一种多通道生物信号采集器与传感器的无线连接方法
【专利摘要】本发明公开了一种多通道生物信号采集器与传感器的无线连接方法，所述方法包括：步骤1：接收器上电产生随机信道；步骤2：接收器抢占随机信道，接收器在公共信道发射配对信息，等待传感前端的配对；步骤3：传感前端上电后，进入公共信道接收配对信息，接收器与传感前端配对成功后，接收器从传感前端获取有效数据；步骤4：当接收器与传感前端的通讯信道被干扰，造成数据丢包率达到阈值时，接收器自动扫描空间中可用的空闲信道，并通知传感前端同时切换到新的空闲信道继续工作，实现了多通道生物信号采集器与传感器的无线连接方法配对简单、直观、各无线通道速率独立、稳定、空间容量大的技术效果。
【专利说明】
一种多通道生物信号采集器与传感器的无线连接方法
技术领域
[0001]本发明涉及多通道生物信号采集领域，具体地，涉及一种多通道生物信号采集器与传感器的无线连接方法。
【背景技术】
[0002]目前生物信号的采集由多通道生物信号采集器和各种传感器组成。传感器通过导线连接到采集器的各个通道，每个通道独立采集相对应的传感器数据。采集器连接的传感器越多，连接导线则越多。过多的导线使系统繁杂，同时导线对传感器的牵姅，使传感器在生物体上的安置受到影响，甚至导致传感器脱落，导致采集失败。
[0003]另外现有无线传输方案在本应用中具有一定的局限性。例如wif1、蓝牙等方案，设备配对需要查找设备名称、密码验证等等环节，针对传感器这种非智能设备来说操作相对复杂。另外传感器数据对应传输到哪个采集通道也不直观。同时，由于wif1、蓝牙等都采用同一频段的自动跳频技术，随着采集通道数量增多，发生无线信号碰撞的概率大大增加，信号延迟，从而影响传输速度。在生物信号的实时采样中，信号的卡顿是不能容忍的。
[0004]综上所述，本申请发明人在实现本申请实施例中发明技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题:
在现有技术中，现有的多通道生物信号采集器与传感器之间的传输方式存在有线传输方式复杂，不便于使用，无线传输方式存在实现难度大，传输速度不稳定的技术问题。
【发明内容】
[0005]本发明提供了一种多通道生物信号采集器与传感器的无线连接方法，解决了现有的多通道生物信号采集器与传感器之间的传输方式存在有线传输方式复杂，不便于使用，无线传输方式存在实现难度大，传输速度不稳定的技术问题，实现了多通道生物信号采集器与传感器的无线连接方法配对简单、直观、各无线通道速率独立、稳定、空间容量大的技术效果。
[0006]为解决上述技术问题，本申请将传统传感器分为接收器和传感前端两部分。接收器插在多通道生物信号采集器的采集通道上。
[0007]传感前端由电池供电，负责采集信号，并将信号转化为无线电数据传输。
[0008]接收器上电后产生一个随机延迟时间和随机信道chi。随机延迟时间到达后，接收器立即探测空间的信道s是否干净，若空间信道Chl未被占用，该接收器则立即占用信道chi。否则接收器再次产生新随机信道ch2，直到找到可用信道。
[0009]这两个随机值在时间和空间两个维度上产生了一个二维的随机事件。避免了大量接收器同时上电时发生同时抢占同一信道的情况。
[0010]抢占信道成功后，接收器在该信道以全功率向空间发射信息，以避免其他接收器抢占到该信道。然后接收器跳频到公共信道，以最低功率发射配对信息，等待传感前端的配对。在未配对前接收器一直处于这两个信道的交替工作中。
[0011]传感前端上电后，进入公共信道以接收配对信息。传感前端靠近需要配对的接收器，当传感前端探测到公共信道信号强度达到阈值强度时，传感前端认为配对信息有效，并根据配对信息将通讯信道切换到与之配对的接收器的通讯信道。接收器在通讯信道接收到传感前端的配对完成信号，则关闭公共信道，停止配对。并开始从传感前端获取有效数据。
[0012]当接收器与传感前端的通讯信道被干扰造成数据丢包率达到阈值时，接收器自动扫描空间中可用的空闲信道，并通知传感前端同时切换到新的无干扰信道继续工作，实现信道的无缝切换，提高通讯的抗干扰能力。
[0013]进一步的，接收器产生随机信道后，立即切换到监听模式，监听空间中该信道是否已被占用；若探测到空间中该随机信道信号强度大于可支撑稳定通讯的-80dBm，则认为该信道已被占用，则继续产生新的随机信道监听，直到探测到信道信号强度小于-80dBm，且持续时间大于25ms，以保证不会漏掉其他接收器的信道占用信息则认为该信道可用。
[0014]进一步的，接收器抢占可用信道成功后，接收器在该信道发射信息，然后接收器跳频到公共信道发射配对信息，等待传感前端的配对，在成功配对前，接收器以10hz的速度在可用信道和公共信道之间切换。
[0015]进一步的，接收器抢占可用信道成功后，接收器在该信道以+1dBm的功率向空间持续发射5ms的信息，尽可能的让其他距离较远的接收器能监听到该信道已被占用。然后接收器跳频到公共信道，以_30dBm功率持续发射5ms配对信息，等待传感前端的配对，如此小的发射功率，传感前端必须贴近接收机才能达到配对强度阈值，避免了传感前端与其他接收机的误配。在成功配对前，接收器以10hz的速度在可用信道和公共信道之间切换。
[0016]进一步的，传感前端上电后，进入公共信道接收配对信息，传感前端逐渐靠近需要配对的接收器，当传感前端与接收器非常贴近时信号强度达到-60dBm，足以避免传感前端与其他接收机误配。则传感前端认为配对信息有效，并根据配对信息将通讯信道切换到配对的接收器的通讯信道;接收器在通讯信道接收到传感前端的配对完成信号，则关闭公共信道，停止配对，并开始从传感前端获取有效数据。
[0017]进一步的，当接收器与传感前端的通讯信道被干扰，造成数据丢包率达到3%，此时信号采集的波形即将出现明显的卡顿和失真。接收器自动扫描空间中可用的空闲信道，并通知传感前端同时切换到新的空闲信道继续工作，以保证有良好的用户体验。
[0018]本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点: 由于采用了将多通道生物信号采集器与传感器的无线连接方法设计为所述传感器包括接收器和传感前端两部分，接收器插在多通道生物信号采集器的采集通道上，所述方法包括:步骤1:接收器上电产生随机信道;步骤2:接收器抢占随机信道，接收器在公共信道发射配对信息，等待传感前端的配对;步骤3:传感前端上电后，进入公共信道接收配对信息，接收器与传感前端配对成功后，接收器从传感前端获取有效数据;步骤4:当接收器与传感前端的通讯信道被干扰，造成数据丢包率达到阈值时，接收器自动扫描空间中可用的空闲信道，并通知传感前端同时切换到新的空闲信道继续工作的技术方案，即本发明采用无线连接的方法，使多通道生物信号采集器和传感器之间无导线连接，减少了系统的复杂度，减少传感器的牵姅，使传感器更易在生物体上安放且更加牢固，本发明实现的无线连接方法配对简单，仅需将无线传感器与接收器靠近即可完成配对，采用空间信道探测和自动信道分配的方法，实现接收器与传感器独占一个信道进行点对点数据传输，保障生物信号数据传输的实时性和稳定性，采用丢包率检测、空间信道探测和自动跳频的方法，实现信道被干扰可自动切换到干净信道继续工作，保障生物信号数据传输的实时性和稳定性，本发明以无线数据传输为基础，采用自动信道分配，靠近配对，自动跳频等方法，实现了同一空间内多路无线信号点对点传输传感器的无线化，解决了传统生物信号采集主机与传感器之间连线繁杂的问题，所以，有效解决了现有的多通道生物信号采集器与传感器之间的传输方式存在有线传输方式复杂，不便于使用，无线传输方式存在实现难度大，传输速度不稳定的技术问题，进而实现了多通道生物信号采集器与传感器的无线连接方法配对简单、直观、各无线通道速率独立、稳定、空间容量大的技术效果。
【附图说明】
[0019]此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定；
图1是本申请实施例一中多通道生物信号采集器与传感器的无线连接方法的流程示意图；
图2是本申请实施例一中多通道生物信号采集器与传感器的系统组成示意图；
其中，a-多通道生物信号采集器，b-接收器，C-无线信道，d-传感前端。
【具体实施方式】
[0020]本发明提供了一种多通道生物信号采集器与传感器的无线连接方法，解决了现有的多通道生物信号采集器与传感器之间的传输方式存在有线传输方式复杂，不便于使用，无线传输方式存在实现难度大，传输速度不稳定的技术问题，实现了多通道生物信号采集器与传感器的无线连接方法配对简单、直观、各无线通道速率独立、稳定、空间容量大的技术效果。
[0021]为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
[0022]下面结合具体实施例及附图，对本发明作进一步地的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
[0023]实施例一:
请参考图1-图2，本申请提供了一种多通道生物信号采集器与传感器的无线连接方法，所述传感器包括接收器和传感前端两部分，接收器插在多通道生物信号采集器的采集通道上，所述方法包括:
步骤1:接收器上电产生随机信道；
步骤2:接收器抢占随机信道，接收器在公共信道发射配对信息，等待传感前端的配对；步骤3:传感前端上电后，进入公共信道接收配对信息，接收器与传感前端配对成功后，接收器从传感前端获取有效数据；
步骤4:当接收器与传感前端的通讯信道被干扰，造成数据丢包率达到阈值时，接收器自动扫描空间中可用的空闲信道，并通知传感前端同时切换到新的空闲信道继续工作。
[0024]其中，在本申请实施例中，所述步骤I具体包括:接收器上电产生随机延迟时间和随机信道chi，随机延迟时间结束时，接收器探测随机信道chi是否干净，若随机信道chi未被占用，该接收器则立即占用随机信道chi，若随机信道chi被占用，则接收器产生新的随机信道ch2;重复步骤I，直到接收器找到可用信道。
[0025]其中，在本申请实施例中，所述步骤2具体包括:接收器抢占可用信道成功后，接收器在该信道发射信息，然后接收器跳频到公共信道发射配对信息，等待传感前端的配对。
[0026]其中，在本申请实施例中，接收器抢占可用信道成功后，接收器在该信道以全功率向空间发射信息，然后接收器跳频到公共信道，以最低功率发射配对信息，等待传感前端的配对。
[0027]其中，在本申请实施例中，所述步骤3具体包括:传感前端上电后，进入公共信道接收配对信息，传感前端逐渐靠近需要配对的接收器，当传感前端探测到公共信道信号强度达到阈值强度时，则传感前端认为配对信息有效，并根据配对信息将通讯信道切换到配对的接收器的通讯信道;接收器在通讯信道接收到传感前端的配对完成信号，则关闭公共信道，停止配对，并开始从传感前端获取有效数据。
[0028]下面结合具体的例子对本申请中的方法进行介绍:
以BL-420N多通道生物信号采集器为例，该采集器具有4个采集通道，可同时采集4路传感器信号。将4个接收器分别插到每个通道上，上电后每个接收器先后获取到有效的通讯信道，并等待配对。
[0029]此时，打开心电传感前端电源，并将其靠近插在通道I上的接收器。听到“嘀”声后表示配对成功，同时BL-420N的上位机软件I通道出现心电波形。
[0030]可根据上述操作将通道2与血压传感前端配对，上位机软件2通道出现血压波形。
[0031]将通道3与呼吸传感前端配对，上位机软件3通道出现呼吸波形。
[0032]将通道4与肌张力传感前端配对，上位机软件4通道出现肌肉收缩波形。
[0033]将通道配对完成后可独立观测各通道数据和波形，并可根据实验操作任意挪动生物样本和传感器位置，十分方便。
[0034]上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点:
由于采用了将多通道生物信号采集器与传感器的无线连接方法设计为所述传感器包括接收器和传感前端两部分，接收器插在多通道生物信号采集器的采集通道上，所述方法包括:步骤1:接收器上电产生随机信道;步骤2:接收器抢占随机信道，接收器在公共信道发射配对信息，等待传感前端的配对;步骤3:传感前端上电后，进入公共信道接收配对信息，接收器与传感前端配对成功后，接收器从传感前端获取有效数据;步骤4:当接收器与传感前端的通讯信道被干扰，造成数据丢包率达到阈值时，接收器自动扫描空间中可用的空闲信道，并通知传感前端同时切换到新的空闲信道继续工作的技术方案，即本发明采用无线连接的方法，使多通道生物信号采集器和传感器之间无导线连接，减少了系统的复杂度，减少传感器的牵姅，使传感器更易在生物体上安放且更加牢固，本发明实现的无线连接方法配对简单，仅需将无线传感器与接收器靠近即可完成配对，采用空间信道探测和自动信道分配的方法，实现接收器与传感器独占一个信道进行点对点数据传输，保障生物信号数据传输的实时性和稳定性，采用丢包率检测、空间信道探测和自动跳频的方法，实现信道被干扰可自动切换到干净信道继续工作，保障生物信号数据传输的实时性和稳定性，本发明以无线数据传输为基础，采用自动信道分配，靠近配对，自动跳频等方法，实现了同一空间内多路无线信号点对点传输传感器的无线化，解决了传统生物信号采集主机与传感器之间连线繁杂的问题，所以，有效解决了现有的多通道生物信号采集器与传感器之间的传输方式存在有线传输方式复杂，不便于使用，无线传输方式存在实现难度大，传输速度不稳定的技术问题，进而实现了多通道生物信号采集器与传感器的无线连接方法配对简单、直观、各无线通道速率独立、稳定、空间容量大的技术效果。
[0035]尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
[0036]显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
【主权项】
1.一种多通道生物信号采集器与传感器的无线连接方法，其特征在于，所述传感器包括接收器和传感前端两部分，接收器插在多通道生物信号采集器的采集通道上，所述方法包括: 步骤1:接收器上电产生随机信道； 步骤2:接收器抢占随机信道，接收器在公共信道发射配对信息，等待传感前端的配对； 步骤3:传感前端上电后，进入公共信道接收配对信息，接收器与传感前端配对成功后，接收器从传感前端获取有效数据； 步骤4:当接收器与传感前端的通讯信道被干扰，造成数据丢包率达到阈值时，接收器自动扫描空间中可用的空闲信道，并通知传感前端同时切换到新的空闲信道继续工作。2.根据权利要求1所述的多通道生物信号采集器与传感器的无线连接方法，其特征在于，所述步骤I具体包括:接收器上电产生随机延迟时间和随机信道chi，随机延迟时间结束时，接收器探测随机信道chi是否干净，若随机信道chi未被占用，该接收器则立即占用随机信道chi，若随机信道chi被占用，则接收器产生新的随机信道ch2;重复步骤I，直到接收器找到可用信道。3.根据权利要求2所述的多通道生物信号采集器与传感器的无线连接方法，其特征在于，所述步骤2具体包括:接收器抢占可用信道成功后，接收器在该信道发射信息，然后接收器跳频到公共信道发射配对信息，等待传感前端的配对。4.根据权利要求3所述的多通道生物信号采集器与传感器的无线连接方法，其特征在于，接收器抢占可用信道成功后，接收器在该信道以全功率向空间发射信息，然后接收器跳频到公共信道，以最低功率发射配对信息，等待传感前端的配对。5.根据权利要求1所述的多通道生物信号采集器与传感器的无线连接方法，其特征在于，所述步骤3具体包括:传感前端上电后，进入公共信道接收配对信息，传感前端逐渐靠近需要配对的接收器，当传感前端探测到公共信道信号强度达到阈值强度时，则传感前端认为配对信息有效，并根据配对信息将通讯信道切换到配对的接收器的通讯信道;接收器在通讯信道接收到传感前端的配对完成信号，则关闭公共信道，停止配对，并开始从传感前端获取有效数据。6.根据权利要求2所述的多通道生物信号采集器与传感器的无线连接方法，其特征在于，接收器产生随机信道后，立即切换到监听模式，监听空间中该信道随机信道是否已被占用;若探测到空间中该随机信道信号强度大于-80dBm，则认为该信道已被占用，则继续产生新的随机信道监听，直到探测到信道信号强度小于-80dBm，且持续时间大于25ms，则认为该信道可用。7.根据权利要求3所述的多通道生物信号采集器与传感器的无线连接方法，其特征在于，接收器抢占可用信道成功后，接收器在该信道发射信息，然后接收器跳频到公共信道发射配对信息，等待传感前端的配对，在成功配对前，接收器以10hz的速度在可用信道和公共信道之间切换。8.根据权利要求3所述的多通道生物信号采集器与传感器的无线连接方法，其特征在于，接收器抢占可用信道成功后，接收器在该信道以+1dBm的功率向空间持续发射5ms的信息，然后接收器跳频到公共信道，以_30dBm功率持续发射5ms配对信息，等待传感前端的配对，在成功配对前，接收器以10hz的速度在可用信道和公共信道之间切换。9.根据权利要求5所述的多通道生物信号采集器与传感器的无线连接方法，其特征在于，传感前端上电后，进入公共信道接收配对信息，传感前端逐渐靠近需要配对的接收器，当传感前端探测到公共信道信号强度达到-60dBm时，则传感前端认为配对信息有效，并根据配对信息将通讯信道切换到配对的接收器的通讯信道;接收器在通讯信道接收到传感前端的配对完成信号，则关闭公共信道，停止配对，并开始从传感前端获取有效数据。10.根据权利要求1所述的多通道生物信号采集器与传感器的无线连接方法，其特征在于，当接收器与传感前端的通讯信道被干扰，造成数据丢包率达到3%时，接收器自动扫描空间中可用的空闲信道，并通知传感前端同时切换到新的空闲信道继续工作。
【文档编号】G08C17/02GK105957320SQ201610283029
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年5月3日
【发明人】赖勇
【申请人】成都泰盟软件有限公司