[发明专利]一种家用非接触睡眠监测装置及方法

权利要求书

1.一种家用非接触睡眠监测装置，其特征在于，包括发射、接收天线、非接触生物雷达前端、DSP处理器，其中，非接触生物雷达前端通过发射天线向睡眠者胸壁定向发射脉冲序列信号，通过接收天线拾取睡眠者含有呼吸信息的反射回波信号，经过相关检测和可变延迟处理后输出给DSP处理器，DSP处理器对睡眠者呼吸信号进行呼吸模式自动识别和控制。

2.如权利要求1所述的家用非接触睡眠监测装置，其特征在于，所述非接触生物雷达前端包括一个窄脉冲成形模块、一个距离门模块、一个相关检测模块和一个积分-微分模块，所述窄脉冲成形模块产生窄脉冲序列信号通过外接发射天线辐射出去，窄脉冲序列被睡眠者因呼吸引起的胸壁微动所反射，其回波信号被外接接收天线接收，通过相关检测模块对窄脉冲回波进行解调后输出到积分-微分模块，提取出睡眠者呼吸微动信息，所述距离门模块连接相关检测模块，实现探测区内的距离选通和扫描；所述外接发射天线与接收天线与睡眠者的胸部距离不超过0.5米。

3.一种非接触睡眠监测方法，采用权利要求1所述的家用非接触睡眠监测装置实现，其特征在于，包括下述步骤：

（1）打开家用非接触睡眠监测装置的电源，DSP处理器对非接触生物雷达前端进行硬件自检，准备就绪时开始采集呼吸信号；

（2）然后DSP处理器对呼吸信号进行预处理，包括低通FIR滤波和归一化处理，将呼吸信号的幅值按比例缩放到[-1,1]的区间；

（3）将预处理后的呼吸信号提取其短时平均幅度、短时方差、短时频谱三个特征组成呼吸信号模式识别的特征向量空间；

（4）得到呼吸信号的特征相量空间后，采用聚类分析进行呼吸模式自动分类和判别，

（5）如果判别呼吸信号为呼吸暂停，则触发DSP处理器外围的声光报警电路进行报警。

4.如权利要求3所述的非接触睡眠监测方法，其特征在于，所述的归一化处理按以下公式进行：

y=(x-Min)/(Max-Min)

其中x为数字滤波后的呼吸信号，y为归一化的呼吸信号，Max和Min分别表示滤波后呼吸信号的最大值和最小值。

5.如权利要求3所述的非接触睡眠监测方法，其特征在于，所述的短时平均幅度按以下公式计算：

其中N表示呼吸信号的点数，|x[n]|表示呼吸信号的幅值。

6.如权利要求3所述的非接触睡眠监测方法，其特征在于，所述的的短时方差按以下公式计算：

其中N表示呼吸信号的点数，表示呼吸信号的均值。

7.如权利要求3所述的非接触睡眠监测方法，其特征在于，所述采用聚类分析进行呼吸模式自动分类和判别步骤中，判别函数采用以下表达式：

g(x)=w'x+ω₀

其中，w是权向量，ω₀为阈值权，判定规则如下：g(x)>0则判定ω₁，g(x)<0则判定ω₂，如果g(x)=0，把这种情况也归为ω₁类。