[发明专利]一种场路结合的穿戴式设备电容型人体信道建模方法

权利要求书

1.一种场路结合的穿戴式设备电容型人体信道建模方法，其特征在于：包括如下步骤，

步骤S1：根据人体外观特征及内部组织间的分层规律，建立全身人体或局部人体的几何特征模型，而后对全身人体或局部人体的几何特征模型各组织设置相应的电磁参数，包括电导率、相对介电常数、磁导率；

步骤S2：穿戴式设备的通信部分包含发送模块与接收模块，其中发送模块由信号源、输入阻抗组成，接收模块由接收器、输出阻抗组成，并且在此基础上考虑电极间寄生容性阻抗、外界环境的耦合容性阻抗影响，将穿戴式设备的通信部分、电极间的寄生容性阻抗、外界环境的耦合容性阻抗等效成电路模型；

步骤S3：采用电容耦合信号传输方式，通过等效的电容型场路接口单元将步骤S1建立的人体电场模型与步骤S2建立的电路模型相结合构成场路结合的穿戴式设备电容型人体信道模型；

步骤S4：以Maxwell方程作为步骤S3建立的场路结合的穿戴式设备电容型人体信道模型的控制方程；并以步骤S1建立的分层几何模型作为人体信道模型的边界条件，以各组织相应的电磁特性作为人体信道模型的本构关系；采用电磁场的解析法、半解析法或数值求解方法，获得电信号由发送端传输至接收端的传输方程，计算出路径损耗、相位偏移、估计信道容量、传输速率、误码率，进而获得场路结合的穿戴式设备电容型人体信道模型；

在步骤S3中，根据电容型场路接口单元与人体皮肤接触与否，将所述的电容型场路接口单元分为非接触型场路接口单元和接触型场路接口单元；

所述非接触型场路接口单元即穿戴式设备的电极、外界环境及人体皮肤之间形成的寄生电容；所述接触型场路接口单元即穿戴式设备的电极与人体皮肤接触产生的静止电极电势、电极极化电阻及寄生电容。

2.根据权利要求1所述的一种场路结合的穿戴式设备电容型人体信道建模方法，其特征在于：所述全身人体或局部人体的几何特征模型包括圆柱体、椭球体、长方体或真实人体的几何模型。

3.根据权利要求1所述的一种场路结合的穿戴式设备电容型人体信道建模方法，其特征在于：在步骤S4中，所述Maxwell方程：

式中，为磁场强度；为自由电流密度；为电位移矢量；为电场强度；为磁感应强度；为电荷密度。

4.根据权利要求1所述的一种场路结合的穿戴式设备电容型人体信道建模方法，其特征在于：将所述穿戴式设备分为穿戴式设备A、穿戴式设备B，则所述穿戴式设备通信部分与人体电场模型的连接方式包括：（1）穿戴式设备A通信部分与穿戴式设备B通信部分各自通过非接触型场路接口单元与人体电场模型相结合；（2）穿戴式设备A通信部分与穿戴式设备B通信部分各自通过接触型场路接口单元与人体电场模型相结合；（3）穿戴式设备A通信部分与穿戴式设备B通信部分分别通过非接触型场路接口单元、接触型场路接口单元与人体电场模型相结合。