[发明专利]睡眠质量与环境变量相关性的监测推理系统

权利要求书

1.一种睡眠质量与环境变量相关性的监测推理系统，其特征在于，包括环境变量采集模块、睡眠质量监测模块、睡眠与环境因果关系推断模块以及睡眠推理分析模块，所述环境变量采集模块用于采集环境变量数据，所述睡眠质量监测模块用于监测用户的睡眠数据，所述环境变量采集模块和所述睡眠质量监测模块分别连接所述睡眠与环境因果关系推断模块，所述环境变量采集模块将所采集的环境变量数据传送给所述睡眠与环境因果关系推断模块，所述睡眠质量监测模块将所监测的用户睡眠数据传送给所述睡眠与环境因果关系推断模块，所述睡眠与环境因果关系推断模块根据接收到的所述环境变量数据和所述睡眠数据建立睡眠质量与睡眠环境之间的因果关系模型，所述睡眠推理分析模块根据用户的睡眠事件通过所述关系模型推算用户的睡眠环境。

2.如权利要求1所述的睡眠质量与环境变量相关性的监测推理系统，其特征在于，所述环境变量采集模块包括声学信号处理单元，所述声学信号处理单元包括拾音器，所述拾音器所采集的环境声学信号包括环境声音和睡眠者自身发出的声音，所述声学信号处理单元从声学信号中分解出时域和频域的声学特征，所述声学特征包括短时能量、响度、过零率、功率谱密度和谱，然后把这些特征输入非线性分类器，用来分离出突然和周期性的环境声音。

3.如权利要求2所述的睡眠质量与环境变量相关性的监测推理系统，其特征在于，所述环境变量采集模块包括非声学信号处理单元，所述非声学信号处理单元包括用于采集光照强度的光线传感器，用于采集室温的温度传感器，用于采集室内湿度的湿度传感器，用于采集大气压强的气压传感器以及一个用于采集环境声音的拾音器来连续监测环境信号。

4.如权利要求3所述的睡眠质量与环境变量相关性的监测推理系统，其特征在于，所述非声学信号处理单元用于消除人体不易察觉到的快速又短暂变化的非声学信号，所述非声学信号处理单元从非声学信号中提取出幅值时长和频率的特征，通过预定义的环境变量变化范围的阈值TH_A和变化持续时间的阈值TH_D来判断，如果非声学信号的特征低于对应阈值，则就舍弃该信号值。

5.如权利要求1所述的睡眠质量与环境变量相关性的监测推理系统，其特征在于，所述睡眠质量监测模块包括多导睡眠监测仪和可佩带的便携式设备，所述多导睡眠监测仪采集的睡眠数据包括总睡眠时间、总觉醒次数、各睡眠阶段的时长、周期性的肢体运动以及呼吸事件；所述可佩带的便携式设备采集用户的心率、呼吸以及身体运动的数据。

6.权利要求1所述的睡眠质量与环境变量相关性的监测推理系统，其特征在于，所述睡眠与环境因果关系推断模块利用格兰杰因果关系，构建一个多变量自回归模型来识别睡眠质量变量X与环境变量Y之间的因果联系，具体为：

令环境变量所述包含的光照、室温、湿度、气压、环境噪声分别用X₁,…,X₅表示，睡眠事件用Y表示，构建一个格兰杰因果的多变量自回归模型如下：

其中是环境因素j从t-Lagged_j时刻到t-1时刻的值，Lagged_j是环境因素j的最大延迟时间，a_i,j＝[a_i,j,1,…,a_i,j,Lagged]是回归系数向量，元素a_i,j,k(k＝1..Lagged)代表Y_i(t)对延迟时间序列的依赖程度，Y_i(t)是发生在t时刻的睡眠事件，ε是残差向量。

7.权利要求1所述的睡眠质量与环境变量相关性的监测推理系统，其特征在于，所述睡眠推理分析模块根据用户的睡眠事件通过所述关系模型分析出睡眠环境改善建议。