[发明专利]一种基于重力加速度的睡眠呼吸及睡姿的检测方法

权利要求书

1.一种基于重力加速度计的睡眠呼吸及睡姿的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、睡眠过程中三轴加速度数据采集并进行信号预处理；

步骤2、对预处理后的加速度数据进行分析，判断用户当前睡姿；

步骤3、以垂直人体冠状面方向的加速度数据作为信号输入，进行二次处理；

步骤4、对二次处理后的数据进行呼吸检测，判断用户呼吸情况。

2.如权利要求1所述的基于重力加速度计的睡眠呼吸及睡姿的检测方法，其特征在于，

所述步骤1包括，

1.1采集睡眠过程中三轴重力加速度数据，加速度采样频率要求50Hz以上；

1.2对加速度信号进行移动平均滤波器处理，给出移动平均滤波器的数学表达式：其中，S是信号输出，x_n为当前输入值，N为移动平均滤波器处理的数据窗长度。

3.如权利要求1所述的基于重力加速度计的睡眠呼吸及睡姿的检测方法，其特征在于，

所述步骤2包括，

2.1人体睡眠时的姿态分为：仰卧、左侧卧、右侧卧、俯卧；

2.2用户使用穿戴式设备时，三轴加速度方向是固定的；以垂直人体横断面向上为X轴正方向，以垂直人体矢状面向左为Y轴正方向，以垂直人体冠状面向前为Z轴正方向；

2.3将三轴加速度数值与表1进行比较，判断用户当前睡姿；

表1 人体睡姿与三轴加速度数值之间关系表

其中Y为三轴加速度计测得Y轴数据，Z为三轴加速度计测得Z轴数据，G≈9.8m/s²。

4.如权利要求1所述的基于重力加速度计的睡眠呼吸及睡姿的检测方法，其特征在于，

步骤3具体包括：

3.1选取垂直人体冠状面方向的加速度数据作为信号输入；

3.2对加速度数据进行处理，去除重力加速度的影响；数学表达式：其中1≤m≤M，M为加速度数据长度，x_m为当前输入值，X_m为输出值；

3.3构建0.2～0.5Hz的低通滤波器，去除指定频率外的其他干扰。

5.如权利要求1所述的基于重力加速度的睡眠呼吸及睡姿的检测方法，其特征在于，

所述步骤4包括，

4.1确定判断阈值，数学表达式：式中N_min和N_max分别为二次处理后加速度数据的最大值和最小值；

4.2根据加速度数据的采样频率，确定判断的数据步长L，L的长度应为采样频率的3倍及以上；

4.3基于加速度数据序列，检测呼吸频率。

6.如权利要求5所述的基于重力加速度的睡眠呼吸及睡姿的检测方法，其特征在于，检测呼吸频率包括以下步骤：

步骤1)，根据加速度数据及其采样频率，确定阈值T和判断步长L；

步骤2)，从当前数据点X(i)开始计算，i为数据点位置坐标；判断数据点是否满足X(i)<T且X(i+L)>T的条件，如果满足条件，则表明数据有一个上升沿，如果不满足，则逐次判断下面的数据点，直至判断出上升沿的出现；上升沿出现后，判断下面的数据点是否满足X(i)>T且X(i+L)<T的条件，如果满足条件，则表明有一个下降沿，如果不满足，则逐次判断下面的数据点，直至判断出下降沿的出现；

步骤3，求加速度序列上升沿与其邻近的下降沿之间的最大值，记录其时间和位置；求该最大值与上一个最大值之间的时间间隔，如果小于2.5秒，则继续找下一个下降沿，直至找到的最大值间隔与上一个最大值之间的时间间隔大于2.5秒；如果大于2.5秒，则把这个最大值记为一次呼吸，并记录其时间和位置。