技术摘要：
本发明属于人体信道通信领域，具体涉及一种基于人体通信信道传输的建模方法、系统、装置，旨在解决现有人体通信信道传输模型精度较低的问题。本系统方法包括基于获取的人体各组织层的电介质参数，构建人体前向路径模型；基于发射机与接收机接地电极之间的夹角、距离，  全部
背景技术：
人体信道通信技术是把人体作为传输媒介的一种通信方式，与传统的无线通信方 式相比，人体信道通信具有以下几点优势：1)通信信道是人体，人体的导电率比空气要高， 因而路径损耗低；2)利用人体传输信号，难以被监听和干扰，安全性强；3)人体信道通信采 用电极代替了大尺寸的天线，尺寸小，具有小型化的优势；4)由于它的低路径损耗，且不需 要驱动低阻抗天线，它的功耗比较低。 人体信道通信原理是发射机和接收机的信号电极贴在人体上，由人体构成前向路 径，两个悬空的地电极通过与大地之间的耦合以及两个地电极之间的耦合构成反向路径。 为了避免繁琐地在人体上进行测试，以及更好地理解人体信道传输特性，需要建 立高精度的人体信道传输模型。现有的人体信道传输模型主要有Zimmerman模型、RC电路模 型、有限元模型、传输线模型、场模型以及级联网络模型。这些人体信道传输模型由于没有 综合考虑人体的生理特性、组织层电介质特性、地电极构成的反向耦合路径以及信号电极 与皮肤之间接触阻抗的影响，导致模型的精度不够高。同时，现有的模型并没有考虑个体差 异性，因而在不同的个体上，模型的精度会有比较大的差异。所以，需要全面地分析人体信 道通信的传输机制，综合考虑所有可能的影响因素从而建立一个更精确的适用于不同个体 人体信道传输模型。
技术实现要素：
为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决现有人体通信信道传输模型未综合 考虑人体的生理特性、组织层电介质特性、接地电极构成的反向耦合路径以及信号电极与 皮肤之间接触阻抗的影响，导致模型的精度较低的问题，本发明第一方面，提出了一种基于 人体通信信道传输的建模方法，该方法包括： 步骤S100，基于获取的人体各组织层的电介质参数，计算第一设定部位、第二设定 部位对应电路模型的第一阻抗；根据各设定部位的第一阻抗构建电路模型并进行串联，将 串联后的电路模型作为人体前向路径模型；所述第一阻抗包括横向阻抗、纵向阻抗； 步骤S200，基于发射机与接收机接地电极之间的夹角、距离，通过预设的第一方法 计算反向耦合电容的修正因子，并结合反向耦合电容其连接两端之间的距离，构建反向耦 合电容模型；所述反向耦合电容包括接地电极之间、发射机/接收机接地电极与大地之间的 耦合电容； 步骤S300，利用接触阻抗检测电路，分别对发射机信号电极与人体皮肤之间、接收 机信号电极与人体皮肤之间的接触阻抗进行建模，得到接触阻抗模型；所述接触阻抗检测 电路包括电容检测电路、电阻检测电路； 5 CN 111585661 A 说　明　书 2/9 页 步骤S400，将所述人体前向路径模型、所述反向耦合电容模型以及所述接触阻抗 模型进行串联，得到人体通信信道传输模型。 在一些优选的实施方式中，步骤S100中“计算第一设定部位、第二设定部位对应电 路模型的第一阻抗”，其方法为： 将所述第一设定部位、所述第二设定部位分别划分为多个基本单元，并计算各个 基本单元电路模型的第一阻抗； 分别将各设定部位基本单元单路模型的第一阻抗进行并联，得到第一设定部位、 第二设定部位对应电路模型的第一阻抗。 在一些优选的实施方式中，所述各基本单元电路模型的第一阻抗其纵向阻抗的计 算方法为： 其中，Y表示纵向阻抗，Yi代表第i层组织的纵向阻抗，Gi、Bi分别代表第i层组织的 电导和电纳，i为自然数，表示下标，j表示虚数。 在一些优选的实施方式中，所述各基本单元电路模型的第一阻抗其横向阻抗的计 算方法为： 其中，Zt表示横向阻抗，Zi代表第i层组织的横向阻抗，Ri、Ci分别代表第i层组织的 电阻和电容，Si是第i层组织的横截面积，σ′i表示第i层组织层导电率的实部，ε0表示真空中 的介电常数，ε′ri表示第i层组织层相对介电常数的实部，ω表示角频率。 在一些优选的实施方式中，步骤S200中“通过预设的第一方法计算反向耦合电容 的修正因子”，其方法为： 其中，θ表示发射机与接收机接地电极之间的夹角，DTR表示接地电极之间的距离，M (θ)表示接地电极之间的耦合电容的修正因子，N(θ)表示发射机/接收机接地电极与大地之 间的耦合电容的修正因子。 在一些优选的实施方式中，所述反向耦合电容模型为： 其中，K为预设的修正因子，ε0表示真空中的介电常数，εr表示相对介电常数，S表示 接地电极的面积，l表示接地电极的边长，DGND表示发射机/接收机与大地之间的距离， Ccross表示接地电极之间的耦合电容，CGND表示发射机/接收机接地电极与大地之间的耦合 6 CN 111585661 A 说　明　书 3/9 页 电容。 在一些优选的实施方式中，步骤S300中“分别对发射机信号电极与人体皮肤之间、 接收机信号电极与人体皮肤之间的接触阻抗进行建模”，其方法为： 在电容检测电路中，通过峰值检测电路和模数转换电路ADC获取各信号电极与皮 肤之间的容性阻抗值进行建模； 在电阻检测电路中，基于检测的电压值，通过模数转换电路获取各信号电极与皮 肤之间的电阻值并进行建模。 本发明的第二方面，提出了一种基于人体通信信道传输的建模系统，该系统包括 人体前向路径建模模块、反向耦合电容建模模块、接触阻抗建模模块、通信信道传输建模模 块； 所述人体前向路径建模模块，配置为基于获取的人体各组织层的电介质参数，计 算第一设定部位、第二设定部位对应电路模型的第一阻抗；根据各设定部位的第一阻抗构 建电路模型并进行串联，将串联后的电路模型作为人体前向路径模型；所述第一阻抗包括 横向阻抗、纵向阻抗； 所述反向耦合电容建模模块，配置为基于发射机与接收机接地电极之间的夹角、 距离，通过预设的第一方法计算反向耦合电容的修正因子，并结合反向耦合电容其连接两 端之间的距离，构建反向耦合电容模型；所述反向耦合电容包括接地电极之间、发射机/接 收机接地电极与大地之间的耦合电容； 所述接触阻抗建模模块，配置为利用接触阻抗检测电路，分别对发射机信号电极 与人体皮肤之间、接收机信号电极与人体皮肤之间的接触阻抗进行建模，得到接触阻抗模 型；所述接触阻抗检测电路包括电容检测电路、电阻检测电路； 所述通信信道传输建模模块，配置为将所述人体前向路径模型、所述反向耦合电 容模型以及所述接触阻抗模型进行串联，得到人体通信信道传输模型。 本发明的第三方面，提出了一种存储装置，其中存储有多条程序，所述程序应用由 处理器加载并执行上述的基于人体通信信道传输的建模方法。 本发明的第四方面，提出了一种处理设置，包括处理器、存储装置；处理器，适用于 执行各条程序；存储装置，适用于存储多条程序；所述程序适用于由处理器加载并执行上述 的基于人体通信信道传输的建模方法。 本发明的有益效果： 本发明提高了人体通信信道传输模型的精度。本发明根据人体的生理特性、组织 层电介质特性，获取不同个体各组织层的电介质参数，计算人体模型各设定部位的横向阻 抗和纵向阻抗，构建电路模型，将构建的电路模型进行串联，得到人体前向路径模型。然后， 通过发射机与接收机接地电极之间的夹角、距离，获取反向耦合电容的修正因子，并结合接 地电极(或接地电极与大地)之间的距离构建反向耦合电容模型。解决了传统耦合电容模型 忽略边缘场的问题。 最后，利用接触阻抗检测电路，分别对发射机信号电极与人体皮肤之间、接收机信 号电极与人体皮肤之间的接触阻抗进行建模，得到接触阻抗模型。将人体前向路径、电容耦 合反向路径以及信号电极与皮肤之间的接触阻抗对应的模型进行整合，得到人体通信信道 传输模型。使得模型更接近人体信道通信的传输机制，从而提高了模型的精度，并适用于不 7 CN 111585661 A 说　明　书 4/9 页 同的个体。 附图说明 通过阅读参照以下附图所做的对非限制性实施例所做的详细描述，本申请的其他 特征、目的和优点将会变得更明显。 图1是本发明一种实施例的基于人体通信信道传输的建模方法的流程示意图； 图2是本发明一种实施例的人体胳膊的等效电路模型的示例图； 图3是本发明一种实施例的基于人体通信信道传输的建模系统的框架示意图； 图4是本发明一种实施例的人体信道通信传输模型的电路结构示意图； 图5是本发明一种实施例的接触阻抗检测电路的电路结构示意图。