CN113890664B - 体域网内数据同步方法、检测终端及计算机可读存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种体域网内数据同步方法、检测终端及计算机可读存储介质，所述方法包括：接收所述同步信号终端发送的同步信号并根据本地时钟信号记录所述同步信号的接收时间，每一所述同步信号包含根据所述同步信号终端的时钟信号生成的时间戳；从所述传感器获取样本数据序列，并根据本地时钟信号记录所述样本数据序列的获取时间，每一所述样本数据序列包括一个或多个由所述传感器等间隔采样获得的传感器数据，且所述样本数据序列的获取时间用于与所述同步信号的时间戳、同步信号的接收时间一起计算传感器数据对应于同步信号终端的时钟信号的标定时间。本发明可实现体域网内不同检测终端样本数据的高精度同步。
Description
技术领域
本发明涉及体域网领域，更具体地说，涉及一种体域网内数据同步方法、系统、检测终端及计算机可读存储介质。
背景技术
随着无线通信技术、可穿戴生物传感器技术的快速发展，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。上述多传感器协同的系统往往需要不同的检测终端(即可穿戴生物传感器设备)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(Body AreaNetwork，BAN)，并通过体域网获取各个传感器采集的参数。
在穿戴式人体生命体征参数监测中，经常需要多个检测终端协同工作，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(electro cardio gram，心电图)参数，如图1所示。为了确保多个检测终端的参数协同计算的可靠性，可通过向各个检测终端发送同步信号，以使各个检测终端可参考相同的时间坐标来减小样本的时间误差。并且，为了使得源自不同检测终端的样本数据能够在时间上很好的对准，需要将不同检测终端的样本数据之间计算出的时间误差控制在采样率最低的检测终端的1个样本数据间隔以内。
然而，这些检测终端往往佩戴在身体的不同部位，由于不同检测终端采用的MCU晶振或内部振荡器精度不同、受温度影响不同，各个检测终端之间的MCU时间会产生误差，需要不停校对。对于医疗信号而言，假设采用400Hz采样频率，采样时钟精度为0.1％，则每秒钟会产生1ms的时间误差，2.5s就将产生超过1个样本数据间隔的时间误差。虽然提高采样率可以改善时间精度，但可能会在体域网传输速度上形成瓶颈，且更易受无线网络环境影响。并且，在实际应用中，为了节约功耗，来自检测终端的样本数据往往通过FIFO读取，读取时刻与样本数据采集时刻并无固定关系，从而造成各个检测终端的样本数据难于在时间上对齐。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对上述不同检测终端的样本数据难于在时间上对齐的问题，提供一种体域网内数据同步方法、检测终端及计算机可读存储介质。
本发明解决上述技术问题的技术方案是，提供一种体域网内数据同步方法，所述体域网包括同步信号终端、处理设备以及多个检测终端，每一所述检测终端包括用于采样人体健康参数的传感器，且每一所述检测终端分别与所述同步信号终端无线连接，所述方法包括由每一检测终端执行的以下步骤：
接收所述同步信号终端发送的同步信号并根据本地时钟信号记录所述同步信号的接收时间，每一所述同步信号包含根据所述同步信号终端的时钟信号生成的时间戳；
从所述传感器获取样本数据序列，并根据本地时钟信号记录所述样本数据序列的获取时间，每一所述样本数据序列包括一个或多个由所述传感器等间隔采样获得的传感器数据，且所述样本数据序列的获取时间用于与所述同步信号的时间戳、同步信号的接收时间一起计算传感器数据对应于同步信号终端的时钟信号的标定时间。
作为本发明的进一步改进，所述方法还包括由每一检测终端执行的以下步骤：
根据所述同步信号的时间戳、同步信号的接收时间以及所述样本数据序列的获取时间生成每一传感器数据对应于同步信号终端的时钟信号的标定时间；
将每一所述传感器数据对应于同步信号终端的时钟信号的标定时间传送到处理设备。
作为本发明的进一步改进，所述方法还包括：
处理设备从所述检测终端获取所述同步信号、同步信号的接收时间以及所述样本数据序列的获取时间；
所述处理设备根据所述同步信号的时间戳、同步信号的接收时间以及所述样本数据序列的获取时间生成每一传感器数据对应于同步信号终端的时钟信号的标定时间。
作为本发明的进一步改进，所述同步信号由所述同步信号终端以预设时间间隔发送；
在生成每一传感器数据对应于同步信号终端的时钟信号的标定时间时，根据两个同步信号的时间戳及两个同步信号的接收时间，生成两个同步信号的接收时间之间获取的样本数据序列中的传感器数据的标定时间。
作为本发明的进一步改进，所述预设时间间隔大于所述检测终端的传感器采样人体健康参数的周期。
作为本发明的进一步改进，在生成每一传感器数据对应于同步信号终端的时钟信号的标定时间时，根据以下计算式获取所有样本数据序列按时序串接而成的总传感器数据序列中第m个传感器数据的标定时间t(m)：
其中，为检测终端接收到的第n1个同步信号的时间戳，/>为检测终端接收到第n2个同步信号的时间戳，/>为接收到第n1个同步信号时的检测终端的本地时间，/>为接收到第n2个同步信号时的检测终端的本地时间，/>为第k2个样本数据序列的获取时间，/>为第k1个样本数据序列的获取时间，h1为第k1个样本数据序列中的最后一个传感器数据在总传感器数据序列中的序号，h2为第k2个样本数据序列中最后一个传感器数据在总传感器数据序列中的序号。
本发明还提供一种检测终端，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有可在所述处理器中执行的计算机程序，且所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述的体域网内数据同步方法的步骤。
本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行如上所述的体域网内数据同步方法的步骤。
本发明具有以下有益效果：通过在检测终端生成与同步信号对应的时间戳以及与时间戳对应的位置数据，使得处理设备可根据时间戳和位置数据标定每一样本数据的采集时间，从而实现体域网内不同检测终端样本数据的高精度同步。
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体域网内数据同步方法的流程示意图；
图3是本发明实施例提供的体域网内数据同步方法中生成样本数据的标定时间的流程示意图；
图4是本发明另一实施例提供的体域网内数据同步方法中生成样本数据的标定时间的示意图；
图5是本发明实施例提供的体域网内数据同步方法中样本数据的标定时间的原理的示意图。
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，该体域网包括多个检测终端(具体可以是可穿戴生物传感器设备)、处理设备以及同步服务终端，其中同步服务终端可以为一个独立的、可发送无线广播信号的设备，此外，该同步服务终端也可以集成到其中一个检测终端。每一检测终端可佩戴到人体并可与同步服务终端无线连接(即检测终端与同步服务终端之间可无线通讯)。检测终端包括传感器，其中传感器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)或类似电子元件。处理设备具体可以为专用医疗器械，也可以为装有特定应用程序的智能手机、计算机设备等。
如图2所示，是本发明实施例提供的体域网内数据同步方法的流程示意图，该方法可用于实现体域网内多个检测终端之间的信号(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检测终端执行的以下步骤：
步骤S21：接收同步信号终端发送的同步信号并根据本地时钟信号记录同步信号的接收时间，每一同步信号包含根据同步信号终端的时钟信号生成的时间戳。
同步信号由同步服务终端以广播方式发送，每一同步信号包括该同步信号的时间戳，即该同步信号产生时的同步信号终端的时间。相应地，每一检测终端包括微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)，该微控制单元可通过通讯单元(该通讯单元也可集成到微控制单元内部)接收同步服务终端发送的同步信号，并根据该微控制单元的时钟信号(即本地时钟信号)生成每一同步信号的接收时间。
步骤S22：从传感器获取样本数据序列，并根据本地时钟信号记录样本数据序列的获取时间，每一样本数据序列包括一个或多个由传感器等间隔采样获得的传感器数据。
具体地，在检测终端内部，传感器与微控制单元电性连接。在检测终端佩戴到人体并启动后，其传感器即根据所处环境将对应的人体生命体征转换为电信号，并以固定周期采样上述电信号存储到相应的寄存器。传感器每一次采样获得的电信号形成一个传感器数据，且在传感器采样多个传感器数据后生成一个中断信号。在每一次中断时，检测终端的微控制单元从传感器读取由多个传感器数据顺序排列构成的样本数据序列(例如样本数据序列为由多个传感器数据按照采样顺序排列而成的队列)，并记录读取该样本数据序列时的微控制单元的时间，即样本数据序列的获取时间。
上述样本数据序列的获取时间用于与同步信号的时间戳、同步信号的接收时间一起计算样本数据序列对应于同步信号终端的时钟信号的标定时间。这样，可使各个检测终端的传感器数据的时间都对应到同步信号终端的时间，从而可以高精度地获得源自不同传感器的采样数据相互之间的时序关系，便于统一分析人体健康状态，避免因不同检测终端的传感器数据在时间上不对应而导致的误判。
通过同步信号传输时间戳，可将检测终端的采样时间与同步服务终端的时间建立联系，这样，即使各个检测终端因硬件差异而存在计时时间不一致的情况，也能通过后期处理将各个检测终端的传感器数据对齐。从而极大提高人体健康分析的准确性。
结合图3所示，在本发明的一个实施例中，体域网内数据同步方法除了包括上述的步骤S21和步骤S22外，还可包括由每一检测终端执行的以下步骤：
步骤S231：根据同步信号的时间戳、同步信号的接收时间以及样本数据序列的获取时间生成每一样本数据序列对应于同步信号终端的时钟信号的标定时间。
同步信号由同步信号终端以预设时间间隔发送，并且，该预设时间间隔远大于检测终端的传感器采样人体健康参数的周期。
具体地，在生成每一传感器数据对应于同步信号终端的时钟信号的标定时间时，可根据以下计算式(1)获取每一传感器数据的标定时间：
其中，所有样本数据序列按时序串接而成总传感器数据序列，t(m)为总传感器数据序列中第m个传感器数据的标定时间；为检测终端接收到的第n1个同步信号的时间戳，/>为检测终端接收到第n2个同步信号的时间戳，/>为接收到第n1个同步信号时的检测终端的本地时间(即与检测终端的MCU的本地时钟信号对应的时间)，/>为接收到第n2个同步信号时的检测终端的本地时间，/>为第k2个样本数据序列的获取时间(与检测终端的MCU的本地时钟信号对应)，/>为第k1个样本数据序列的获取时间，h1为第k1个样本数据序列中的最后一个传感器数据在总传感器数据序列中的序号，h2为第k2个样本数据序列中最后一个传感器数据在总传感器数据序列中的序号。
例如，结合图5所示，S(1)为接收的第1个同步信号，其时间戳为接收使时间为S(2)为接收的第2个同步信号，其时间戳为/>接收使时间为/>x(21)第k1个样本数据序列中的最后一个传感器数据(其在总传感器数据序列中的序号为21)，x(25)为第k2个样本数据序列中的最后一个传感器数据(其在总传感器数据序列中的序号为25，该样本数据序列包括x(22)，x(23)，x(24)，x(25)四个传感器数据)，x(29)为第k3个样本数据序列中的最后一个传感器数据(其在总传感器数据序列中的序号为29，该样本数据序列包括x(26)，x(27)，x(28)，x(29)四个传感器数据)，x(33)为第k4个样本数据序列中的最后一个传感器数据(其在总传感器数据序列中的序号为33，该样本数据序列包括x(30)，x(31)，x(32)，x(33)四个传感器数据)，x(37)为第k5个样本数据序列中的最后一个传感器数据(其在总传感器数据序列中的序号为37，该样本数据序列包括x(34)，x(35)，x(36)，x(37)四个传感器数据)。
通过计算式(1)获取的每一传感器数据的标定时间，有助于降低由于同步信号发送和样本数据序列读取时间之间不确定关系引起的系统误差(如果只记录同步信号的时间戳与传感器数据的顺序关系，则上述不确定性可能会在不同传感器数据间引起最大2个样本(按传感器各自采样率)的系统性时间误差)。并且，由于只需要两个样本数据序列获取时间和两个同步信号的时间戳及接收时间就可以对多次获取的传感器数据进行时间标定，无需每一个样本数据序列获取时间都发送，从而可以节省带宽。
当然，在实际应用中，也可根据三个或三个以上的同步信号以及三个或三个以上的样本数据序列的获取时间获得传感器数据的标定时间，从而可根据样本数据序列的获取时间最接近的两个同步信号(接收时间)进行传感器数据的标定时间的计算。并且，同步信号及样本数据序列的获取时间的数量越多，获得的传感器数据越精确，但耗费的系统资源也越多。
步骤S232：将每一样本数据序列对应于同步信号终端的时钟信号的标定时间传送到处理设备。处理设备可接收来自多个检测终端的样本数据序列及每一传感器数据的标定时间，从而可根据各个传感器数据及标定时间进行人体健康状态分析。
在本发明的另一实施例中，传感器数据的标定时间还可在处理设备进行。结合图3所示，本实施例中的体域网内数据同步方法除了包括上述的步骤S21和步骤S22外，还可包括以下步骤：
步骤S241：处理设备从检测终端获取同步信号、同步信号的接收时间以及样本数据序列的获取时间。
具体地，处理设备可通过无线通讯方式(例如蓝牙、WIFI等)从检测终端获取上述数据，在实际应用中，处理设备也可以通过数据线、存储介质复制等方式获取上述数据。
步骤S242：处理设备根据所述同步信号的时间戳、同步信号的接收时间以及样本数据序列的获取时间生成每一传感器数据对应于同步信号终端的时钟信号的标定时间。
具体地，可采用上述计算式(1)生成每一传感器数据对应于同步信号终端的时钟信号的标定时间，在此不再赘述。
本发明还提供一种检测终端，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有可在所述处理器中执行的计算机程序，且所述处理器执行所述计算机程序时实现上所述的体域网内数据同步方法的步骤。
本实施例中的检测终端与上述图2-5对应实施例中的体域网内数据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，所揭露的体域网内数据同步系统、检测终端及处理设备，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的无线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 (7)
1.一种体域网内数据同步方法，所述体域网包括同步信号终端、处理设备以及多个检测终端，每一所述检测终端包括用于采样人体健康参数的传感器，且每一所述检测终端分别与所述同步信号终端无线连接，其特征在于，所述方法包括由每一检测终端执行的以下步骤：
接收所述同步信号终端发送的同步信号并根据本地时钟信号记录所述同步信号的接收时间，每一所述同步信号包含根据所述同步信号终端的时钟信号生成的时间戳；
从所述传感器获取样本数据序列，并根据本地时钟信号记录所述样本数据序列的获取时间，每一所述样本数据序列包括一个或多个由所述传感器等间隔采样获得的传感器数据，且所述样本数据序列的获取时间用于与所述同步信号的时间戳、同步信号的接收时间一起计算传感器数据对应于同步信号终端的时钟信号的标定时间；
所述同步信号由所述同步信号终端以预设时间间隔发送；
在生成每一传感器数据对应于同步信号终端的时钟信号的标定时间时，根据两个同步信号的时间戳及两个同步信号的接收时间，生成两个同步信号的接收时间之间获取的样本数据序列中的传感器数据的标定时间。
2.根据权利要求1所述的体域网内数据同步方法，其特征在于，所述方法还包括由每一检测终端执行的以下步骤：
将每一所述传感器数据对应于同步信号终端的时钟信号的标定时间传送到处理设备。
3.根据权利要求1所述的体域网内数据同步方法，其特征在于，所述方法还包括由处理设备执行的以下步骤：
从所述检测终端获取所述同步信号、同步信号的接收时间以及所述样本数据序列的获取时间；
所述根据两个同步信号的时间戳及两个同步信号的接收时间，生成两个同步信号的接收时间之间获取的样本数据序列中的传感器数据的标定时间由所述处理设备执行。
4.根据权利要求1所述的体域网内数据同步方法，其特征在于，所述预设时间间隔大于所述检测终端的传感器采样人体健康参数的周期。
5.根据权利要求1所述的体域网内数据同步方法，其特征在于，在生成每一传感器数据对应于同步信号终端的时钟信号的标定时间时，根据以下计算式获取所有样本数据序列按时序串接而成的总传感器数据序列中第m个传感器数据的标定时间t(m)：
其中，为检测终端接收到的第n1个同步信号的时间戳，/>为检测终端接收到第n2个同步信号的时间戳，/>为接收到第n1个同步信号时的检测终端的本地时间，/>为接收到第n2个同步信号时的检测终端的本地时间，/>为第k2个样本数据序列的获取时间，为第k1个样本数据序列的获取时间，h1为第k1个样本数据序列中的最后一个传感器数据在总传感器数据序列中的序号，h2为第k2个样本数据序列中最后一个传感器数据在总传感器数据序列中的序号。
6.一种检测终端，包括存储器和处理器，其特征在于，所述存储器中存储有可在所述处理器中执行的计算机程序，且所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至5任一项所述的体域网内数据同步方法的步骤。
7.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行如权利要求1至5任一项所述的体域网内数据同步方法的步骤。
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