人体通信的建模、仿真与实现 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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宋勇，郝群 著

图书标签:

• 人体通信
• 无线通信
• 生物医学工程
• 建模仿真
• 信道建模
• 人体信道
• 无线人体传感器网络
• 电磁兼容
• 信号处理
• 人体区域网络

出版社： 北京理工大学出版社

ISBN：9787568217255

版次：1

商品编码：11877628

包装：平装

开本：16开

出版时间：2016-02-01

用纸：轻型纸

页数：128

内容简介

　　本书主要结合作者已完成和正在进行的研究工作，系统阐述人体通信的建模、仿真及实现问题，具体内容包括：　　（1） 人体通信的建模。软件模型是开展人体通信技术研究的前提条件。本书将阐述基于传递函数法、有限元法的人体通信建模方法，并给出具有多路径仿真能力的人体通信电路模型及有限元模型。　　（2） 人体通信的仿真。本书将以所给出的人体通信电路模型、有限元模型为基础，讨论电容耦合型、电流耦合型人体通信的仿真方法，同时对不同电极尺寸、电极方向、基带频率、载波频率、调制方式等条件下的仿真结果进行讨论。　　（3） 基于电光调制的人体通信方法。电光调制技术为解决人体通信中的传输速率、误码率等问题提供了重要途径。目前已有的电光调制型人体通信包括：日本NTT提出的体器件法及本书作者提出的Mach-Zehnder电光调制法。本书将从理论和实验角度对上述两种人体通信方法进行比较和分析，并给出相关实验结果。　　（4） 人体通信系统设计。主要介绍人体通信的主要设计方法，包括：适用于人体通信的调制、解调、放大、滤波电路设计，电容耦合型、电流耦合型人体通信电极设计，面向人体通信的半物理仿真模型设计等。　　作为一种新型的网络通信技术，人体通信技术将为实现信息获取的“普适化”起到极大地推动作用，从而在穿戴式电子系统、人体生理信息监测、智能人机交互及“个域网”等领域具有广泛的应用前景。作为国内一本系统阐述人体通信技术的书籍，本书将为人体通信技术的研究者、相关科研人员及一般读者提供有益的参考，对于促进人体通信技术的研究及未来应用具有十分积极的意义。

前言/序言

《人机交互中的反馈机制研究》 第一章 引言 随着科技的飞速发展，人机交互（Human-Computer Interaction, HCI）已成为现代生活不可或缺的一部分。从智能手机的触屏操作到复杂的工业控制系统，人与机器的每一次互动都依赖于有效的沟通。而这种沟通的核心，很大程度上在于“反馈”——机器对用户输入的回应，以及用户对机器状态的感知。良好的反馈机制能够显著提升用户体验，降低操作失误，增强任务效率，甚至在某些关键领域，如医疗、航空等，直接关系到安全和生命。 然而，当前人机交互领域对于反馈机制的研究仍存在诸多挑战。如何在复杂的环境中提供清晰、及时、恰当的反馈？如何根据用户的个体差异和任务情境动态调整反馈策略？如何设计更具沉浸感和直观性的反馈方式？这些问题亟待深入的理论探索和实践检验。 本书《人机交互中的反馈机制研究》正是为了回应这些挑战而生。我们将深入剖析反馈在人机交互中的作用机理，系统梳理不同类型的反馈机制，并探讨如何通过科学的设计与实现，构建更智能、更人性化的人机交互系统。本书旨在为从事人机交互研究、产品设计、软件开发等领域的专业人士提供一套系统的理论框架和实践指导，从而推动人机交互技术的不断进步，为用户创造更美好的数字生活体验。 第二章 反馈机制的理论基础 反馈是系统论中的一个核心概念，指的是一个系统的输出被重新引入到系统的输入端，从而影响系统后续行为的过程。在人机交互领域，反馈可以被理解为用户对机器操作的感知，以及机器对用户意图的响应。有效的反馈能够完成一个闭环控制，使用户能够了解操作的结果，判断当前状态，并决定下一步行动。 2.1 反馈的定义与内涵 在人机交互的语境下，反馈是指系统向用户传递信息，以告知用户其行为的结果、系统的当前状态、预期的变化或潜在的错误。这种信息的传递可以是显性的，如视觉提示、声音警告；也可以是隐性的，如触觉震动、力反馈。其核心在于“告知”和“响应”，帮助用户建立对系统的认知模型，减少不确定性。 2.2 反馈在人机交互中的核心作用 反馈在人机交互中扮演着至关重要的角色，其作用体现在以下几个方面： 确证与指导（Affirmation and Guidance）： 用户执行一个操作后，系统反馈能够及时告知用户该操作是否被成功接收并处理，例如按钮点击后出现的视觉变化。这给予用户操作的信心，并指导用户下一步可能的操作。 状态感知（State Awareness）： 系统反馈能够让用户了解系统的当前运行状态，例如软件的加载进度、设备的连接状态。这有助于用户判断任务是否正在进行，是否存在问题。 错误检测与纠正（Error Detection and Correction）： 当用户进行不当操作时，系统反馈能够及时发出警告，并可能提供纠正建议，从而防止错误的发生或将损失降到最低。例如，在填写表单时，对不符合格式的输入进行提示。 情境理解（Contextual Understanding）： 反馈能够帮助用户理解当前的任务情境和系统的意图，例如，当系统需要用户提供额外信息时，会通过特定的提示告知用户。 情感连接与用户体验（Emotional Connection and User Experience）： 恰当的反馈能够提升用户的情感体验，使其感受到被理解和尊重。例如，一个响应灵敏且设计精良的界面反馈，能够让用户感到愉悦和流畅。反之，不当或缺失的反馈则可能导致用户的挫败感和不满。 学习与技能提升（Learning and Skill Improvement）： 通过持续的反馈，用户能够逐渐熟悉系统的操作逻辑，学习新的技能，并不断优化自己的操作方式。 2.3 用户感知与认知模型 用户与系统的交互过程，本质上是一个认知过程。用户在操作时会形成一个关于系统如何工作的心理模型（mental model）。反馈机制的作用是帮助用户构建准确的认知模型，并根据反馈信息不断修正和完善。 感知通道（Perceptual Channels）： 反馈信息通过不同的感知通道传递给用户，包括视觉（Visual）、听觉（Auditory）、触觉（Haptic）和嗅觉（Olfactory）等。不同的通道有不同的特点，适合传递不同类型的信息，也受用户当前注意力和环境因素的影响。 认知负荷（Cognitive Load）： 过多、过杂或不相关的反馈信息会增加用户的认知负荷，使其难以处理和理解，反而降低交互效率。因此，反馈的设计需要考虑用户的认知能力和当时的任务需求。 期望与预测（Expectation and Prediction）： 用户在使用系统时，往往会形成对系统行为的期望。反馈与用户期望的匹配程度，是影响用户满意度的重要因素。当反馈超出用户的预期，或与用户的预期不符时，都会影响用户的体验。 2.4 反馈的分类体系 反馈机制可以从多个维度进行分类： 按感知通道划分： 视觉反馈（Visual Feedback）： 通过改变界面的颜色、形状、位置、大小，或显示图标、文本、进度条等方式。例如，按钮按下时的颜色变化，加载中的旋转动画。 听觉反馈（Auditory Feedback）： 通过播放提示音、警告音、语音提示等方式。例如，消息到达时的提示音，操作成功的蜂鸣声。 触觉反馈（Haptic Feedback）： 通过震动、纹理变化、力反馈等方式。例如，手机的震动提示，游戏手柄的震动效果。 嗅觉反馈（Olfactory Feedback）： 在特定应用场景下，通过释放气味来传递信息，例如一些沉浸式体验或安全警报。 按反馈的即时性划分： 即时反馈（Immediate Feedback）： 用户操作后立即得到响应。这是最常见也是最重要的反馈形式，能够提供最直接的操作确证。 延迟反馈（Delayed Feedback）： 用户操作后需要经过一段时间才能得到响应，例如系统后台任务的处理结果。 累积反馈（Cumulative Feedback）： 反馈信息随时间的推移而累积，用户可以从中观察到趋势或整体变化，例如游戏中的得分变化。 按反馈的目的划分： 状态反馈（Status Feedback）： 告知用户系统当前的状态，例如“正在保存”、“连接成功”。 结果反馈（Outcome Feedback）： 告知用户操作的结果，例如“文件已删除”、“订单已提交”。 错误反馈（Error Feedback）： 告知用户操作存在错误，并可能提供纠正信息，例如“密码错误”、“输入无效”。 指导反馈（Guidance Feedback）： 提供下一步操作的建议或提示，例如“请填写必填项”。 确认反馈（Confirmation Feedback）： 用户执行敏感操作（如删除）前，请求用户确认。 按反馈的强度与粒度划分： 强反馈（Strong Feedback）： 明显、显著的响应，用于重要信息或操作。 弱反馈（Weak Feedback）： 微弱、暗示性的响应，用于不那么重要的信息或细微状态变化。 粗粒度反馈（Coarse-grained Feedback）： 提供宏观的、笼统的信息。 细粒度反馈（Fine-grained Feedback）： 提供详细的、精确的信息。 理解这些理论基础，对于我们设计和评估人机交互中的反馈机制至关重要。它们为后续章节对具体反馈类型和设计策略的探讨提供了坚实的理论支撑。 第三章 常见反馈机制的设计与实现 在掌握了反馈的理论基础后，本章将深入探讨如何在实际的人机交互设计中应用这些理论，并介绍几种常见且有效的反馈机制及其实现考量。 3.1 视觉反馈的设计原则与技巧 视觉反馈是最普遍、最直观的反馈方式，能够传递丰富的信息。其设计需要遵循清晰性、一致性、适时性等原则。 响应用户操作： 按钮状态变化： 鼠标悬停（hover）、按下（pressed）、禁用（disabled）等状态应有清晰的视觉区分。例如，按钮颜色变深、出现阴影、内容改变。 点击确认： 点击后，按钮可以短暂地改变形状或颜色，或伴随微小的动画，以确认点击已被接收。 输入字段反馈： 输入框获得焦点（focus）时，边框高亮或出现指示符；输入内容合法性检查，可立即通过边框颜色（如绿色表示合法，红色表示非法）或提示信息（tooltip）告知。 状态指示： 加载指示器（Loading Indicators）： 进度条（progress bars）、旋转动画（spinners）等，用于告知用户系统正在处理，避免用户认为系统卡死。进度条应尽可能精确地反映任务进展。 状态图标： 使用小图标表示网络连接状态、电池电量、文件上传进度等。 消息通知： 弹窗（modal dialogs）、提示横幅（toast notifications）、气泡提示（badges）等，用于传递系统消息、警告或成功提示。设计时需注意其干扰性。 数据可视化： 图表与图形： 用于展示复杂的数据趋势和关系，使信息更易于理解。 高亮与强调： 当用户选择或关注某个元素时，对其进行视觉上的高亮或放大，吸引用户注意力。 动画与过渡： 平滑过渡： 元素在出现、消失、位置或大小变化时，应使用平滑的动画效果，使界面变化显得自然流畅，而非突兀。 微交互（Microinteractions）： 小巧、低饱和度的动画，如点赞后的心形跳动，能够增强用户参与感和愉悦感。 色彩运用： 色彩编码： 利用不同颜色代表不同意义，如红色表示错误，绿色表示成功，黄色表示警告。但需注意避免仅依赖颜色传递信息，考虑色盲用户的需求。 对比度： 确保文字与背景、元素与背景之间有足够的对比度，以保证可读性。 实现考量： 在Web开发中，HTML、CSS（尤其是CSS3的动画和过渡属性）和JavaScript是实现视觉反馈的主要工具。框架如React、Vue、Angular提供了更便捷的方式来管理组件状态和实现动态UI。在移动应用开发中，iOS（Swift/Objective-C）和Android（Kotlin/Java）提供了丰富的UI组件和动画API。 3.2 听觉反馈的设计原则与应用 听觉反馈能够吸引用户的注意力，在某些情况下比视觉反馈更有效，尤其是在用户无法持续关注屏幕时。 用途与场景： 事件提示： 新消息提示音、来电铃声、闹钟响起。 操作确认： 某些操作（如成功发送邮件）可以伴随一个短暂、悦耳的声音。 错误警告： 严峻的错误或危险情况（如系统过载、火警）需要使用醒目的警告音。 状态变化： 蓝牙连接成功/失败的声音提示。 设计原则： 辨识度高： 声音应容易被用户识别出其含义，不易与环境噪音混淆。 不干扰： 避免使用过于响亮、刺耳或频繁的声音，以免引起用户反感。 可选性与可控性： 用户应能够自定义声音的开关、类型和音量，或完全关闭声音。 声音的情感色彩： 声音的设计应与所传达的信息情绪相匹配。例如，警告音应显得紧急，而成功提示音应悦耳。 实现方式： Web端： 可以使用HTML5的`

评分☆☆☆☆☆

这套书简直是为那些对身体内部信号传递机制感到好奇，但又不知道从何下手的人量身打造的！我一直觉得我们身体就像一个庞大的信息网络，细胞之间、器官之间肯定有复杂的沟通方式，但具体的原理、模型，还有怎么通过技术手段来模拟这些过程，这些问题一直萦绕在我脑海里。这本书的出现，就像一束光照亮了我探索的道路。虽然我还没来得及深入研究其中的技术细节，但光看目录和前言，我就已经能感受到作者在建模、仿真和实现这三个层面上都做了非常深入的思考和梳理。特别是“建模”部分，我特别期待看到作者如何将生物学上复杂的通信过程抽象成数学模型，这本身就是一项极具挑战性的工作。而“仿真”则意味着可以将这些模型在计算机中运行，观察其动态行为，这对于理解那些在实验室中难以直接观测的现象至关重要。至于“实现”，我猜测这部分会涉及一些实际的应用，比如医疗诊断、药物研发，甚至是人机交互的创新，这让我对未来的可能性充满了期待。这本书无疑会成为我深入了解人体通信奥秘的重要引路者，我迫不及待地想翻开它，开始我的探索之旅。

评分☆☆☆☆☆

我一直觉得，人体就像一个巨大的、高度智能化的信息处理系统，而“通信”就是这个系统得以运转的核心。这本书的书名——《人体通信的建模、仿真与实现》——恰恰点出了我一直以来最感兴趣的几个方面。我非常好奇作者是如何将如此复杂、多样的生物信号（比如电信号、化学信号、甚至机械信号）进行“建模”的，这其中一定涉及了大量的数学和计算方法。而“仿真”这一环节，我更是充满了期待，想象着用计算机去模拟细胞之间的对话，或者模拟整个内分泌系统的协同工作，这无疑会让我们对人体的精妙有了更深刻的认识。我猜想，书中会通过大量图表和算例来展示如何构建和运行这些仿真模型，让读者能够直观地理解其原理。至于“实现”，这部分让我联想到一些前沿的应用，比如智能医疗设备、生物传感器，甚至是更高级的人机接口。这本书似乎为我们描绘了一条从基础理论到实际应用的清晰路径，对于任何对人体信息科学感兴趣的人来说，这都是一本不容错过的宝藏。

评分☆☆☆☆☆

这本《人体通信的建模、仿真与实现》的书名，就如同为我解答了长期以来困扰我的一个问题：我们身体是如何进行如此精妙的“交流”的？我一直对生物体的复杂性感到惊叹，特别是那些无形的信号在体内穿梭，维系着生命的秩序。这本书以“建模”为起点，似乎是要将这些看不见的信号转化为可以被理解和分析的框架。我个人对“仿真”部分尤其感兴趣，因为我知道，在许多科学领域，模拟实验是验证理论、探索未知的重要手段。能够通过计算机模拟来观察人体通信过程的动态变化，比如细胞之间的信号传递如何受到干扰，或者某种刺激如何引发一系列的生理反应，这无疑会极大地加深我们对人体运作机制的理解。而“实现”部分，我猜测它会涉及将这些模型和仿真结果转化为实际的技术或应用。这可能意味着在医疗健康领域，能够开发出更智能的诊断工具，或者更有效的治疗方案。这本书不仅仅是一本理论书籍，它更像是一座连接理论与实践的桥梁，为我们探索人体通信的奥秘提供了坚实的基础和丰富的可能性。

评分☆☆☆☆☆

这本书的标题——“人体通信的建模、仿真与实现”——立刻吸引了我，因为我一直在思考如何将抽象的生物学概念转化为可操作的技术。在我看来，人体内部的通信就像一个极其复杂的网络，但我们对这个网络的理解还远远不够。这本书似乎提供了一个系统性的框架，来帮助我们理解并改造这个网络。尤其是“建模”部分，我非常好奇作者是如何将生物过程的复杂性简化为可管理的模型的。是基于物理定律，还是采用数据驱动的方法？文中提到的“仿真”技术，更是让我兴奋，我一直认为，只有通过模拟，我们才能真正理解那些肉眼看不见的、发生在细胞层面的交互。设想一下，能够模拟神经元的放电模式，观察激素如何在血液中扩散并影响靶细胞，甚至模拟免疫系统的信息传递过程，这该是多么令人着迷的事情！而“实现”这个词，则让我联想到实际的应用，比如开发能够监测和调节人体信号的设备，或者设计更精准的靶向药物。这本书的价值，就在于它打通了从理论模型到实际应用的整个链条，我相信它会为相关领域的研究者提供宝贵的启示，甚至为跨学科的合作打开新的大门。

评分☆☆☆☆☆

读了这本书的章节介绍，我被书中对“人体通信”这个概念的广度和深度所震撼。起初，我以为它仅仅会关注神经信号传递，但很快我就意识到，人体内的信息交流远不止于此。书中提到的生物电信号、化学信号，甚至力学信号，这些不同的通信方式交织在一起，共同维持着生命的运转，这让我对生命的复杂性和精妙性有了全新的认识。尤其吸引我的是“建模”这一部分，它不仅仅是简单的理论介绍，而是深入到如何将这些生物信号转化为可计算、可分析的数学模型。我猜想，作者一定运用了大量的跨学科知识，融合了生物学、物理学、数学和计算机科学的精髓。书中对“仿真”的侧重也让我眼前一亮，这意味着我们可以通过计算机模拟来“预演”人体的各种通信过程，比如在疾病状态下，信号传递会发生怎样的异常，或者在药物干预后，通信模式会如何改变。这种可视化的、动态的理解方式，比单纯的文字描述要深刻得多。而“实现”部分，虽然我还没看到具体内容，但直觉告诉我，它将是连接理论与实践的关键，很可能涵盖了将这些模型应用于实际问题解决的技术手段，这让我对这本书的应用价值充满了信心。