目录
摘要 (1)
Abstract (2)
引言 (3)
1 人体通信与无线体域网 (3)
1.1无线体域网简介 (3)
1.2短距离无线通信技术分析对比 (3)
1.3人体通信信号耦合方式 (5)
2仿真系统模型建立 (7)
2.1仿真环境介绍 (7)
2.2功能简介 (7)
2.3仿真系统模型 (8)
3仿真实验与结果分析 (8)
3.1电场分布 (9)
3.2频率对人体通信的影响 (9)
结束语 (9)
参考文献 (10)
人体通信
摘要: 便携式消费电子产品和医疗卫生保健市场的迅速发展，推动着新兴信息技术的变
革。人体通信技术以人体作为数据传输通道，为便携式电子设备建立起无线网络，降低了监测系统的复杂度，具有新的历史意义以及广阔的应用前景。本文首先回顾了人体通信技术在国内外的研究现状，对比了人体通信中信号的三种耦合方式，详细分析了人体通信研究使用的组织结构模型和通信信道模型。在此基础上，本文建立了更为贴近实际的多层组织结构人体通信系统模型，从电磁场与人体相互作用的角度探讨了人体通信的信号传输机制和特性。通过仿真实验，本文分析了人体通信信道在不同方向上的信号衰减率，获取了人体通信的最佳通信频段，并对人体通信的其他影响因素，如收发器与人体表面的间距、电极尺寸、电极间距等进行了分析，为人体通信技术的进一步发展提供指导依据。仿真结果表明，在人体通信中，电磁波信号在人体表面的传播具有表面波的特征，沿人体表面，场强衰减缓慢，远离人体表面，场强衰减迅速；电场在平行和垂直于人体表面的方向上具有不同的衰减常数，垂直于人体表面的场强分量强于平行分量；在0～1000MHz的频率范围内，500--600MHz是最佳的人体通信频段；在收发器与人体表面相隔一定距离的情况下，同样可以实现良好的通信，信号传输主要集中在人体表面5mm的距离范围内；设计的收发器应适于接收垂直于人体表面的电场分量，考虑到随收发器和人体表面之间距离的增加，信号损耗增大，需考虑改进收发器结构以提高信号接收效率。
关键词：人体通信；多层结构组织模型；表面波；衰减常数
The human body communication
Abstract:The rapid development of portable consumer electronics products and health care
market promotes the reformation technologies.Human body communication(HBC) technology takes human body as data channel to reduce the complexity of monitor systems,which has new historical meanings and wide application prospects. This thesis firstly reviews the research status of HBC，compares three coupling ways and analyzes tissue structure and channel model．On this basis，a more practical multiple layer tissue structure HBC system model is built，and mechanism& characteristic of sigum transmission ale explored from the angle of interaction between EMF and human body．With simulation,this thesis analyzes the sigual decay rate in different directions，obtains the best commtmication frequency band,and analyzes various influence factors，like distance between transceiver and body surface，electrode size and space，etc，providing guidelines further development of HBC．The simulation results show that in HBC，electromagnetic signal transmission possesses the characteristics of surface wave，field strength decays slowly along body surface while rapidly away；electrical field has different decay attenuation constants when parallel and perpendicular to body surface and perpendicular component is stronger than parallel one；500--600MHz is the best frequency band in O～I000MHz；good communication Can be achieved with transceiver separated from body surface and signal mainly propagates in 5mm range from body surface；transceiver should be suitable for receiving perpendicular component and its structure needs improvement for higher sigum receiving efficiency．
Key word: human body communication,multiple layer tissue structure，surface
wave，attenuation constant
引言
随着人体传感器网络技术的发展，通过在人体近端放置各种穿戴式或植入式医疗设备，采集人体多种生理信号( 例如: 心电，体温，呼吸等) ，从而实现对患病者的健康状态的实时监控，做到疾病的早预防、早诊断、早治疗，是目前解决人口老龄化健康问题的一种有效途径。在人体传感器网络中，有线通信方式由于线的缠绕，使用不方便。而基于RF 的无线通信方式中，如蓝牙和Zig Bee 由于通信范围比较远，容易造成网络的重叠，且安全性不高; RFID 和NFC通信功耗低，但数据率低且不能组网。同时，以上通信方式都不可避免地面临着阴影效应的影响，使得通信质量得不到保障[1]。针对以上问题，Zimmerman T G 提出一种新的通信方式——人体通信，即将“人体”作为传输媒介，通过电容耦合或者电流耦合的方式在人体近端通信，是未来人体传感器网络理想的通信方式[2]，具有低功耗、高速率、高安全性等优点[3]。
1 人体通信与无线体域网
无线体域(Wireless Body Area Network，WBAN)是以人体为中心，由和人体相关的网络元素组成的通信网络。这些网络元素包括个人终端，分布在人体表面、人体周围一定距离范围以及人体内部的传感器和组网设备等[4]。通过WBAN，人体所携带的个人电子设备相互之间可以进行信息通讯和数据同步。WBAN和其它通信网络连接，可以组成更为广阔的通信网络，从而实现和网络上的任何终端的通信。WBAN技术通过把人体变成通信网络的一部分，真正实现了网络的泛在化和穿戴式计算[5-6]。
1.1无线体域网简介
根据通信距离的不同，无线网络可以分为无线广域网(WWAN)、无线局域网(WLAN)和无线个人区域网(WPAN)三类。三类网络的有机结合，构成了完整的互连通信网络。其中，无线广域网以蜂窝移动通信为代表，无线连接距离以公里计，可以漫游到不同的国家和地区；无线局域网以802．11和HomeRF为代表，无线连接距离为50m．100m，数据传输速率高于无线广域网；无线个人区域网以蓝牙(Bluetooth)和ZigBee为代表，无线连接距离为10m左右，数据
传输速率介于无线广域网和无线局域网。无线体域网以远程医疗监控、娱乐以及军事应用为代表，主要指位于人体表面或植入人体内部的传感器之间的通信。无线体域网和无线个人区域网有着紧密的联系，通常认为无线体域网是无线个人区域网的一种延伸。无线个人区域网以个人为中心，泛指个人相关电子设备之间的数据通信，是一个低功耗、低速率、小范围和低成本的电缆替代技术；无线体域网扩展到了位于人体表面或植入人体内部各类传感器，通信距离更短。无线体域网是一个交叉技术领域[7]。图2．1显示了WBAN与WPAN、传感器网络(WSN)，泛在传感器网络(USN)、无线短距离通信、传感器技术之间的关系。
1.2短距离无线通信技术分析对比
目前主流的短距离无线通信技术包括蓝牙技术、ZigBee、超宽带、红外数据通讯等。下面将简单介绍上述常见的短距离无线通信技术并与人体信道通信进行对比分析。
①蓝牙技术
1998年5月，蓝牙技术由爱立信、IBM、英特尔、诺基亚、东芝5家公司联合制定，是一种开放的短距离无线通信技术标准[8]。利用蓝牙技术，可以实现便携式电子设备之间的无线连接，允许用户方便快捷地与周边的电子设备进行通讯。蓝牙技术工作范围可从10．．50m 扩展至100m；工作在2．4GHz的工业科学医疗(Industry Science Medicine，ISM)频段上[9]，使用抗干扰能力极强的跳频序列扩频(Frequency Hopping Spread Spectrum，FHSS)技术，
可穿透墙壁等阻碍，实现安全保密的全向传播；支持下行速率732．6kb／s和上行速率57．6kb ／s的非对称异步数据传输或433．9kb／s的对称异步数据传输；同时支持三路速率为64kb ／s的同步话音传输。蓝牙技术不是唯一的短距离无线通信解决方案，与其他几种无线连接方式相比，蓝牙技术的传输速度虽然不是最快，但在其他方面却具有不可忽视的优势：蓝牙技术可以很好的完成影音类数据的传输；蓝牙技术可以穿透障碍物传输，且传送数据时不必对准接收方向。
○2)ZigBee
尽管蓝牙技术有许多优点，但也存在许多缺陷。对工业自动化和工业遥测遥控领域来说，蓝牙技术显得太复杂，组网小、功耗大。与此同时，工业自动化对无线通信的需求越来越迫切，工业现场又要求通信必须是稳定可靠的，能抵抗工业环境中的各种电磁干扰。经过人们长期不懈的努力，2003年，ZigBee协议正式问世，满足了以上需求。ZigBee是基于IEEE802．15．4标准的短距离无线通信技术。ZigBee的特点是低功耗、低复杂度、低数据传输率和低成本，主要适用于自动控制和遥测遥控领域。ZigBee是一个可由多达65000个传输模块组成的无线数据网络平台。在网络平台范围内，每一个数据传输模块之间都可以进行通信，网络节点间的距离可以从75m无限扩展。
③超宽带
超宽带(UltraWideband，UWB)是一种利用纳秒乃至微微秒级的非正弦波窄脉冲来传输数据的无载波通信技术。超宽带技术的工作原理是发送和接收脉冲间隔严格受控的超短时脉冲，信号带宽很宽，接收机直接用一级前端交叉相关器把脉冲序列转换成基带信号。超宽带设备具有复杂性低的特点。超宽带将低功率信号传送到较宽频谱上，可以在10米左右的范围内实现高数据传输速率。虽然超宽带信号几乎不干扰工作于同一频率的其他无线设备，但频带内的所有电磁信号都是对超宽带信号的干扰。超宽带技术可以综合运用各种技术来解决这一问题。
④红外数据通讯
1993年，由HI'、COMPAQ、1NTEL等二十多家公司发起成立了红外数据协会(Infrared DataAssociation，IrDA)，建立了红外数据通讯标准。红外数据通讯传输角度1200，距离在5m以内，传输速度由115．2Kbps到16Mbps。红外数据通讯具有连接方便、成本低廉、结构紧凑等特点。但由于红外线波长较短，衍射能力差，红外数据传输无法适用于点对多点的通信。又由于红外数据通讯属于视距传输，光信号的反射、散射及背景光噪声的影响使得红外通信信道存在各种干扰及噪声。这些缺陷都限制了红外技术的应用场合和使用距离。
⑤人体通信
目前已提出用蓝牙、ZigBee、超宽带、红外通信等技术来解决无线体域网的通信问题，但每项技术都只有在特定的用途或领域中才能发挥最佳的效果。蓝牙系统虽然有较高的传输速度，但是功耗较大；Zigbee虽然功耗较小，但是传输速度没法满足要求。1996年，美国麻省理工学院的T．GZimmerman发表了一篇阐述人体通信的论文，详细叙述了人体通信的原理及应用。作者认为可将人体组织作为穿戴式电子设备之间的连接手段。人体通信技术最大特点是使用人的身体代替通信线缆，利用人体的电磁特性来实现信号在人体表面／内部的传递。人体通信技术具有低功耗，连接方便、信号稳定，对外辐射小等优点，特别适用于穿戴式、植入式电子设备间的信息交互。近几年，不论其在医疗卫生保健领域，还是在人们日常娱乐生活中，人体通信技术都受到越来越多的关注。人体通信技术在无线体域网中展现出了广阔的应用前景。因此，研究以人体为数据传输信道的无线通信系统是一项意义重大且具有巨大市场潜力的工作。。
1.3人体通信信号耦合方式
与传统无线通信通过空气进行数据传输不同，人体通信信道是电磁特性复杂的人体组织结构。如何采取有效方式将信号耦合进人体信道并实现信号在人体信道中的高效传输是实现人体通信最为关键的问题。目前主要认为人体通信系统通过三种方式将信号耦合到人体信道：电流耦合[10]、静电场耦合[11]和电磁波耦合[12]。电流耦合将人体当作导体，需要从人体接导线引出信号，不适于高频传输；静电场耦合不需要导线，却易受外界环境的干扰；电磁波耦合利用波导效应将电磁信号耦合到人体，利用人体完成电磁信号的传导。
一、电流耦合
电流耦合方式的电路结构比较简单。采用电流耦合，人体和接地面是电容耦合，和静电场耦合一样受到共模噪声的影响。但由于电流直接流经人体，电流耦合方式抗干扰能力比较强，比静电场耦合方式更稳定[13]在电流耦合方式中，信号收发器与人体直接接触。在信号发射器端(TX)，差分信号加载到发射器两个电极之间。电极之间产生感应次生电流到人体组织。在信号接收器端(RX)，该感应次生电流在接收器两个电极间产生差分信号，从而可以被接收机探测到。电流耦合方式利用了人体组织的电介质特性，人体内的电离子流充当信息的载体。在电流耦合方式下，人体等效于一种特殊的传输线，电流耦合方式的通信原理和有线通信相同，通信受到人体物理参数的影响。电流耦合方式的缺点是电极必须和人体接触才能实现通信，电子设备的结构、装配方式以及使用方法由此受到限制。但另一方面，采用电流耦合方式，使用者需要主动接触电极，因此其防止信息泄漏的能力更强。
二、静电场耦合
在静电场耦合方式下，作为电介质的人体由于附近产生的电场而发生介质极化，整个身体都笼罩在电场下，将电场的变化作为信号检测。采用静电场耦合方式，信号收发器不需和人体直接接触，即使在信号传输路径上有绝缘体也可以实现通信。因此，静电场耦合方式对电子设备的结构和装配方式要求不高，在使用方法上的也限制很少，信号收发器器放置在人体一定距离范围内都可以实现通信。在静电场耦合方式中，差分电极用于发射和接收信号。在人体通信信号传输与特性研究信号发射器端，信号加载到两个电极之间，两个电极有不同的电容耦合到人体，电场感应到人体并通过人体传播。在信号接收器端，两个电极与人体相隔距离不同，从而可以探测到它们之间的差分信号，该差分信号是人体附近变化电势的函数。在静电场耦合方式中，信号发射器和信号接收器容性耦合到人体，人体充当信号收发的桥梁，通信受到周围环境的影响。静电场耦合方式的缺点是信号检测困难。这是因为人体感应电场中的大部分都会从人体向信号发射器和接地面逸出，接收机检测到的电场极其微弱；同时，由于不能和地面直接耦合，共模噪声很大，信号难以稳定；另外，静电场耦合方式对周围环境中的电磁干扰很敏感，因此不适合在电磁干扰很大的环境中使用。综上，静电场耦合方式需要设法减少外部电磁干扰并提高检测出微弱且不稳定信号的精度。
三、电磁波耦合
与电流耦合和静电场耦合方式相比，电磁波耦合方式不需要引出导线，且受外界环境因素的影响较小，可进行通信的频段也比较高。波导由一组物质边界或构件制成，用来在微波或可见光波段中约束或引导电磁波的传播，常用于无线电通讯、雷达、导航等无线电领域。波导包括各种形状的空心金属波导管和表面波波导，前者将引导的电磁波完全限制在波导管内，又称封闭波导；后者把引导的电磁波约束在波导结构周围，又称开波导。电磁波在波导管中的传播受到波导内壁的限制并发生反射。波导管壁的导电率很高，可假定波导壁是理想导体，波导管内的电磁场分布可由麦克斯韦方程组结合波导的边界条件来求解。表面波波导的特征是在介质分界面附近有电磁场存在。在毫米波与亚毫米波波段，金属波导管的尺寸太小导致损耗加大且制造困难。在这种情况下使用表面波波导，除具有良好传输性外，更重要的好处是结构简单，容易制作。表面波沿着不同介质或在不同折射率梯度的分界面传播，其
电磁场分布主要集中在分界面附近区域中，表面波的场分量随着离开分界面距离的增加而呈指数衰减[14]。表面波是电磁波的一种特殊传播形式。目前，已有研究指出，在人体通信中，表面波是电磁场的主要传播方式。在光纤传输中，倏逝波是表面波；在无线电传输中，地球和大气有不同的折射率，构成交界面，地波靠近地球表面传播，也是表面波。表面波的研究分析和在远程遥感的使用可以追溯到20世纪初，至今已有很长的历史。1907年，J．Zermeek 首次分析了具有表面波特性的麦克斯韦方程的求解[15]。所谓的Zenneck波是具有有限电导率的平面边界分隔自由空间下麦克斯韦方程的垂直极化平面波解。对高电导率(依赖于频率和介电常数)，这样的波具有近似平行与平面边界的坡印亭矢量。电磁波的幅值在平行和垂直边界的方向上以不同的衰减常数以指数形式衰减。。
2仿真系统模型建立
文章首先对仿真环境进行简单介绍，继而以人体手臂为载体，在仿真软件中构建了人体通信模型。
2.1仿真环境介绍
本文采用的仿真实验软件为CST微波工作室。CST微波工作室是由德国CST公司开发，面向3D电磁场、微波电路和温度场设计工程师的一款最有效、最精确的专业仿真软件包。
2.2功能简介
CST微波工作室包含四种不同的求解器——瞬态求解器、频域求解器、本征模求解器、模式分析求解器。其中，瞬态求解器最为灵活，能有效计算无耗及有耗结构。瞬态求解器对时域信号使用离散傅里叶变换(DFT)，可以通过一次计算得到仿真器件在整个宽频带上的S 参量、整个时域或多个选定频率的场分布。瞬态求解器内含最新的多级子网(MSS)技术和3D 自适应网格加密技术，能提高网格划分的效率，极大地加快仿真速度，特别适用于复杂器件。瞬态求解器在一台PC上可支持32个CPU的并行计算；支持各向同性和各向异性的材料、色散材料、旋磁材料；对支持TEM波的多导体传输结构可定义多芯端口，支持多端口多模式激励(分别或同时)、平面波激励(线极化、圆极化或椭圆极化)；通过2D本证模式求解器可计算端口模式；通过选择S参量的对称性可以减少求解时间，指定端口阻抗可实现重归一化S参量，通过去嵌入功能可以得到高精度的S参量；可以设置高性能的辐射／吸收边界条件、非理想导体边界条件和零相移周期性边界条件；可以计算时域和频域下的各种电磁场量(如电场、磁场、表面电流、功率流、电能密度、磁能密度等)；可进行有或无远场近似下的天线远场计算(包括增益、主瓣方向、旁瓣抑制度等)、雷达反射截面(RCS)计算、电磁热沉积(SAR)计算；用户可自定义激励信号和激励信号库；不同的端口可同时采用不同激励信号进行并行激励仿真，可对任意拓扑结构自动提取SPICE网络模型；使用内建的参量扫描工具可以自动进行参量扫描，使用内建的优化器可以对任意目标进行结构优化，在进行优化、参量扫描和多端口／多模式激励时，可以使用分布式网络计算。
对于仿真器件结构尺寸远小于最短波长的低频问题，瞬态求解器效率不高，可使用频域求解器，这种方法在对少数频点感兴趣时最为有效。频域求解器能有效计算无耗及有耗结构，包括波导端口；支持各向同性和各向异性的材料、色散材料；可以实现自动快速宽带自适应扫频和用户自定义扫频模式；采用收敛加速技术的直接法和迭代法求解器；可以设置非零相位或扫描角的周期性边界条件；可以设置Floquet模式端口(周期性波导端口)；可以自动提取级联的SPICE(＆L，C，G)网络模型，运行SPICE可校验结果。然而，在设计滤波器时，常常需要计算工作模式而不是S参量。针对这种情况，CST微波工作室提供了本征模求解器，用以求解封闭电磁场器件的有限模式。本征模求解器可计算封闭、无耗或有耗结构的模式场分布；支持各向同性和各向异性的材料；在一台PC上可支持两CPU的并行计算；可设置非零相位的周期性边界条件；可以采用直接法或微扰法计算每个模式的损耗和Q值。CST微波工作室还包含与本征模求解器相结合的模式分析求解器。模式分析求解器通过使用本征模求解器求得的模式场分布可以高效的计算出宽带S参量；支持各向同性和各向异性的材料；在一台PC上可支持两CPU的并行计算；通过制定端口阻抗可以实现重归一化S 参量；可以采用微扰法计算每个模式的损耗和Q值；可以自动提取级联的SPICE(R L，C，G)网络模型，运行SPICE可校验结果。需要注意的是，目前尚无一种算法能在所有的应用领域中都做到最好，因此四种求解器应在各自最适合的应用领域内使用，方可得到最好的求解结果。所有求解器的仿真结果都能以不同方式显示，可以帮助用户快速获取所需器件特性。数据导入、仿真结果显示和后处理包括：可以将外部二维XY数据导入并显示，可以拷贝/粘贴二维XY数据集；端口模式显示(包括传播常数，阻抗等)；直接坐标显示S参量(线性或
对数刻度)；史密斯圆图(Smith Chart)和极坐标显示S参量；动态显示仿真状态和结果；各种2D和3D显示方式(电场、磁场、功率流、表面电流等)；可以动态显示场分布；可以沿任意空间曲线对2D和3D场求解线积分并显示结果；可以沿任意曲线对3D场求解面积分；可以将不同端IXl激励的结果合并；可以TOUCHSTONE文件格式导出S参量，以ASCII文件式导出场、曲线等结果，可以导出结果场图的屏幕拷贝。CST微波工作室还包含有编辑器和调试器，可实现功能强大、兼容VBA(Visual Basic for Application)的宏语言；通过OLE 的自动操作可以实现与W'mdows环境(如Microsoft Office，MATLAB，AutoCAD，MathCAD，WindowsScripting Host等)的无缝集成。
2.3仿真系统模型
本节介绍了在CST微波工作室中建立的以人体手臂为实验载体的人体通信仿真系统模型。
一、手臂系统模型
组织结构模型和通信信道模型
在人体通信技术的研究中，目前提出的组织结构模型主要包括：经典容积导体模型、单层组织结构模型和多层组织结构模型。下面将对这三类人体组织结构模型进行简单的介绍。
经典容积导体理论将人体视为各向同性、呈阻性的良导体。电流耦合方式的人体通信关注外加微弱交变电流在人体表面及内部传播及分布。由于生物源频率较低，且人体所有的组织与器官都处于组织液的包围之中，生物电磁学中常用的方法是将人体组织(心脏，大脑)等效成一个容积导体，在此基础上，描述电刺激信号以及生物电信号在人体内部钧传播。
Fujii等人把人体简化为由腿、躯干、手臂、肩和头组成的模型，并将每部分设置为长方体。该模型使用了肌肉组织的相对介电常数和电导率等电磁特性参数。通过比较、分析简化人体模型和真实人体周围的电场分布情况，Fujii等人验证了简化人体模型的合理性。使用简化人体模型，可以节省计算资源，从而在一定程度上有助于降低人体通信系统的开发成本。
二、信号收发系统
总体上，人体通信信道模型可以分为两类：理论模型和实验模型。理论模型来自于电磁传播的基本原理，可得到限定条件下的精确模型。理论模型适用于详细深入的探讨，但要求对传播环境的详尽描述。实验模型来自于基于实验研究，为人体通信信道的统计模型提供基础。与理论模型相比，实验模型只需简化的环境描述。
3仿真实验与结果分析
本章利用构建好的人体通信仿真系统模型展开实验，对人体通信的传输机制和信道特性进行了探讨。构建好人体通信仿真系统模型后，可以设计仿真实验以研究人体通信的传输机
制和信道特性。本文的仿真实验主要采用时域求解器。为观察2D、3D电磁场量分布，还需要设置电磁场量监测器。
3.1电场分布
表面波是电磁波的一种特殊传播形式，它沿着两种不同介质的交界面传播。
交界面引导表面波的传播，弯曲可以引起衍射效应，从而表面波能够沿曲面传播。
表面波的电磁场主要集中在交界面附近的区域中，场强随离开交界面距离的增加
而迅速衰减，呈现凋落波的特征。当表面波沿着交界面传播时，会在介质内部感应产生电压。感应电压从表面波中获取能量，导致表面波从发射端传出后不断衰减。当表面波是水平极化时，电场与介质表面平行，表面波会在很短的距离内迅速衰减掉。使用垂直极化的表面波，可以最小化电场与介质表面接触的范围，从而减少衰减。因此，对表面波传播而言，垂直极化分量占主要地位，垂直极化优于水平极化。仿真计算并对比有手臂存在和无手臂存在时的电磁场分布，可以直观的观察到在人体通信中，电磁波具有表面波的特征。
3.2频率对人体通信的影响
以人体为通信信道传输信号，在不同的频率下的传输系数不同。研究频率对人体通信的影响，选择适合人体通信的频段，可以提高信号传输效率，也为高效收发系统的设计提供依据。与传统无线通信技术相比，人体通信以人体为信号传输通道，在通信信道方面提高信号传输效率。这说明以人体为通信信道是切实有效的。
结束语
本课题的研究工作至此告一段落，下面对本文的研究工作做一下总结并对人体通信课题提出展望。本文首先提出了本课题的研究背景以及研究意义并回顾了本课题在国内外的发展历程和研究现状。然后，本文介绍了人体通信技术的主要应用领域——无线体域网的特点和应用，通过各类短距离无线通信技术的对比分析，阐明了人体通信技术相比传统短距离无线通信技术的优势。接下来，本文对比了当前人体通信研究中采用的三种信号耦合方式，从组
织结构模型和通信信道模型两方面对人体通信模型进行说明，建立了更为贴近实际的多层组织结构人体通信系统模型。
最后，本文利用CST微波工作室完成仿真实验，从电磁场与人体相互作用的角度探讨了人体通信的信号传输机制和特性。仿真结果表明：以人体为通信信道实现信号传输是切实有效的；信号在人体通信中的传播具有表面波的特征；信号传输主要集中在人体表面5mm 的距离范围内；在0～1000MHz的频率范围内，500---600MHz是最佳的人体通信频段；人体通信的效率不仅和人体信道自身的特性有关，也与收发器的结构有关系。本文的仿真实验是在周围环境无电磁干扰的理想条件下完成的，主要研究人体通信的电磁特性，人体通信模型为多层组织结构的手臂。基于本文的研究成果，下一步的工作可以是考虑周围环境中存在电磁干扰时人体通信的情况，进一步探索收发器结构对人体通信的影响，完善收发器设计的指导原则，从仿真模型的实验结果出发建立人体通信的函数模型，同时考虑采取数字通信技术提高数据传输效率和稳定性。
此外，在人体通信技术的应用中，不能排除第三者恶意窃取信息的情况。因此，需要采取措施保障人体通信数据的安全传输，有效防止信息泄露。同时，人体通信属于近距离通信，尽管人体通信的功耗极低，理论上对人体健康辐射没有什么影响。但人体通信技术的研发历史还很短，临床数据不够全面，使用该技术所产生的影响还有待于今后的临床数据进一步验证。
参考文献
［1］李青青，刘洪武，张小林．一种基于不等长时隙的射频识别防碰撞算法［J］．电子与信息学报，2011，33( 11) : 2628 － 2633．
［2］ Myung J，Lee W． An adaptive memoryless tag anti-collision protocol for RIFD networks［C］∥The 23rd Conference of the IEEE Communications Society，2005: 1 －
3．
［3］孙文胜，胡玲敏．基于后退式搜索的自适应多叉树防碰撞算法［J］．计算机应用，2011，31( 8) : 2052 － 2055．
[4] KARAOGUZ J．Higll rate wireless personal area networks rJl．IEEE Comm．Magazine．2011，39(12)：96．102．.
[5] C．Otto，A．Milenkovic，C．Sanders，and E．Jovanov，‘‘System architecture of awireless body area sensor network for ubiquitous health monitoting．’’Journal of.Mobile Multimedia,v01．1．no．4．PP．307．326，2012．
[6] Cao Huasong，Leung V，Chow C，et a1．Enalbing technologies for wireless body area networks：A survey and outlook,IEEE Communication Magazine．2009．47(12)：84．93．[7] IEEE．PB802．1 5-04／0 1 3 7RL．2004，DS．UWB physical layer submission to 802．1 5task group 3a[S]．2010．.
[8] 禹帆，蓝牙技术，第一版，北京清华大学出版社，2011：34．56．
[9] 杨战社，基于蓝牙技术的数据传输，北京邮电大学学报，2012，13(3)：11．23．.
[10] Wegmuller MS．Intra．body communication for biomedical sensors networks『J1．In ETH Zurich．v01．1．Phd Zurich：Swiss Federal Institute of Technology Zurich(ETHl，2011．
[11] Matsuita N，Tajina S，Ayatsuka Y，et a1．Wearable key device for personalizing nearby environment[C]．Proceedings of the Fourth Intemational Symposium on Werable Computers(ISWC 2000)．Seattle．Washington,US八IEEE Computer Society．2011．1 1 9．126．[12] Handa T，Shoji S，Ike S，et a1．A very low-power consumption wireless ECG monitoring system using body as a signal transmission medium[C]．Proceedings of the International Conference on Solid．State Sensors and Actuators Conference Transducers．Chicago．IEEE．2012：1 003．1 006．
[13] Gao YM,Pun SH,Min D．et a1．A preliminary two dimensional model for intra-body communication of body sensor networks『C1．In International Conference on Intelligent Sensors，Sensor Networks and Information Processing(ISSNIP 2008)，Sydney．2011．PP．273．278．
[14] 倪维立，介质覆盖体上的爬行波和行波[D]，博士论文，上海科学技术大学，2012年。
[15] J．Zenneck,‘'About the propagation of electromagnetic plane waves along a conductor plane and their relationship to wireless telegraphy'’．Ann．der Physik．v01．23．PP．846-866．Sept．2011.
人体通信 ?eljka Lu?ev, Igor Krois, and Mario Cifrek 萨格勒布大学电气工程和计算系 摘要.生物遥测术是远程监测、计量和记录下生命体组织的功能、活动或状态。传感器节点网络放置或植入到一个生物体体内形成的网络叫做肢体区域网络(BAN)。这项工作中我们将描述肢体区域网络的原则,肢体区域网络利用人的身体作为一个传输媒介,即人体通信(IBC)。我们将描述IBC系统设置的局限性,人体绝缘体的性质作为传输介质,指定不同的方法通过人体传输信号和比较IBC系统且用文学表述。 关键词:生物遥测技术, 人体通信(IBC),电容耦合,电流耦合。 1 简介 生物遥测术是用在测量从一生物体传送信号到一定距离外接收机的遥测方法[23]。它是用来远程观察,衡量和证明一个人或动物的功能、行为或位置。它用在几个领域,如医疗和人类研究生物遥测术,这些领域的可植生物遥测术和动物生物遥测术。医学生物遥测术用来远程跟踪病人的生理功能,如体温、心率、血压、心电图、脑电图信号,等等,甚至操作设备如药物递送系统和修复装备。主要用于发送装备的植入式生物遥测术可植入人体或动物处于研究阶段,如人工耳蜗和植入式起搏器。动物生物遥测术被广泛用于引导自然环境和动物迁徙时的动物行为研究。在这里我们将注意力聚焦于只用于监测人类行为的生物遥测术系统,即医疗的植入式生物遥测术系统。 一个生物遥测术系统的主要成分是位于发射机生理功能传感器、传输路径和接收机。带有传感器的发射器放在人体表面或植入内部。与医学生物遥测术比较,植入式意味着接收机和发送机间没有作为传输介质的电线。然而,因为电线能干扰到病人和医护人员,在监测中是不必要的。使用不同的无线技术给病人提供了更好的自由运动和流动性,这在一个长期监测每日活动、非流动的患者和外科手术治疗中特别重要。放置在人体的便携式传感器网络叫做肢体区域网络(BAN),必须符合下列要求:
※人体工程学的发展 人体工程学，又称人机工程学、人机工学，是本世纪除发展起来的一门独立的学科，它的宗旨是研究人与人造产品之间的协调关系，为设计提供依据。为设计提出人---机关系依据的有两门学科:人机工学和心理学，特别是消费心理学。人体工程学在60、70年代有相当显著的发展，对于设计的起步起到很大的促进作用。人体工程学的中心是解决人机之间关系的问题，其中包括: 1〉人造的产品、设备、设施、环境的设计与创造； 2〉对于人类工作和活动过程的设计； 3〉对于服务的设计； 4〉对人类使用的产品和服务的合适程度的评估。 人体工程学的目的是以下两个方面: 1〉提高人类工作和活动的效应和效率； 2〉保证和提高人类追求的某些价值，比如卫生、安全、满足等等。 20世纪人体工程学才形成一门独立的学科，它的服务对象已经不再是简单的手工产品，而更多的与大工业化的产品密切关联，现代工业的复杂性，是以前完全靠设计师的感觉、靠经验积累的人体工程方式完全落伍，无法适应新的设计需求，因此，是工业化迫使这个学科形成。工业化时代的人体工程学经历了以下几个阶段的发展: 1〉机械时代（1750---1890）这个时期的设计主要是简单的为寻找符合使用者的尺度的设计细节，即在设计上注意与人体配合的长短、宽窄、大小尺寸，但是，对于真正的适应性、特别是效率性、安全性，则还没有适当的考虑。因此，这个阶段可以说还没有真正的发展出人体工程学。 2〉技术革命时期（1870---1945）自从1870年前后开始，由于工业技术发展，进入了技术革命阶段，这个时期主要的特征是能源的广泛采用称为能源革命时期。新能源的使用使第一阶段单纯考虑人体尺寸的方式显现出不足，人机关系在设计上显得日益重要。两次世界大战是人体工程学发展的重要因素。战争中新武器的研制使设计中功能、效率和使用方面等问题开始被关注。适应人的设计是人体工程学在第一次世界大战期间的重大发展，重点已经不仅仅是尺度适合，而是如何全面符合人的需求。一战后人体工程学有了新的进步，工程技术人员开始将研究的重点转移到如何在工作程序和工作方法上发展出适合人的需求的设计上来，开始关注人在工作中的适应性。二战后人体工程学研究变得更加复杂。新的设计开始从以前的为适应人的设计转移到为工作的人的设计上。这是人体工程学的一个新的重大进步。 3〉为人的思维的设计阶段（1945---）自从1945年二战结束以来世界各国逐渐进入高速度的经济发展阶段从技术角度来说，第一和第二阶段都是为了扩展人的肌肉力量设计的，而战后的人体工程学将研究方向转到扩大人的思维力量方面，使设计能够支持、解放、扩展人的脑力劳动。战后人体工程学的一个重点发展是从比较集中为军事装备设计服务转入为民用设备、为生产服务，它开始进入制造业、通讯业和运输业，为提高这些范畴的效率、安全、准确水平而得到发展。随着自动化的发展，控制系统的复杂化，如何设计出更加具有效率、更加准确的仪表盘，包括显示设备和按钮设备，越来越为设计界关注。这是人体工程学的一个新的发展阶段。战后初期阶段称为按钮时期，目的在于使控制系统更加准确、无误、反应快捷。人体工程学的研究在70年代达到高潮，70年代是人体工程学泛滥夸大的阶段，也是人体工程学作为一个独立的学科得到理论实践上的完善化的阶段。
1.细胞是人体结构和功能的基本单位。 2.器官：几种不同的组织组合成具有一定形态和功能的结构称为器官。 3.系统：若干器官组合成来共同完成某种生理功能，构成系统 4.呼吸系统、消化系统、泌尿系统、生殖系统组成内脏。 会判断5.内侧和外侧：近身体正中矢状面者为内侧，反之为外侧。 荆绯侧 在前臂：内侧又称尺侧外侧又称桡侧 在小腿：内侧又称胫侧外侧又称腓侧 6.矢状面：沿前、后方向讲人体分为左右两部分的切面。通过正中线的矢状面，称为正中矢状切面或正中面。 7冠状面：也称额状面。将人体分为前、后两部分的切面。 8.生命活动的基本特征是新陈代谢和兴奋性。 人体结构有不同的细胞所构成，不同细胞兴奋性不一样，怎么判断？（看懂） 新陈代谢：人体通过与外界的物质交换，不断地进行新老交替自我更新的过程，称为新陈代谢。 新陈代谢是生命的最基本特征。 兴奋性：人体或组织对刺激发生反应的能力或特性，称兴奋性。 9.判断人体兴奋性的指标是阈值（也叫阈强度） 了解10.内环境：由细胞外液组成的细胞生存环境称为内环境。 11.机体功能有三大调节方式。 神经调节特点：迅速而精确，作用部位比较局限，作用时间比较短暂，适应于快速变化的生理过程，如对躯体运动和内脏活动的调节。 神经调节的基本方式：反射 体液调节（内分泌调节）的特点：作用缓慢、历时持久、影响广泛、但精确度差。适用于持久而缓慢的生理过程。对新陈代谢、生长发育和生殖等生理过程都有重要调节意义。神经调节（迅速、精确、持续时间短） 体液调节（缓慢、持久、调节幅度广泛） 12.维持内环境的稳态：负反馈 正反馈：血液凝固，排尿和排便反射，分娩 负反馈：血压调节，体温调节，PH调节 维持内环境的稳态。 体内大多数反馈为负反馈。 13.细胞膜：“液态镶嵌模型”学说。 此学说认为细胞膜：由液态脂质双分子层为支架，其中镶嵌着有不同分子结构、不同生理功能的蛋白质。 14.细胞器： 线粒体：动力工厂能量工厂 高尔基复合体：加工修饰运输蛋白质 （听懂了解）15.氧气和二氧化碳通过单纯扩散的跨膜方式进行转运 钠离子和钾离子离子顺浓度差 钾离子通过通道蛋白进行转运： 钾离子顺浓度差的跨膜转运：通道转运（通道转运属于易化扩散）
通信与信息系统学科研究方向、课程设置 沈阳理工大学“通信与信息系统”学科为“信息与通信工程”一级学科的具有硕士授予权的二级学科，于2003年获得硕士学位授予权。 该学科本着“突出特色、协调发展”的思路，进行建设；在学术队伍、人才培养，科学研究和学术交流等领域取得了长足的进展，不仅形成了扩频通信技术及应用、移动无线网络组网技术、数字信号处理技术三个特色学科方向，而且在与计算机应用技术等相关学科有机融合、积极协作的基础上，成功申请了国家863重点实验室1个，省级工程中心2个，省级重点实验室1个，成为重要的研究生培养基地。本学科主要研究方向有： 1．扩频通信技术及应用 扩频通信是现代通信技术发展的一个重要方向，由于采用了伪随机编码作为扩频调制的基本信号，其具有抗干扰性强、截获率低、码分多址、信号隐蔽、保密和易于组网等许多独特的优点，目前不仅广泛应用于军事通信、电子对抗、导航及测量中，而且也愈发成为包含CDMA、微波通信、遥测遥控等民用通信领域的重要技术支撑。本方向的主要研究内容有：DS/FH通信机理及应用，PN码的产生及特性，信号的检测与估计，扩频通信干扰与抗干扰技术，计算机仿真、基于FPGA/DSP的设计与实现等。 2．移动无线网络组网技术 近年来，由蜂窝移动通信网络、无线局域网等组成的有中心结构网络和由Ad hoc网络、传感器网络等组成的无中心结构网络，以及基于综合体系的卫星网络已成为移动无线网络技术在民用通信和军事战场环境下的重要信息传输平台，并具有十分广阔的发展空间。为进一步保证该类网络的可靠和有效运行，本方向的研究重点主要有：网络规划设计与互连，通信协议与接入技术，路由选择，QoS 保障机制，网络管理与重构，网络与信息安全技术等 3．数字信号处理技术 数字信号处理技术作为现代电子信息系统的关键技术，逐渐成为高效信息获取、存储、处理、传输及应用的核心技术。本方向的研究重点围绕以下内容展开：随机数字信号分析、处理与模式识别，数字图像信号处理与识别，交互式多媒体技术，医学信号处理及电子技术在医学上的应用等。
第三章中医学对正常人体的认识 中医学认为，人体是以心为主宰，五脏为中心，结合六腑、奇恒之腑、精气血津液、形体官窍、经络共同构成一个有机整体。脏腑、精气血津液、形体官窍的生理功能相互协调，相互为用，以维系体内外环境的相对平衡和稳定，维持人体的正常生命活动。 第一节脏腑 脏腑，是内脏的总称，按其生理功能特点分为： 五脏：即心、肝、脾、肺、肾，为实质性脏器，共同生理功能主要是化生和贮藏精气。特点是藏精气而不泻，故满而不能实。 六腑：即胆、胃、大肠、小肠、三焦、膀胱，为中空管腔性脏器，共同生理功能主要是受盛和传化水谷。特点是传化物而不藏，故实而不能满。 奇恒之腑：即脑、髓、骨、脉、胆、女子胞，为空管腔性脏器而属腑，但生理功能却又“藏而不泻”类似五脏，故为奇恒之腑。 在脏腑中，五脏是生命活动的中心，脏腑在生理功能上相互制约，相互依存，相互为用，形成一个非常协调统一的整体。 一、五脏的主要生理功能与系统连属 （一）心 1、心的主要生理功能 （1）心主血脉：是指心气推动血液循行于脉中，周流全身的作用。心、脉、血共同组成一个循环于全身的系统，在这个系统中心起主导作用。 血液在脉管中正常运行，主要依赖心气的推动；血液的充盈；脉道的通利。心气充沛，血液充盈，脉道通利，血行流畅，则面色红润光泽，舌淡红，脉象和缓有力。 （2）心主神志（又称心藏神） 神：有广义与狭义之分，广义的神，是指人体生命活动及其外在表现。狭义的神，是指人的精神、意识、思维活动的功能。 心主神志的功能体现在两个方面：①心主宰五脏六腑的生理活动：即在心的主宰和调节下，彼此协调，才能共同完成整体的生命活动。②主人的精神意识思维活动：心主神志功能正常，则神志清晰，思维敏捷，精神充沛；心的气血不足。 2、系统连属 （1）心在志为喜：
1．安全人机工程学研究的主要内容和方法是什么？ 人体特性的研究、人机系统的总体设计、工作场所和信息传递装置的设计、环境控制与安全保护设计 实测法（Measure method），实验法（Experiment method），分析法（Analysis），调查研究法（Survey)，计算机仿真法(Simulation)，感觉评价法(Sensory inspection)，图示模拟和模型试验法(model) 2．简述坐姿作业空间设计的主要内容和采用的人体参数。 坐姿作业空间设计主要包括：工作台、工作座椅、人体活动余隙和作业范围等的尺寸和布局等. 其设计用人体参量（坐姿10个数据） 3．知觉的基本特性及其影响因素 知觉是人脑对直接作用于感觉器官的客观事物和主观状况整体的反映。 人脑中产生的具体事物的印象总是由各种感觉综合而成的，没有反映个别属性的知觉，也就不可能有反映事物整体的感觉。 知觉是在感觉的基础上产生的。感觉到的事物个别属性越丰富、越精确，对事物的知觉也就越完整，越正确。 知觉的整体性，知觉的选择性，知觉的理解性，知觉的恒常性 4．信息编码的意义和方法是什么？分析操纵装置特征编码的方法和意义。 （形状、大小、颜色、标志） 5．仪表显示装置设计时主要考虑哪些方面？在各部分的设计中，主要考虑哪些影响因素？模拟（指针表盘等的设计） 数字（形状、格式、显示器） 6．脚操纵装置设计的主要内容是什么？ （形式、操纵方式、力量，尺寸、形状位置） 7．人与“机”特性的比较主要从哪些方面考虑？ 速度，逻辑推理，计算，可靠性，连续性，灵活性，输入灵敏度，智力，操作处理能力，功率输出，综合能力，记忆 8．安全防护装置设计的基本原则是什么？举例说明这些原则的应用 a)以保护人身安全为出发点进行设计的原则。 b)安全防护装置必须安全可靠的原则。 c)安全防护装置与机械装备配套设计的原则。 d)简单、经济、方便的原则。 （举例：自己任意） 9．安全人机工程学对安全工程设计的作用主要表现在哪些方面？ （人体结构，匹配，结构及环境设计）
第二节人体的新陈代谢 1．食物的消化和吸收 （1）．消化系统的组成 （2）．食物的消化和吸收 ①消化有物理性消化和化学性消化。物理性消化主要通过牙齿的咀嚼和胃肠的蠕动；化学性消化主要是利用消化酶，使食物中的营养成分通过化学变化变成可吸收的物质。 ②食物中各种成分的消化。食物中的水、无机盐、维生素不经消化能直接被吸收；食物纤维不能被消化；淀粉、蛋白质和脂肪最终分别被消化分解成葡萄糖、氨基酸、甘油和脂肪酸。 ③小肠是食物消化吸收的主要场所，与其相适应的结构特点有：(1)小肠长，有皱襞，内壁形成小肠绒毛，可扩大小肠内表面积；(2)小肠绒毛内含丰富的毛细血管和毛细淋巴管，有利于营养物质的吸收；(3)小肠内含有多种消化腺分泌的消化酶，能对食物中的各种成分进行彻底的消化。 ④吸收是指营养物质进入循环系统的过程。 2．酶在生命活动中的重要作用 (1)酶的概念：酶是生物活细胞所产生的具有催化作用的蛋白质，是一种生物催化剂。酶能使生物体内的化学反应迅速地进行，而本身并不发生变化，这一点与无机催化剂相似。 (2)酶的特点： ①高效性：酶的催化效率一般是无机催化剂的107～1013倍。 ②专一性：一种酶只能催化一种或一类化合物的化学反应。 ③不稳定性（易变）：高温、低温以及过酸、过碱，都会影响酶的活性。也就是说，酶的催化作用需要适宜的条件。温度、pH都会影响酶的活性。 ○4多样性：酶的种类多种多样。 (3)酶的作用：酶具有多样性，高效性及专一性等作用特点．对于生物体内的新陈代谢的正常进行是必不可少的。 3．消化酶在人体消化过程中的作用 (1)食物中各种营养成分的消化过程 食物中的各种营养成分，除了水、无机盐、维生素等可以直接被消化道吸收外，其他如糖类、蛋白质、脂肪等结构复杂、不溶于水的大分子有机物，必须在消化道内经过消化，分解成溶于水的有机物小分子，才能被消化道壁吸收。糖类、蛋白质、脂肪这三大有机物的消化过程必须在各种消化酶的催化作用下才能完成，它们的具体途径为： (2)消化酶在人体消化过程中的作用 ①口腔中的唾液含有唾液淀粉酶，口腔可以使食物中的部分淀粉分解成麦芽糖。 ②酸性的胃液中有胃蛋白酶，它能将蛋白质分解成多肽。 ③小肠中的消化液包括肠液、胰液和胆汁，肠液和胰液中含有分别能消化糖
基于传感器原理的人体移动监测／检测技术现状 摘要针对人体移动监测/检测技术，分析了基于传感器原理的各种常用和非常用方法的特点，说明了目前基于人体红外移动检测技术的优势和有待于改进的地方，并做出了前景分析。 关键词人体传感器技术；移动检测；现状分析 许多场合需要对人体移动、靠近做出监测报警。利用传感器来获知人体移动变化的信息，进行智能判断分析，可实现人体移动检测报警功能。目前基于传感器原理实现人体移动信息获取的方法主要包括：热能检测、脚步移动检测、位置变化检测等。热能检测可以选用红外人体传感器；脚步移动可以选用振动传感器；位置变化检测可以选用超声传感器。对于传感器的选择可根据应用环境、成本预算、检测精度等来选择，本文就从几种传感器的原理，技术难点，研究现状，技术展望进行分析。 1红外人体传感技术 测量原理： 基于人体红外传感的报警系统，利用热释电传感器作为探测单元，采取人体特征波长10um附近的红外线，并利用特殊光学镜片，判断出由于人体移动，造成的红外线能量的变化，这种能量变化的起因是由于人体红外能量在一定时间之内发生了改变，而是它改变的方法是通过光学镜片划分不同的感应区，当人从一个感应区走到另一个感应区时，红外线会传输到不同的传感器单元。 如图1所示，探测器包含5个感应区，当人进入一个感应区，或者离开一个感应区，或者从一个感应区进入另一个感应区都将被检测。图1的感应区用数字1，2，3，4，5标出，当人从非感应区进入1，或者从感应区5离开至非感应区，都将被检测；而当人从1进入2，从2进入3，从3进入4，从4进入5，也将被检测；在此过程中，检测距离延探测器中心点为最远，即2进3，3进4最远横向距离可达30米，1进2，4进5横向距离不足30米。 技术难点： 1）人体的红外线因个体差异多少，使得信号采集时有很大不一样，即，不同的人，虽然释放红外线波长相同，但能量强度差别较大，给检测带来困难； 2）无法实现远距离纵向检测，这是因为，红外方法基于光学镜片透射，当镜片划分不同区域，人体辐射红外线在不同区域出现，可以被检测，因此主要是检测横向移动，即以探测器为中心的圆周运动时，此方法最为灵敏。而纵向移动检测距离只能通过扩大镜片面积来实现，然而，探测器尺寸不能随意变大，因此，扩大镜面用来实现纵向移动远距离检测是受限制的。 研究现状： 目前红外人体检测主要应用于室内，因为此种方法干扰因素较多，室外难以很好应用。而检测距离主要在10m以内，以5m～8m为主流。我所研制的远距离红外测量系统，横向距离可以实现30m，纵向距离可以实现10m左右（温度低于22℃），每个探测器可以有强探测点一个，次强探测点4个。另外可以实现40m距离的横向移动检测，但此种探测器只有一个探测点，并无其它探测点。 技术展望： 经过前期初步的设计和理论分析，以目前的条件（主要是元器件的限制），通过后续的实验，预计再经过一年的研发，红外人体传感方法可以实现：1）单
中医讲究一个通字，疏通经络的十大方法 “ 医生认为，经络影响着人体气血的运行和各个脏腑的正常运作，身体通则不痛，痛则不通，经络不通身体就会有疼痛，那么，经络不通该怎么办?“经”的原意是“纵丝”，有路径的意思，简单说就是经络系统中的主要路径，存在于机体内部，贯穿上下，沟通内外。 “络”的原意是“网络”，简单说就是主路分出的辅路，存在于机体的表面，纵横交错，遍布全身。《灵枢·脉度》说：“经脉为里，支而横者为络，络之别者为孙。” 这是将脉按大小、深浅的差异分别称为“经脉”、“络脉”和“孙脉”。 经络，主要包括十二经脉、十二经别、奇经八脉、十五络脉、十二经筋、十二皮部等。其中属于经脉方面的，以十二经脉为主，属于络脉方面的，以十五络脉为主。它们纵横交贯，遍布全身，将人体内外、脏腑、肢节联成为一个有机的整体。 11、升温是疏通经络最有效的方法身体内寒湿重时，就如面对一块因冷而冻住的土地，你用按摩和针刺的方法是解决不了根本问题的。 只有“大地”回暖，河流化冰，土地解冻，河流才会通畅，土地才会松软、透气。
我们的身体也是一样，只要身体内寒湿重，身体内所有的管道就会因冷而收缩，身体内的肌肉、组织也会遇冷而板结。这时针灸、推拿、按摩等治疗方法对治疗各种疾病效果甚微，而且只能暂时缓解，复发率非常高。遇到这类情况时，就要同时学会为身体升温、排寒湿的技巧，才能让身体内全面化冻，各种管道自然畅通。22、五字调息通五脏每天清晨，用鼻子吸气，嘴呼气，默念：嘘、呵、口四、吹、呼字，不要出声。每个字音对应一个脏腑：嘘对肝，呵对心，口四对肺，吹对肾，呼对脾。 这是利用调节呼吸来调匀气息，疏通五脏。如果常念“嘘”可以养肝明目，常念“呵”可以泄心火等，长久坚持，会有一定作用。33、梳头促进血循环用手指或木梳从额头前至枕后，从两侧的颞部至头顶进行“梳头”，每回50~100次，以晨起梳头为最佳。 人体各条经络都汇聚于头部，梳头时要经过眉冲、通天、百会、印堂、玉枕、风池等近50个穴位，对这些穴位进行如同针灸的刺激，可以促进头部血流，疏通经络。44、老丝瓜引导经络老丝瓜1条，切碎炒至微黄，研成细末，每次10克，用热水过服。老丝瓜筋络贯穿，类似人体经络。 借老丝瓜气来导引人体经络，使气血通顺。55、莲花坐活动韧带坐时，屈左腿，将左脚的脚背放在右大腿的腹股沟处，双手放在左膝盖上，轻柔地做上下弹性运动数次，使之接触
人体工程学的发展概况 人体工程学，或者称为人机工程学、人机工学，是本世纪初发展起来的一门独立的学科，它的宗旨是研究人与人造产品之间的协调关系，通过对人——机关系的各种因素的分析和研究，寻找最佳的人——机协调关系，为设计提供依据。设计是为人类提供生理和心理需求满足的活动，那么，应该说有两个学科是为设计提出人——机关系可靠依据的，即人体工程学和心理学，特别是消费心理学。人体工程学在60、70年代有相当显著的发展，对干设计的进步起到很大的促进作用。 人体工程的中心是解决人机之间关系的问题，其中包括： （l）人造的产品、设备、设施、环境的设计与创造； （2）对于人类工作和活动过程的设计； （3）对于服务的设计； （4）对于人类所使用的产品和服务的合适程度的评估。 人体工程学的目的是以下两个方面： （l）提高人类工作和活动的效应和效率； （2）保证和提高人类追求的某些价值，比如卫生、安全、满足等等。 人体工程学的接触方式或者工作方法是把人类能力、特征、行为、动机以系统的方法引入设计过程中去。 其实，自从人类开始制造工具、营造居所以来，就已经有人体工程的因素。因为要满足和适合人体的要求，在工具、用品、建筑设计中必须考虑人的因素，首先是尺寸合适，高低合适，方便使用，设计和制作时更考虑到安全、效率。所以说，人体工程的发展，并不是现代社会的产物，人体工程的开始是在工具制作、建造住宅的行为中自然发展起来的，因此，可以说设计上采用人体因素具有非常长的历史了。但是，作为一门独立的学科，人体工程学则是20世纪才形成的，它的主要服务对象已经不再是简单的手工产品，而更多地与大工业化的产品密切关联，现代工业的复杂性，使以前完全靠设计师的感觉、靠经验积累的人体工程方式完全落伍，无法适应新的设计需求，因此，是工业化迫使这个学科形成。 工业化时代的人体工程学发展经历了以下几个阶段的发展： （1）机械时代（1750—1790年）
（ = 1 \* CHINESENUM3 一）人体工程学的含义？ 答：研究人在某种工作环境中的解剖学、生理学和心理学等方面的各种因素，研究机器及环境的相互作用，研究在工作中、家庭生活中和休假时怎样统一考虑工作效率、人的健康、安全和舒适等问题的学科。 （二）人体工程学研究的内容？ 答：人体工程学研究应包括理论和应用两个方面，但目前本学科研究的总趋势还是着重于应用。 虽然各国对于人体工程学研究的侧重点不同，但纵观本学科在各国的发展历程，可以看出确定本学科研究内容有如下一般规律：总的来说，工业化程度不高的国家往往是从人体测量，环境因素，作业强度和疲劳等方面着手研究，随着这些问题的解决，才转到感官知觉，运动特点，作业姿势等方面的研究，然后再进一步转到操纵，显示设计，人机系统控制以及人体工程学原理在各种工业与工程设计中的应用等方面的研究，最后则进入人体工程学的前沿领域，如人机关系，人与环境的关系，人与生态等方面的研究。 人体工程学研究的主要内容可概括为以下几方面： （1）人体特性的研究 人体特性的研究探讨的主要是在设计中与人体有关的问题。如人体形态特征参数，人的感知特性，人的反应特性等。 （2）人机系统的总体设计 人机系统工作效能的高低首先取决于它的总体设计，也就是要在整体上使机与人体相适应。 （3）工作场所和信息传递装置的设计 工作场所设计合理与否，将对人的工作效率产生直接影响。研究作业场所设计的目的是保证物质环境适应于人体的特点，使人以无害于健康的姿势从事劳动，既能高效完成工作，又感到舒适。 （4）环境控制与安全保护设计 对设计师而言，人体工程学应用研究主要分为以下几个方面: （1）动作、工业产品及人机界面研究 （2）环境条件、环境心理、环境行为、作业空间研究 （3）视觉传达、家具、服装等领域的应用研究 （4）人的情感因素，能力及作业研究
人体行为识别技术 在计算机视觉领域中，人体运动行为识别是一个被广泛关注的热点问题，在智能监控、机器人、人机交互、虚拟现实，智能家居，智能安防，运动员辅助训练等方面有巨大应用价值。行为识别问题一般遵从如下基本过程：数据图像预处理，运动人体检测、运动特征提取、特征训练与分类、行为识别。着重从这几方面逐一回顾了近年来人体行为识别的发展现状和常有方法。并对当前该研究方向上待解决的问题和未来趋势做了分析。行为理解可以简单地认为是时变数据的分类问题，即将测试序列与预先标定的代表典型行为的参考序列进行匹配。通过对大量行为理解研究文献的整理发现：人行为理解研究一般遵从特征提取与运动表征、行为识别、高层行为与场景理解等几个基本过程。 特征提取与运动表征是在对目标检测、分类和跟踪等底层和中层处理的基础上，从目标的运动信息中提取目标图像特征并用来表征目标运动状态；行为识别则是将输入序列中提取的运动特征与参考序列进行匹配，判断当前的动作处于哪种行为模型；高层行为与场景理解是结合行为发生的场景信息和相关领域知识，识别复杂行为，实现对事件和场景的理解。【2】 1、行为识别的应用 从应用领域的分类来讲，可以将人体运动分析的应用分成如下几个领域： ①智能监控 这里所指的“智能”包含两个方面的含义。一种“智能”是指系统能够在一定的场景中检测是否有人的出现(如通过检测人脸的方法)防止只是简单的通过运动目标检测所造成的错误报警(例如因为动物活动或者刮风摇动树枝等等而造
成误报)。另外一种“智能”是指系统能够监视一定场所中人的活动，并对其行为进行分析和识别，跟踪可疑行为(如经常在重要地点徘徊等等行为)从而采取相应的报警措施。通常把报警系统设置于银行、机场、车站、码头、超市、办公大楼、住宅小区等地，以实现对这些场所的智能监控。 ②虚拟现实 跟踪现实世界人的姿态，从而创建一个虚拟的仿真场景，实现人与这个虚拟世界的交互。该领域的具体应用涉及视频游戏、虚拟摄影棚、计算机动画等方面。 ③高级用户接口 指可以通过对用户手势的识别来代替传统的鼠标和键盘输入，从而实现人与计算机之间的智能交互。此外，通过对手势语言的理解，还可以进行聋人与计算机之间的手语交流。 ④运动分析 人体运动分析可以运用于基于内容的视频检索领域。例如可以检索在运动会上单杠比赛中运动员的杠上动作。这样可以节省用户大量的查询视频资料的时间和精力。另外一种应用是用于各种体育项目中，提取运动员的各项技术参数(如关节位置、角度和角速度，等等)，通过分析这些信息，可以为运动员的训练提供指导和建议，有助于提高运动员的训练水平。此外，还可以用于体育舞蹈动作的分析，以及临床矫形术的研究等领域。 ⑤基于模型的视频编码 通过提取一定的静态场景中人物的形态特征参数和3D姿态参数，以较低的数据量对视频数据流加以描述，实现视频数据的压缩和低比特率传送。可以用于在因特网上展开远程视频会议以及VOD（Video-On-Demand）视频点播。
涉及人体研究的申请 （美国北卡大学医学院伦理审查委员会申请表） 日期: IRB 研究序号 (如果是新递交的，请留空白): 项目名称: 主要研究者的姓名学历：科室： 主要研究者编号： 通信地址： 电话: 传真: 呼机: 电子邮箱: 参与研究人员的姓名和学历： 如果有研究协调员，其姓名和地址是： 资金来源： I. 协议 研究负责人： 我确定，上面提到的参与研究人员已经接受了他/她在该研究中的任务，我同意继续与伦理审 查委员会(IRB)交换关于保护人类研究对象的权利方面的信息，同意在对项目做出任何变更之前获 得IRB的同意。我将至少每年递交一次项目进展报告，或者根据IRB的要求定期汇报项目进展情 况。我同意及时向IRB汇报研究中出现的不曾预料到的问题或给人类研究对象带来不利影响的事 件。我们将给每位研究对象发一份知情同意书，在他们签字后收回，并作为文件保存。要是研究涉 及到了医院病人的治疗，我们会在每位研究对象的病历中放一份知情同意的副本。 _______________________________________________ ____________ 研究负责人签名日期 _______________________________________________ ____________ 指导教师签字（如果研究负责人为进修人员）日期 研究负责人的部门领导（如果领导是研究者或者不能够审查，请副主管签字）： 我已经审查了这一研究项目，我相信它是合理的。研究的设计和方法足以使研究目的得到实 现，另外研究者也有适当的财力和其他方面的资源。我支持开展这项研究，因此把它递交上去，希 望得到进一步审查。 ___________________________________ ________________________ _______________ 部门领导签字部门日期
1、人体工程学1 它研究人在某种工作中的解剖学、生理学、心理学等方面的各种因素；研究人和机器及环境的相互作用；研究在工作中、生活中如何样统一考虑工作效率、人的健康、安全和舒服等咨询题 课件：人体工程学是20世纪40年代后期跨过不同学科和领域，应用多种学科的原理、方法和数据进展起来的一门新兴的边缘学科。由于它的学科内容的综合性、涉及范畴的广泛性以及学科侧重点的不同，学科的命名具有多样化的特点。 2人体工程学研究的要紧内容和研究方法？ 研究内容：1）工作系统中的人。2）工作系统中直截了当由人使用的机械部分如何适应人的使用。3）环境操纵，如何适应人的使用。 研究方法：1）测量法，包括对尺度、动态、力量、体积、肌肉疲劳度和其他生理变化的测量2）模型工作法；3）调查法，常用的调查法有观看法、询咨询法、咨询卷法；4）数据的处理法 3《室内人体工程学》学习目的是什么？ 如何达到安全、健康、舒服和工作效率最优化。 4、公元前一世纪，罗马建筑师维特鲁威就从建筑学的角度对人体尺寸进行了较完整的论述。 5、按照维特鲁威的描述，文艺复兴时期达芬奇创作了闻名的人体比例图。 6、最早对那个学科命名的是比利时数学家Quitlet,1870年发表了《人体测量学》一书为世界公认并创建了那个学科 7、研究人在室内环境空间度量咨询题的依据是什么？ 要紧依据人体测量学；研究有关人的人体尺寸和人体活动空间两个咨询题。 8、“人体尺寸”指的是什么？ 1.人体尺寸的测量可分为两类，即构造尺寸和功能尺寸。（1）构造尺寸：是指静态 的人体尺寸，它是人体处于固定的标准状态下测量的。能够测量许多不同的标 准状态和不同部位。 （2）功能尺寸：是指动态的人体尺寸，是人在进行某种功能活动时肢体所能所能达到的空间范畴，它是动态的人体状态下测得。 9、人体尺寸的差异有哪些方面？ 〈1〉种族差异 〈2〉世代差异 〈3〉年龄的差异 〈4〉性不差异 〈5〉残疾人 10、百分位的概念？ 百分位表示具有某一人体尺寸和小于该尺寸的人占统计对象总人数的百分比。 最常用的是第5、第50、第95三种百分位数。 11、人体测量尺寸的应用原则（使用百分位的建议） 1. 由人体身高决定的物体，如门、船舱口、通道、床、拉架等，其尺寸应以第95百分位数为依据。 2. 由人体某些部分的尺寸决定的物体，如取决于腿长的坐平面高度，其尺寸应以第5百分位数为依据。 3. 可调尺寸，应可调剂到使第5百分位数和第95百分位数之间的所有人使用方便。 4. 以第5百分位数和第95百分位数为界限值的物体，当躯体尺寸在界限以外的人使用会危害其健康或增加事故危险时，其尺寸界限应扩大到第1百分位数和第99百分位数。如紧急
摘要:传感器信号人体通信机理研究是通过生理传感器作为被测人体的生理信息采集节点，以人体体表作为传感器输出信号的传输媒质，进行人体信息监测的一种新型的技术手段及方法。通过对人体信道特性、信号耦合方法的深入研究，设计了合理的传感器信号处理链路、信号调制方法，并通过试验验证了传感器信号人体通信的可行性。 关键词:人体通信;传感器;信号链 引言 以传感器获取人体的生理信息正被广泛地应用于健康监测、医疗诊断、健身娱乐、单兵作战等领域。目前，研究的热点之一是将人体本身作为生理信息的传输媒质来实现生理传感器输出信号的传输。要完成生理信息的实时监测，实现从信号采集、数据传输到信息识别与提取的整个信号回路的闭合，就需要通过传感器技术、信号处理技术、微功耗技术、通信技术作为其技术支撑与保障。如何将这些技术有机地结合起来，应用于人体通信传感器信号的采集、传输与识别，实现生理信号的实时监测正是本文的主要研究内容。通过建立以生理传感器为测试节点，以人体本身作为各点信号与接收机之间的传输媒质，建立起基于人体通信的人体信息的实时监测系统。影响传感器信号人体通信的主要参数包括信号耦合方式、信号电压、信号电流、载波频率、编码方式、传输速率等参数特征。下文将对这些因素对传感器信号人体通信的影响进行详细研究和分析。 一、通信信道特性 1.1人体信道电磁特性 人体组织和其他导电介质一样都遵循电磁波传输理论，当在人体加载电场时，电磁场在人体内部有一定的趋肤深度，人体组织可看作电导率很小的介质，其趋肤深度为[1-2]:δ=2σ槡εμ(1)式中:σ是电导率，ε是相对介电常数，μ是磁导率，由于人体组织是非磁性材料，因此这里的磁导率为真空磁导率1。当σ/ωε1时，人体组织可看作电导率很大的介质，其趋肤深度为:δ=ε槡πμσf(2)式中:f是外加电磁场频率。为了减小传感器信号通过人体进行信号传输时对人体内部组织的影响，应有效利用趋肤效应，使传感器信号沿人体体表进行传输。 1.2人体信道安全性要求 在考虑采用人体作为信号传输通道的场合，需要考虑其所能承受的安全电流等相关特性。外露于电、磁时变效应的安全限制，基于建立的健康效应的电磁场(EMF)参见国际委员会的电离辐射防护(ICNIRP)。如图1所示，根据频率的领域，物理量用来指定外露在EMF 的基本限制如下:频率范围1Hz～10MHz的电流密度(J);指定频率范围100kHz～10GHz的能量吸收率(SAR);频率范围10～300GHz的功率密度(S)。在设计基于人体通信的生理传感器时，考虑到其低发射功率、低能耗、长期使用的要求。选择了1kHz～10MHz作为信号的传输频段，并根据该频段对电流密度的要求，结合表1将传感器输出信号的电流控制在如表所示的频率范围与之对应的电流范围以内。 二、传感器信号人体耦合方法及对比 基于本文第一部分对以人体作为通信信道的信道特性的分析后，要想稳定可靠地完成传感器信号在人体信道中的传输，需要选择合理的信号耦合方式。同无线通信通过空气进行数据传输不同，人体通信信道是电磁特性复杂的人体组织结构。如何采取有效方式将信号耦合，进人体信道并实现信号在人体信道中的高效传输是实现人体通信最为关键的问题。目前主要认为人体通信系统通过三种方式将信号耦合到人体信道:电流耦合、电容耦合、天线耦合[3-4]。电流耦合将人体当作导体，需要从人体接导线引出信号，不适于高频传输;电容耦合即通过静电场耦合，不需要导线，却易受外界环境的干扰;天线耦合即通过电磁波耦合，利
第一章、绪论 1)人体工程学研究的范围？ 答：人体工程学是研究人——机（物）——环境的科学，与许多领域有关，人体解剖学、生理学、心理学、力学、室内设计、机械工程、管理科学、环境工程学等都是人体工程学的相关领域。 2)人体工程学？ 答：人体工程学是研究人及人相关的物体、系统及其环境，使其符合于人体的生理、心理及解剖学特性，从而改善工作与休闲环境，提高舒适性和效率的边缘科学。 3)人体工程学发展历程？ 答：人体工程学的发展主要可分为5个时期：1）人体工程学的萌芽期………19世纪末至第一次世界大战；2）人体工程学的初兴期………第一次世界大战至第二次世界大战；3）人体工程学的成熟期……第二次世界大战至20世纪60年代；4）20世纪70年代以来的人体工程学；）人体工程学在中国的发展。 4)人体工程学的作用与任务？P4 答：要充分研究人的特性，根据人的特性设计最佳的机械参数和人机匹配关系，这样才是进一步减少事故的有效途径，这就是人体工程学在科学技术体系中的位置和作用。 人体工程学的任务是要进一步减少事故，必须和研究人的特性和人机系统匹配理论，因此随着人员的选拔理论、训练理论和方法的研究和应用，事故率也获得了迅速的减少 5)人体工程学的特点？P3 答：有两点：一是人体工程学的研究渗入了人类工作和生活的各个领域；二是人体工程学在高科技领域中得到了应用，自动化系统中人的监控作用，人机信息交互，人工智能等都与人体工程学有密切的关系。 6)人机界面？P5
答：包括视觉、触觉、听觉、等一切人机信息传递输入界面及人的手、脚和嘴等输出界面。第二章、人体生理系统 1人体的信息传递系统包括？P 答：感觉系统、神经系统。 2人的错觉现象？P9 答：错视觉、错听觉、错嗅觉。 3)错觉图形的类型？P11 答：一类是数量上的错觉；另一类是关于方向上的错觉。 4)人类视觉的明适应与暗适应？P12 答：是人对外界刺激的两种适应形式。且明适应比暗适应的速度快。 5)人类视觉的向光性特性？P12 答：对于光亮的不同的出入口，陌生人总是趋于选择光亮的出入口。 6)影响反应时间的因素？P22 答：①感觉器官的影响；②刺激信号的性质及强度的影响；③刺激的清晰度和可辨性的影响； ④动作方向。 第三章、人体工程学研究的方法 1人体工程学研究的方法？P30 答：从研究手段分，有实验法、模拟法、现场观测法和调查法等。从研究内容分，有生理学测量评价法、心理学测量评价法和包含人体测量在内的解剖学研究法等。 2人测量的基本术语？P31 答：人体测量的基本术语：1）被测者姿势（立姿、坐姿）；2）测量基准面（矢状面、正中
電擊對人體的危險性分析 壹、前言 隨著電力的普及化及工商業的發達，電氣化的機器設備已大量被應用於產業界，是以，電氣技術員與作業人員，無論是從事於電氣設備檢修、保養或是機器操作，有可能因人為作業疏失、設備裝置不良或絕緣劣化致發生電擊災害。鑑於去年(93年)加工出口園區相繼發生兩件電擊死亡事故，分別為某勞工從事高壓電氣檢測及保養清潔作業遭電擊致死，以及某電工從事無塵室天花板電氣軌道安裝作業時不慎觸電身亡，爰為使區內員工深入瞭解電擊對人的危險，並資借鏡避免是類事件再次發生，復為配合園區管理處推動零災害政策，職是之故，順應以「電擊對人體的危險性分析」著手研究，期藉由拙文的探討能讓勞工朋友有更臻正確的電氣安全知識，進而對電擊危害之預防有所助益，以杜絕災害事故之發生，俾保障全體同仁之生命安全，減少事業單位之災害損失。 貳、決定電擊的嚴重性(Determining The Severity Of An Electric Shock) 在電氣告示牌上通常寫著「高電壓危險」，這是否意謂著一個人遭受電擊是因為電壓造成的傷害？如果不是，那麼是由什麼原因所造成呢？我想很多人有此疑惑，有必要加以釐清，以下謹就上述疑問，縷析如后，就低壓而言，大部份是電流造成的傷害，惟對高壓而言，則是由於電壓和電流二者造成的傷害。由於電流通過電阻元件會產生熱，是以，倘電流通過人體，人體電阻產生的熱勢將危害體内器官；又當一個人碰觸高電壓時，這高電壓將使電流在離開人體的那一點造成爆發電流，電壓愈高則愈有機會迫使較大的電流穿過一個較低電阻的人體。例如當某人之一手碰觸非接地線，而雙腳係在被接地的情況，此時人體恰好為電流建立一條流通路徑，惟電擊的嚴重性是由通過人體的電流量、時間、電源頻率、流過人體的路徑與電擊當時人體的情況來決定。準上，雖知電壓和電流都是造成電擊的原因，然並未見電壓出現在上揭電擊嚴重性的因素中，顯然電擊傷害之直接原因並非電壓而是電流。
人体工程学知识点 第一章人体工程学概论 1、人体工程学的定义 人体工程学是关于探索人与某一系统中各要素之间的相互作用，应用专业理论、原理、数据及各种方法，优化人与整个系统效能的一门学科。 2、人体工程学的研究对象 人与物（产品）及环境之间的相互关系 3、人体工程学的研究目的 如何使人达到安全、健康、舒适以及工作效率的最优化 4、人体工程学这门学科的特点：边缘性、交叉性、综合性 5、人体工程学的研究内容 人的特性研究（人的生理特点、心理特点、行为特点等）——基础 物的特性研究（物的功能、外观、形态、尺寸、结构、力学特性、环境特性等） 环境特性研究（如室内环境包括室内空气质量、光照、温湿度、噪声、辐射等） 三者之间的关系研究（人与物、人与环境、物与环境、人物及环境） 6、人体工程学的三个发展阶段及其特点： ○1经验人体工程学 时间：19世纪末—20世纪初 背景：第一次世界大战结束，人类生活贫困，劳动效率低下。 特点：通过选择和培训，使操作者适合于机器。 ○2科学人体工程学 时间：20世纪初—20世纪50年代末 背景：第二次世界大战期间，由于战争的需要，许多国家大力发展效能高、威力大的新式武器和装备。 特点：重视工业与工程设计中“人的因素”，力求使机器适应于人。 ○3现代人体工程学 时间：20世纪60年代以来 背景：科学技术的发展，欧美各国进入了大规模的经济发展时期。 特点：把人—物—环境系统作为一个统一的整体来研究，以创造最合适于人的各种产品和作业环境，使人—物—环境系统和谐统一，从而获得系统的最优综合效能。 7、英国是世界上开展人体工程学研究最早的国家，美国是现代人体工程学最发达的国家，所以人体工程学有起源于欧洲，形成于美国之说。 8、人、家具、室内三者之间的关系 1) 家具是联系室内空间和人的纽带 2) 家具是室内的主要陈设 3) 家具必须服从室内设计的总体需求 9、家具和室内设计中人的因素 1) 人体感知响应特性 2) 人体的生物学特性3) 人体对环境负荷的反应4) 人体尺寸5) 人的行为习惯
目录 摘要 (1) Abstract (2) 引言 (3) 1 人体通信与无线体域网 (3) 1.1无线体域网简介 (3) 1.2短距离无线通信技术分析对比 (3) 1.3人体通信信号耦合方式 (5) 2仿真系统模型建立 (7) 2.1仿真环境介绍 (7) 2.2功能简介 (7) 2.3仿真系统模型 (8) 3仿真实验与结果分析 (8) 3.1电场分布 (9) 3.2频率对人体通信的影响 (9) 结束语 (9) 参考文献 (10)
人体通信 摘要: 便携式消费电子产品和医疗卫生保健市场的迅速发展，推动着新兴信息技术的变 革。人体通信技术以人体作为数据传输通道，为便携式电子设备建立起无线网络，降低了监测系统的复杂度，具有新的历史意义以及广阔的应用前景。本文首先回顾了人体通信技术在国内外的研究现状，对比了人体通信中信号的三种耦合方式，详细分析了人体通信研究使用的组织结构模型和通信信道模型。在此基础上，本文建立了更为贴近实际的多层组织结构人体通信系统模型，从电磁场与人体相互作用的角度探讨了人体通信的信号传输机制和特性。通过仿真实验，本文分析了人体通信信道在不同方向上的信号衰减率，获取了人体通信的最佳通信频段，并对人体通信的其他影响因素，如收发器与人体表面的间距、电极尺寸、电极间距等进行了分析，为人体通信技术的进一步发展提供指导依据。仿真结果表明，在人体通信中，电磁波信号在人体表面的传播具有表面波的特征，沿人体表面，场强衰减缓慢，远离人体表面，场强衰减迅速；电场在平行和垂直于人体表面的方向上具有不同的衰减常数，垂直于人体表面的场强分量强于平行分量；在0～1000MHz的频率范围内，500--600MHz是最佳的人体通信频段；在收发器与人体表面相隔一定距离的情况下，同样可以实现良好的通信，信号传输主要集中在人体表面5mm的距离范围内；设计的收发器应适于接收垂直于人体表面的电场分量，考虑到随收发器和人体表面之间距离的增加，信号损耗增大，需考虑改进收发器结构以提高信号接收效率。 关键词：人体通信；多层结构组织模型；表面波；衰减常数