《人體健康監測系統中感知數據獲取關鍵技術的研究》是依託東南大學，由方效林擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：人體健康監測系統中感知數據獲取關鍵技術的研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：方效林
- 依託單位：東南大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
從古到今，人們都在為戰勝疾病、追求健康、延長壽命、提高生活品質而努力。然而，疾病總是伴隨在人類文明發展的整個過程。隨著世界文明的發展，人們需要及時了解自己和他人的身體狀況，以便獲得及時有效的求助，基於人體感知網路的人體健康監測系統正是一個可行的發展方向。人體健康監測系統需最先解決的問題是如何監測人體生理參數的變化以及如何進行有效存儲與快速查詢。人體健康監測系統採集的數據，主要存在數據是否失真以及採到的數據是否正確，需要有效的方法提高數據的質量。感知數據傳輸過程中，無線通信及能量採集產生的電場和磁場會導致人體組織溫度升高，若長時間溫度較高會對人體組織造成傷害，因此需要設計無傷害的協定和能耗策略。此外，不斷產生的監測數據會造成巨大的數據傳輸負載，也會消耗海量的存儲空間，因此需要有效的方法減少數據規模。本文將從人體健康監測系統中這三個方面的問題進行深入研究，為具體的套用奠定理論基礎。
結題摘要
物理世界感知數據採集是一個極其重要的問題，基於能量採集的方式可以為感知設備提供能量，從而避免重複更換電池的不便或人體植入方式限制導致的困難。採集到的數據通過無線通信的方式進行轉發，需要消耗大量的能量開銷，而且長時間無線通信可能對產生環境產生影響。不間斷產生大量的監測數據傳送到數據中心，會消耗海量網路中的頻寬資源、數據中心的計算資源和存儲空間。因此，本項目以低能量開銷、高數據質量為目標，提出了基於能量採集的感知數據採集方案；以安全性為目標，提出了溫度敏感的能量採集和數據傳輸的理論和方法；以低通信開銷、低計算開銷為目標，提出了基於邊緣計算方式感知數據收集與處理的理論和方法；並以低資源開銷為目標，提出數據中心資源受限的數據處理方法；開發一個人體健康監測的原型系統。針對能量採集環境的數據傳輸問題，考慮了能量採集的非線性的特點，研究了在能量充足和受限的情況下數據傳輸問題，提出了基於多種最佳化策略相結合的數據傳輸調度算法，能夠從理論上給出數據傳輸量的性能保證。針對安全數據傳輸問題，考慮了無線傳輸對環境溫度的影響，研究了溫度敏感的無線充電環境下感測器節點能量非常有限而且數據傳輸能量開銷大問題，提出了基於貪心策略的數據傳輸調度算法，能夠從理論上保證滿足無傷害約束最大化數據傳輸性能。針對數據全部傳輸到數據中心開銷大的問題，研究了如何將任務傳送到邊緣伺服器上執行從而最小化回響時間的問題，考慮了邊緣任務到達、上傳、處理和下傳時間等各種因此，提出了有理論性能下界的算法。針對數據中心資源有限情況，研究了帶額外收益的多任務調度問題，提出了綜合不同情況最終得到有理論下界的近似算法。項目組設計並實現了人眼近視情況監測系統，可實時估計人眼物體之間的距離從而評估近視程度變化情況，採集到數據可為本項目的研究提供數據和平台支撐。本項目研究的問題和算法可以廣泛套用到數據傳輸、邊緣計算和雲計算環境中。
