[发明专利]一种入睡环境调光优化方法在审

专利信息
申请号: 202110623658.8 申请日: 2019-05-26
公开(公告)号: CN113326935A 公开(公告)日: 2021-08-31
发明(设计)人: 邹细勇;夏浩;王育红;徐伟;陈亮 申请(专利权)人: 中国计量大学上虞高等研究院有限公司
主分类号: G06N3/08 分类号: G06N3/08;H05B47/165;H05B45/10
代理公司: 暂无信息 代理人: 暂无信息
地址: 312000 浙江省绍兴市上虞区曹娥街*** 国省代码: 浙江;33
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摘要:
搜索关键词: 一种 入睡 环境 调光 优化 方法
【说明书】:

本发明公开了一种入睡环境调光优化方法,首先以阅读面光的照度、色温、色坐标值等光色参数及入睡持续时间作为输入量,以用户眼睛开度变化率、闭眼持续时长变化率、心率变化率、体动频率变化率、体温变化率等体征参数为输出量,建立动态递归Elman神经网络;然后,经训练的神经网络在现场光环境中用来对入睡效率参数值进行预测,该预测值被用于光色参数多目标优化算法的寻优过程中以计算光色条件的入睡效率评价值,寻优结果基于灯具调控方法被映射为灯组的驱动电流值,灯组调光后能实现不同灯组环境下有助于用户入睡的照明。本发明在预测网络的输入中还引入了从入睡转折点开始的时间长度,可以在入睡时段周期性地进行照明的优化与控制,实现动态优化。

本申请为申请号201910442902.3、申请日2019年05月26日、发明名称“入睡环境调光优化方法及灯具调控方法”的分案申请。

技术领域

本发明涉及智能照明与睡眠辅助领域,具体涉及一种入睡环境调光优化方法。

背景技术

人体与其他生物一样,都受到日夜这种自然节律的影响。对比研究表明,按照人的心理、智力和体力活动的生物节律,来安排一天、一周等的作息制度,能提高工作效率和学习成绩,减轻疲劳,预防疾病防止意外事故的发生。反之,假如突然不按体内的生物钟的节律安排作息,人就会在身体上感到疲劳、在精神上感到不舒适,这是由于生物钟基因及其下游基因以二十四小时为周期呈现节律性地波动表达,并由此导致各个脏器活动以及多种激素分泌的节律性波动。

在人体视交叉上核神经核团(SCN)细胞的作用机制中,光照刺激非常重要,正常情况下,SCN细胞会在白天根据视网膜的光线信号进行重置,也会在夜间根据松果体分泌褪黑激素的情况进行重置,从而使得大脑内部的时钟与外部的昼夜节律联系起来了。

光照与人体睡眠直接相关,为了帮助宇航员稳定昼夜节律,提高睡眠质量,NASA在国际空间站中使用LED灯,使其在一天中交替发出蓝色、白色和淡红色的光,以模拟地球上典型的昼夜周期。其中,红色的灯光用来帮助或引导人进入睡眠状态。

为了引导对象入睡,还有很多方案被提出。如飞利浦公司的申请号为2009801153425的中国专利,采用时变光图案来诱导对象、特别是从睡眠中醒来的对象入睡。而苹果公司在中国申请号为2015800746753的PCT专利,通过分布式计算机系统依据入睡用户的身体姿势变化来确定睡眠质量。

由于照明光色变化组合模式不可枚举,随着可自动调光灯具的普及应用,一个新的问题被提出,即在不同光照条件下,个体从准备睡觉到进入睡眠这个阶段,将表现出什么样的过渡过程?进而在处理该问题的基础上,如何根据光照对入睡效率或速度的影响而自动进行照明优化控制,帮助用户入睡?

为此,需要一种能对具体用户,基于光照条件到入睡效率有关因素之间的模型,通过优化搜索向其提供能帮助其入睡的调光优化方法。

发明内容

入睡前,人们常会进行一些过渡性的活动如阅读书或数码设备中的内容,此时,人们往往倾向于采用柔和低色温的灯光。但在近乎无穷的光色组合中,什么样的光照条件将更有助于入睡呢?为此,我们需要一个模型,来反映入睡效率或入睡速度与光照条件之间的关系。

另外,光环境特性包括光通量、照度、眩光、亮度、光谱等。昏暗发黄的灯光容易让人昏昏欲睡,光的强度和光色都会对人体睡眠形成不同影响。但何种光色条件更有助于用户入睡,这需要通过优化才能进行进行照明控制的决策。

通过研究发现,人体入睡是一个连续的动态过程,相邻时间周期内人体特征之间有着密切相关性。为此,本发明采用动态递归神经网络来对系统进行建模。与静态前馈型神经网络不同,动态递归网络通过存储内部状态,使其具备映射动态特征的功能。本发明基于动态递归Elman神经网络,对光照条件与入睡效率因素之间的复杂非线性映射关系进行建模,其中光照条件包括阅读面照度、色温、颜色的xyz色坐标值,入睡效率因素则通过用户眼睛开度变化率、闭眼持续时长变化率、心率变化率、体动频率变化率、体温变化率5个参数来表征。

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