用于实现体域网内多个可穿戴生物传感器设备之间的信号(即可穿戴生物传感器设备检测获得的人体生命体征参数)的时间同步。具体地，本实施例的方法包括由每一可穿戴生物传感器设备执行的以下步骤：
步骤S21：可穿戴生物传感器设备从人体皮肤接收电压信号，上述电压信号包括由同步服务终端输出到人体皮肤的预设频率信号(电压信号)，且多个按预设时间相间隔的预设频率信号构成一个同步信号组。
即同步服务终端按照预先约定的时间间隔序列，循环地将固定频率的信号通过电流或电容耦合方式传入人体。上述预设频率信号可沿人体皮肤到达人体的各个位置，从而在人体不同位置的可可穿戴生物传感器设备可通过检测对应位置的人体皮肤电压获得该预设频率信号。在实际应用中，上述电压信号需对人体无害，也不会影响人体内的医疗器械(例如心脏起搏器等)及可穿戴生物传感器设备的正常工作。
具体地，上述预设频率信号可以为高频正弦波或方波。并且，每一同步信号组中按预设时间相间隔的多个预设频率信号满足以下条件：相邻两个所述预设频率信号之间的间隔时间各不相同。例如，结合图3所示，一个同步信号组包括七个预设频率信号，且该同步信号组中相邻的两个预设频率信号之间的时间间隔(t1-t0)、(t2-t1)、(t3-t2)、(t4-t3)、(t5-t4)、(t6-t5)各不相同，具体地，该七个预设频率信号中相邻的两个预设频率信号之间的时间间隔(t1-t0)、(t2-t1)、(t3-t2)、(t4-t3)、(t5-t4)、(t6-t5)之比可以为3：5：8：2：7：9。通过上述方式，相当于通过预设时间间隔实现了信号的编码，从而省去了将同步信号调制到高频载波的操作，相应地，接收端也无需再进行解调操作。
在实际应用中，同步信号组中各个预设频率信号之间的预设时间也可相同，但其控制逻辑相对复杂。
步骤S22：可穿戴生物传感器设备检测步骤S21中接收的电压信号中的预设频率信号，并在连续接收的多个预设频率信号之间的时间间隔与同一同步信号组中的预设时间间隔一致时，确认接收的预设频率信号为有效同步信号。
具体地，每一可穿戴生物传感器设备可通过其同步信号接收单元检测人体皮肤电压，其首先对其所在位置的人体皮肤电压进行放大滤波，并通过比较器等对放大滤波后的信号进行检测，即从放大滤波后的信号中获取幅值与比较阈值(例如比较器的参考电压)相适配的信号(例如超过比较阈值的信号)，再从上述幅值与比较阈值相适配的信号中获取预设频率信号，即获取频率与预设频率信号的一致的电压信号(检到预设频率信号后将有一个不应期，例如1s，在不应期过后才能进行下一个预设频率信号的检测)。
并且，可穿戴生物传感器设备可通过比较器对人体皮肤电压中的预设频率信号及其发生时间进行检测：首先，比较器将放大滤波后的信号与比较阈值相比较，当大于比较阈值时，产生上升沿的电平跳变或者产生一个比较器中断(对于比较器内置于可穿戴生物传感器设备的MCU的情况)；在检测到电平跳变或比较器中断后，将检测到的时间作为预设频率信号的发生时间。此时，可穿戴生物传感器设备(例如其MCU)会在一个短暂的时间内关闭对预设频率信号的检测(实际是关闭对电平跳变/比较器中断的检测)，以避免短阵的预设频率信号引起的后续电平跳变/比较器中断被检出。
考虑到由于人体传输路径距离变化和环境因素变化的影响，在本发明的一个实施例中，可穿戴生物传感器设备接收到的信号特征(如衰减程度)可能不一致，在该步骤中可增加对检测灵敏度自动调整的过程(例如根据比较器的参考电压，判断阈值等的自动调整)，在不同灵敏度下检测/搜索预设频率信号，选择合适的灵敏度找到同步序列。
即在可穿戴生物传感器设备接收到电压信号，并通过比较器对放大滤波后的信号进行预设频率信号的检测(幅值或能量超过预设阈值说明有预设频率信号)。可穿戴生物传感器设备中的微控制单元(MCU)可以通过数模转换器(DAC)控制比较器的参考电压(比较阈值)，从而基于预先约定的时间间隔匹配标准找到接收预设频率信号的最佳参考电压。
具体地，可在同步信号组识别之前增加比较阈值自动匹配操作，即自动调整比较阈值，使电压信号中被检测到的预设频率信号最完整。在比较阈值自动匹配操作阶段，同步服务终端以第一时长(例如50ms)为周期发送同步信号(该同步信号的幅值与预设频率信号的幅值相同，且该同步信号的时长为第二时长，例如1ms)。作为接收端的可穿戴生物传感器设备从允许的最大参考电压(流入2.5V)起到最小参考电压(例如0.2V)，按预设步长(例如-0.1V)逐步调整比较器的参考电压(即比较阈值)，在每一参考电压下持续第三时长(例如2s)，同时获取比较器输出电压中间隔为第一时长的上升沿的数量(即预设频率信号的数量)，最后选择间隔为第一时长的上升沿数量最多时的参考电压的两个极值(最大值和最小值)，并将该两个参考电压的极值的平均值作为最优的比较阈值。
例如，假设50是整个过程中每个同一阈值电压的第三时长间隔中检测到的预设频率信号的最大数目，当阈值为2.5V时检测到的预设频率信号为0个，在1.5V时为50个(为检测到50个预设频率信号的最大电压)，在0.9V时也是检测到50个预设频率信号(为检测到50个预设频率信号的最小电压)，则比较阈值选为(1.5+0.9)/2＝1.2V。
在上述自动调整比较阈值的操作中，同样可通过比较器(内置于MCU或独立于MCU)对预设频率信号及其发生时间进行检测。
此外，还可通过对放大增益进行调整来提高预设频率信号的检测精度，具体地，可穿戴生物传感器设备在放大电路(用于对接收的电压信号进行放大处理)的输出信号的幅值位于预设范围之外时，通过调整该放大电路的放大增益，使放大电路的输出信号的幅值位于所述预设范围之内。
在该步骤中，如果可穿戴生物传感器设备连续n(例如n＝3)个待选的预设频率信号的时间间隔序列与同一同步信号组中的预设时间间隔的片段一致(例如每个间隔误差都小于20ms)，则判定连续n(例如n＝3)个待选的预设频率信号中最后一个预设频率信号为有效同步信号。
步骤S23：可穿戴生物传感器设备根据有效同步信号调整上传的人体生命体征参数中的同步标记。此外，上述人体生命体征数据还可包括可穿戴生物传感器设备的位置标记，当然，在实际应用中，上述位置标记也可由可穿戴生物传感器设备(或可穿戴生物传感器设备的主传感器单元)的ID实现。
由于各个可穿戴生物传感器设备获取(即采样)人体生命体征数据的时间的估计依赖于采样率的准确性，而采样率的准确性受采样时钟的影响，各个可穿戴生物传感器设备的实际采样频率与设计采样频率可能存在偏差，且该偏差可能随温度等外部环境因素的变化而漂移。这样对于来自不同各个可穿戴生物传感器设备的人体生命体征数据，如果按照设计频率估计样本时间，可能会因为采样率误差导致样本时间错误且逐步累积，从而即使在某一时点实现了多传感器信号同步，也会逐步失去同步。在上述实施例中，同步服务终端可每隔一个时间发送一个或多个同步信号组，例如以预设周期持续不断地发送同步信号组，从而各个可穿戴生物传感器设备可根据上述同步信号组进行定时校准。
上述通过人体进行信号传输的体域网同步方法，通过人体传递多个按预设时间相间隔的预设频率信号，无需对载波信号进行调制和解调即可实现可穿戴生物传感器设备之间的时间同步，从而降低可穿戴生物传感器设备中采样时钟的精度要求，对可穿戴生物传感器设备的主传感器单元设计依赖性较小。
为了减小可穿戴生物传感器设备的响应时间和响应误差，可穿戴生物传感器设备的同步信号接收单元需要处于高响应状态，从而引起功耗的上升，为了降低同步信号接收单元的能耗，在本发明的另一实施例中，每一可穿戴生物传感器设备还包括计时器(该计时器可集成到主传感器单元)，相应地，如图4所示，上述通过人体进行信号传输的体域网同步方法除了包括上述步骤S21-S23外还包括：
步骤S41：可穿戴生物传感器设备的计时器计时。
步骤S42：主传感器单元根据计时器的计时时长判断是否满足预设条件，并在计时时长判断满足预设条件时，执行步骤S43，否则返回步骤S41继续计时。
步骤S43：主传感器单元向相连的同步信号接收单元发送使能信号(有线方式)，并将计时器清零及重新启动计时，然后执行步骤S41以及步骤S44。
步骤S44：可穿戴生物传感器设备的同步信号接收单元在接收到使能信号时进入工作状态。该同步信号接收单元仅在工作状态接收预设频率信号以及向可穿戴生物传感器设备输出有效同步信号(在步骤S22中，同步信号接收单元在向主传感器单元发送有效同步信号之后即进入休眠状态)。
通过上述方式，可使同步信号接收单元仅在有限的同步时间窗内工作，其余时间则进入休眠状态，从而降低能耗，适应体域网低功耗的要求。特别地，上述计时器该可根据来自同步信号接收单元的有线同步信号校正，例如计时器可在接收到有线同步信号时清零，即二次清零。在实际应用中，主传感器单元也可在接收到来自上位机的信号时，向相连的同步信号处理单元发送使能信号。
类似地，上述计时器还可集成到同步信号接收单元，相应地，同步信号接收单元可按照预设的时间间隔切换休眠状态和工作状态(该时间间隔可根据需要设置，且将休眠状态切换到工作状态与将工作状态切换到休眠状态的时间间隔不同)，且同步信号接收单元仅在工作状态接收预设频率信号以及输出有效同步信号。
此外，同步服务终端上也可集成类似的计时器，从而同步服务终端也定时切换休眠和唤醒状态，从而节省能耗。
考虑到上述步骤S22中的有效同步信号获取过程希望能在较短的时间内完成，而实际的可穿戴生物传感器设备的时间同步可能采用更长的时间间隔(例如几分钟同步一次)，因此可使同步服务终端和可穿戴生物传感器设备包括两个状态：同步匹配状态和同步状态。例如，可在可穿戴生物传感器设备和同步服务终端之间设置一个通讯网络直接或间接数据通讯(例如经蓝牙、wifi、有线等直接或间接连接，该通讯网络可集成到同步服务终端)。相应地，人体生命体征参数中的同步标记可包括预设频率信号在同步信号组中的序号(该序号可以根据相邻预设频率信号之间的时间间隔获得，例如图3中，当相邻预设频率信号之间的时间间隔为5个时间单位时，则前一预设频率信号的序号为2，后一预设频率信号的序号为3)，结合图5所示，此时上述通过人体进行信号传输的体域网同步方法除了包括上述步骤S21-S23外还包括：
步骤S51：同步服务终端接收(例如通过蓝牙、wifi、有线等方式)可穿戴生物传感器设备上传的人体生命体征参数。
步骤S52：同步服务终端判断每一可穿戴生物传感器设备上传的人体生命体征参数中的同步标记是否具有相同序号，若每一可穿戴生物传感器设备上传的人体生命体征参数中的同步标记具有相同序号，则执行步骤S53，否则继续接收各个可穿戴生物传感器设备上传的人体生命体征参数。
步骤S53：同步服务终端确认所有可穿戴生物传感器设备完成同步，并向数据处理终端发送所有可穿戴生物传感器设备完成同步。上述数据处理终端可通过蓝牙、wifi、有线等直接或间接方式与各个可穿戴生物传感器设备连接。此时，同步服务终端可通过上述通讯网络通知所有可穿戴生物传感器设备进入同步状态(在同步状态，同步服务终端与可穿戴生物传感器设备之间发送同步信号组的频率，比同步匹配状态时发送同步信号组的频率小)。
当同步服务终端检出有可穿戴生物传感器设备失同步时(例如连续几个同步信号组内都没上传带有有效同步信号的数据)，同步服务终端可通过上述通讯网络通知所有可穿戴生物传感器设备进入同步匹配状态，同步服务终端以较大的频率发送同步信号组。如果较长时间不能完成同步匹配，则同步服务终端可进一步产生报警信号或通过网络通讯通知患者或管护人员进行干预。
当然，在实际应用中，上述步骤S51-S53也可直接由一个独立的数据处理终端执行。
在本发明的又一实施例中，上述体域网还包括数据处理终端(该数据处理终端可以为上位机，例如安装有特定应用程序的手机等)，相应地，如图6所示，上述通过人体进行信号传输的体域网同步方法除了包括上述步骤S21-S23外还包括：
步骤S61：各个可穿戴生物传感器设备直接或通过同步服务终端将人体生命体征参数发送到数据处理终端(例如通过蓝牙、wifi、有线方式)。
在该步骤中，数据处理终端还需要根据包含在人体生命体征参数中的同步标记和位置标记，将人体生命体征参数切割成以同步信号为分界的数据段。
步骤S62：数据处理终端判断可穿戴生物传感器设备是否完成同步。具体地，该步骤可通过上述图5中的步骤S51-S53实现。若确认多个可穿戴生物传感器设备完成同步，则执行步骤S64，否则执行步骤S63。
步骤S63：数据处理终端存储人体生命体征参数，并接续从各个可穿戴生物传感器设备接收人体生命提成参数。
步骤S64：数据处理终端判断多个可穿戴生物传感器设备(完成同步的可穿戴生物传感器设备)的主传感器单元上传的人体生命体征参数是否完整，并在确认人体生命体征参数完整时，执行步骤S66，否则执行步骤S65。
由于在各个可穿戴式生物传感器设备在同步过程中，部分可穿戴式生物传感器设备的同步信号处理单元可能因为同步链路上的某种原因没有接收到有效同步信号，数据处理终端需针对该情况做出判断，即只有当所有参与同步的可穿戴式生物传感器设备都上传了含同步标记的人体生命体征数据且这些人体生命体征数据位于一个时间窗内。
具体地，假设有两个可穿戴生物传感器设备的主传感器单元，即主传感器单元A和主传感器单元B，上传了人体生命体征参数，可选择主传感器单元A的时间坐标做参考(一般选择采样率最高或时钟精度最高的主传感器单元A的信号)，在相邻的同步信号之间，接收到的两个主传感器单元上传的人体生命体征参数分别是na个和nb个，na、nb分别为正整数。
对于主传感器单元A在同步标记段内发送的na个人体生命体征参数，第i个人体生命体征参数相对于同步标记的估计时间Ta[i]满足：
Ta[i]＝Pa×i (1)
其中i＝0，…，na，Pa为主传感器单元A的设计采样周期(例如设计采样频率为100Hz，则Pa＝0.01s)。
对于主传感器单元B在同步标记段内发送的nb个人体生命体征参数，第j个人体生命体征参数相对于同步标记的估计时间Tb[j]满足：
Tb[j]＝Pa×j ×na/nb (2)
其中j＝0，…，nb，Pa为主传感器单元A的设计采样周期。
步骤S65：错误处理。具体地，数据处理终端可报错，或者直接忽略相应的人体生命体征参数。
步骤S66：根据人体生命体征参数中的同步标记将所有人体生命体征参数(完成时间同步的可穿戴生物传感器设备)映射到同一时间坐标中，从而便于对人体健康状态进行综合判断做参考。
如图7所示，本发明实施例还提供一种通过人体进行信号传输的体域网同步系统，该通过人体进行信号传输的体域网同步系统可应用于体域网，且该体域网传感器同步系统包括同步服务终端71和多个可穿戴生物传感器设备72，上述同步服务终端71包括同步信号发送单元，每一可穿戴生物传感器设备72包括主传感器单元721和同步信号处理单元722，且在每一可穿戴生物传感器设备72中，主传感器单元721和同步信号处理单元722通过导线电性连接。
同步信号发送单元用于向人体皮肤输出至少一个同步信号组，且每一同步信号组包括按预设时间相间隔的多个预设频率信号。即同步信号发送单元按照预先约定的时间间隔序列，循环地将固定频率的信号通过电流或电容耦合方式传入人体。上述预设频率信号可沿人体皮肤到达人体的各个位置。在实际应用中，上述电压信号需对人体无害，也不会影响人体内的医疗器械(例如心脏起搏器等)及可穿戴生物传感器设备的正常工作。
同步信号接收单元721从人体皮肤接收预设频率信号，并将接收的预设频率信号发送到主传感器单元722。主传感器单元722用于在连续接收的多个预设频率信号之间的时间间隔与同一同步信号组中的预设时间间隔一致时，确认接收的预设频率信号为有效同步信号，并根据有效同步信号调整上传的人体生命体征参数中的同步标记。
具体地，同步信号接收单元721可在检测到其所在位置的人体皮肤的电压的频率与预设频率信号的频率一致时，对上述电压信号进行放大滤波，检出待选的预设频率信号(检到预设频率信号后将有一个不应期，例如1s，在不应期过后才能进行下一个预设频率信号的检测)。主传感器单元722在连续n(例如n＝3)个待选的预设频率信号的时间间隔序列与同一同步信号组中的预设时间间隔的片段一致(例如每个间隔误差都小于20ms)，则判定连续n(例如n＝3)个待选的预设频率信号中最后一个预设频率信号为有效同步信号。
考虑到由于人体传输路径距离变化和环境因素变化的影响，在本发明的一个实施例中，同步信号接收单元721接收到的信号特征(如衰减程度)可能不一致，在该步骤中可增加对检测灵敏度自动调整的过程(例如根据比较器的参考电压，判断阈值等的自动调整)，在不同灵敏度下检测/搜索预设频率信号，选择合适的灵敏度找到同步序列。
在本发明的一个实施例中，上述预设频率信号可以为高频正弦波或方波。并且，每一同步信号组中按预设时间相间隔的多个预设频率信号满足以下条件：相邻两个所述预设频率信号之间的间隔时间各不相同。并且，同步标记包括所述预设频率信号在同步信号组中的序号。
相应地，同步服务终端71还包括体征参数收发单元，且告体征参数收发单元用于接收所述可穿戴生物传感器设备上传的人体生命体征参数，并在每一可穿戴生物传感器设备上传的人体生命体征参数中的同步标记具有相同序号时，向数据处理终端上传所有可穿戴生物传感器设备完成时间同步，并由所述数据处理终端将所有人体生命体征参数映射到同一时间坐标中。
为了减小可穿戴生物传感器设备的响应时间和响应误差，可穿戴生物传感器设备的同步信号接收单元需要处于高响应状态，从而引起功耗的上升，为了降低同步信号接收单元的能耗，在本发明的另一实施例中，每一可穿戴生物传感器设备还包括计时器(该计时器可集成到主传感器单元)，所述主传感器单元在满足预设条件时，向相连的同步信号接收单元发送使能信号。并且，同步信号接收单元721在接收到使能信号时进入工作状态，且同步信号接收单元仅在工作状态接收同步服务终端71发送的预设频率信号。
本实施例中的通过人体进行信号传输的体域网同步系统与上述图1-6对应实施例中的通过人体进行信号传输的体域网同步方法属于同一构思，其具体实现过程详细见对应的方法实施例，且方法实施例中的技术特征在本系统实施例中均对应适用，这里不再赘述。
本发明实施例还提供一种上述通过人体进行信号传输的体域网同步系统中的同步服务终端，该同步服务终端包括同步信号发送单元，且该同步信号发送单元用于向人体皮肤输出至少一个同步信号组，且每一同步信号组包括按预设时间相间隔的多个预设频率信号。
优选地，每一同步信号组中按预设时间相间隔的多个预设频率信号满足以下条件：相邻两个所述预设频率信号之间的间隔时间各不相同。
本实施例中的同步服务终端与上述图1-6对应实施例中的通过人体进行信号传输的体域网同步方法属于同一构思，其具体实现过程详细见对应的方法实施例，且方法实施例中的技术特征在本设备实施例中均对应适用，这里不再赘述。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理器中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的通过人体进行信号传输的体域网同步方法、系统及同步服务终端，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的通过人体进行信号传输的体域网同步系统实施例仅仅是示意性的。
以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种通过人体进行信号传输的体域网同步方法，其特征在于，所述体域网包括同步服务终端和多个可穿戴生物传感器设备，所述方法包括由每一所述可穿戴生物传感器设备执行的以下步骤：
从人体皮肤接收电压信号，所述电压信号包括由所述同步服务终端输出到人体皮肤的预设频率信号，且多个按预设时间相间隔的预设频率信号构成一个同步信号组；
检测所述电压信号中的预设频率信号，并在连续检测获得的多个预设频率信号之间的时间间隔与同一同步信号组中的预设时间间隔一致时，确认接收的预设频率信号为有效同步信号；
根据所述有效同步信号调整上传的人体生命体征参数中的同步标记。
2.根据权利要求1所述的通过人体进行信号传输的体域网同步方法，其特征在于，每一同步信号组中按预设时间相间隔的多个预设频率信号满足以下条件：相邻两个所述预设频率信号之间的间隔时间各不相同。
3.根据权利要求1所述的通过人体进行信号传输的体域网同步方法，其特征在于，所述同步标记包括所述预设频率信号在同步信号组中的序号，所述方法还包括：
所述可穿戴生物传感器设备将包含有同步标记的人体生命体征参数上传到同步服务终端，并由所述同步服务终端在每一可穿戴生物传感器设备上传的人体生命体征参数中的同步标记具有相同序号时，确认所有可穿戴生物传感器设备完成同步；
所述可穿戴生物传感器设备直接或通过所述同步服务终端将人体生命体征参数发送到数据处理终端，使所述数据处理终端在所述同步服务终端确认所有可穿戴生物传感器设备完成同步时，判断所述同步服务终端上传的人体生命体征参数是否完整，并在确认所述人体生命体征参数完整时，将所有人体生命体征参数映射到同一时间坐标中。
4.根据权利要求1所述的通过人体进行信号传输的体域网同步方法，其特征在于，所述检测所述电压信号中的预设频率信号，包括：从所述电压信号中获取幅值与比较阈值相适配的信号，并从所述幅值与比较阈值相适配的信号中获取所述预设频率信号；
所述方法还包括由每一所述可穿戴生物传感器设备执行的以下步骤：自动调整所述比较阈值，使所述电压信号中被检测到的预设频率信号最完整。
5.根据权利要求1所述的通过人体进行信号传输的体域网同步方法，其特征在于，所述可穿戴生物传感器设备包括主传感器单元和与所述主传感器单元电性连接的同步信号接收单元，且所述可穿戴生物传感器设备通过所述同步信号接收单元从人体皮肤接收所述预设频率信号，并转发所述预设频率信号至所述主传感器单元，以及通过所述主传感器单元在连续接收的多个预设频率信号之间的时间间隔与同一同步信号组中的预设时间间隔一致时，确认接收的预设频率信号为有效同步信号，并根据所述有效同步信号调整上传的人体生命体征参数中的同步标记；
所述方法还包括：
所述可穿戴生物传感器设备的主传感器单元在满足预设条件时，向相连的同步信号接收单元发送使能信号；
所述同步信号接收单元在接收到所述使能信号时进入工作状态，且所述同步信号接收单元仅在工作状态接收所述同步服务终端发送的预设频率信号。
6.一种通过人体进行信号传输的体域网同步系统，其特征在于，所述系统包括同步服务终端和多个可穿戴生物传感器设备，且所述同步服务终端包括同步信号发送单元，所述可穿戴生物传感器设备包括主传感器单元和与所述主传感器单元电性连接的同步信号接收单元，其中：
所述同步信号发送单元，用于向人体皮肤输出至少一个同步信号组，且每一同步信号组包括按预设时间相间隔的多个预设频率信号；
所述同步信号接收单元，用于从人体皮肤接收所述预设频率信号，并将接收的预设频率信号发送到所述主传感器单元；
所述主传感器单元，用于在连续接收的多个预设频率信号之间的时间间隔与同一同步信号组中的预设时间间隔一致时，确认接收的预设频率信号为有效同步信号，并根据所述有效同步信号调整上传的人体生命体征参数中的同步标记。
7.根据权利要求6所述的通过人体进行信号传输的体域网同步系统，其特征在于，每一同步信号组中按预设时间相间隔的多个预设频率信号满足以下条件：相邻两个所述预设频率信号之间的间隔时间各不相同；所述同步标记包括所述预设频率信号在同步信号组中的序号；
所述同步服务终端还包括体征参数收发单元，且所述体征参数收发单元用于接收所述可穿戴生物传感器设备上传的人体生命体征参数，并在每一可穿戴生物传感器设备上传的人体生命体征参数中的同步标记具有相同序号时，向数据处理终端上传所有可穿戴生物传感器设备完成时间同步，并由所述数据处理终端将所有人体生命体征参数映射到同一时间坐标中。
8.根据权利要求6所述的通过人体进行信号传输的体域网同步系统，其特征在于，所述主传感器单元在满足预设条件时，向相连的同步信号接收单元发送使能信号；
所述同步信号接收单元在接收到所述使能信号时进入工作状态，且所述同步信号接收单元仅在工作状态接收所述同步服务终端发送的预设频率信号。
9.一种同步服务终端，其特征在于，包括同步信号发送单元，所述同步信号发送单元用于向人体皮肤输出至少一个同步信号组，且每一同步信号组包括按预设时间相间隔的多个预设频率信号。
10.根据权利要求9所述的同步服务终端，其特征在于，每一同步信号组中按预设时间相间隔的多个预设频率信号满足以下条件：相邻两个所述预设频率信号之间的间隔时间各不相同。
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