枕头声温双模自适应调控方法及系统与流程

本发明涉及智能寝具与生理信号自适应调控，尤其涉及一种枕头声温双模自适应调控方法及系统。

背景技术：

1、随着睡眠健康管理技术的发展，智能枕头、助眠音频设备和温控寝具逐渐被用于改善用户入睡环境。现有智能枕头通常通过压力传感器、压电传感器、麦克风或其他生理信号采集部件获取用户的呼吸、体动、鼾声或睡眠状态，并根据检测结果播放助眠音乐、发出提示信号、调整枕头高度或进行温度控制。

2、在现有技术中，声音刺激和温度刺激通常作为相互独立的助眠手段被触发。例如，部分方案在判断用户未入睡或睡眠状态异常时播放固定音乐，部分方案根据环境或用户状态调节枕头加热温度，部分方案根据呼吸频率或体动状态执行单一的助眠干预。这类方案能够在一定程度上改善睡眠环境，但其声学调节、热学调节与用户自主呼吸变化之间缺少稳定的协同约束关系。

3、尤其是在用户翻身、侧卧、俯卧或姿态转换时，枕头内传感器采集到的压力微动信号容易同时包含呼吸起伏成分和姿态变化成分。如果仍然仅根据单一呼吸频率或粗略睡眠状态直接调节音乐节拍、音色或枕头温度，容易出现调控时机不匹配、调控幅度突变、声音刺激与温度刺激相互干扰等问题，从而增加睡眠干扰。现有方案难以基于同源压力微动信号同时获得呼吸波形和睡眠姿态参数，并将呼吸频率变化、呼吸变异性和姿态稳定状态统一转化为声学调控与热学调控的协同约束。

4、因此，亟需一种枕头声温双模自适应调控方案，以解决现有枕头助眠调控中声音刺激和温度刺激难以随用户自主呼吸频率变化及睡眠姿态状态进行协调调节的问题。

技术实现思路

1、本发明提供一种枕头声温双模自适应调控方法及系统，用以解决现有枕头助眠调控中声音刺激和温度刺激难以随用户自主呼吸频率变化及睡眠姿态状态进行协调调节的问题。

2、本发明提供一种枕头声温双模自适应调控方法，包括：

3、利用设置于枕头内的高灵敏度压电薄膜传感器连续采集用户在枕头使用过程中的压力微动信号，并根据所述压力微动信号获得呼吸波形和用户睡眠姿态参数；

4、对所述呼吸波形进行呼吸周期分析和呼吸变异性分析，确定呼吸频率变化和呼吸变异性参数，并基于所述呼吸频率变化和所述呼吸变异性参数生成用于表征用户睡眠生理状态的生理状态指标；

5、根据所述生理状态指标确定睡眠调控状态，并根据所述呼吸频率变化和所述用户睡眠姿态参数确定所述睡眠调控状态下的声温协同调控约束参数，所述声温协同调控约束参数包括节律调控窗口约束、温度梯度变化窗口约束以及调控幅度约束，所述声温协同调控约束参数用于限定所述声学调控参数和所述热学调控参数的生成范围；

6、基于所述声温协同调控约束参数分别生成声学调控参数和热学调控参数，所述声学调控参数包括背景音乐的节拍调控参数和音色调控参数，所述热学调控参数包括枕头接触面的温度梯度调控参数；

7、按照所述声学调控参数和所述热学调控参数分别调节背景音乐的节拍、音色以及枕头接触面的温度梯度，使声学刺激和热学刺激在姿态稳定状态下随用户自主呼吸频率变化进行渐进调节，并在姿态转换状态下限制声学刺激和热学刺激的调控幅度。

8、本发明还提供一种枕头声温双模自适应调控系统，包括：

9、呼吸姿态获取模块，用于利用设置于枕头内的高灵敏度压电薄膜传感器连续采集用户在枕头使用过程中的压力微动信号，并根据所述压力微动信号获得呼吸波形和用户睡眠姿态参数；

10、生理状态分析模块，用于对所述呼吸波形进行呼吸周期分析和呼吸变异性分析，确定呼吸频率变化和呼吸变异性参数，并基于所述呼吸频率变化和所述呼吸变异性参数生成用于表征用户睡眠生理状态的生理状态指标；

11、约束参数确定模块，用于根据所述生理状态指标确定睡眠调控状态，并根据所述呼吸频率变化和所述用户睡眠姿态参数确定所述睡眠调控状态下的声温协同调控约束参数，所述声温协同调控约束参数包括节律调控窗口约束、温度梯度变化窗口约束以及调控幅度约束，所述声温协同调控约束参数用于限定所述声学调控参数和所述热学调控参数的生成范围；

12、调控参数生成模块，用于基于所述声温协同调控约束参数分别生成声学调控参数和热学调控参数，所述声学调控参数包括背景音乐的节拍调控参数和音色调控参数，所述热学调控参数包括枕头接触面的温度梯度调控参数；

13、调控执行模块，用于按照所述声学调控参数和所述热学调控参数分别调节背景音乐的节拍、音色以及枕头接触面的温度梯度，使声学刺激和热学刺激在姿态稳定状态下随用户自主呼吸频率变化进行渐进调节，并在姿态转换状态下限制声学刺激和热学刺激的调控幅度；

14、更新模块，用于在调控后再次采集用户的压力微动信号，根据再次采集的压力微动信号获得更新后的呼吸波形和更新后的用户睡眠姿态参数，并基于更新后的生理状态指标、更新后的呼吸频率变化和更新后的用户睡眠姿态参数对声学调控参数和热学调控参数进行重配准。

15、综上所述，采用本申请的技术方案，高灵敏度压电薄膜传感器能够在枕头使用过程中同步采集压力微动信号，并由同一信号获得呼吸波形和用户睡眠姿态参数，从而使呼吸起伏、体动变化与姿态转换能够在同一数据源下被连续识别；进一步对呼吸波形进行周期分析和变异性分析后，可确定呼吸频率变化和生理状态指标，使用户自主呼吸节律的趋缓、平稳或波动状态能够被转化为睡眠调控状态和相应的调控约束；又由于生理状态指标、呼吸频率变化和睡眠姿态参数共同形成声温协同调控约束参数，后续生成的声学调控参数和热学调控参数便能够同时受到节律窗口、温度变化窗口和调控幅度的限制，使背景音乐节拍、音色以及枕头接触面温度梯度不是孤立变化，而是受用户自主呼吸频率变化及睡眠姿态状态共同约束而渐进调整；因此，在姿态稳定时可减少对睡眠的额外干扰，在姿态转换时可抑制声温刺激突变，并通过再次采集压力微动信号更新调控参数，避免持续沿用与当前睡眠状态不匹配的控制方式，从而解决现有枕头助眠调控中声音刺激和温度刺激难以随用户自主呼吸频率变化及睡眠姿态状态进行协调调节的问题。

1.一种枕头声温双模自适应调控方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述呼吸波形进行呼吸周期分析和呼吸变异性分析，确定呼吸频率变化和呼吸变异性参数，并基于所述呼吸频率变化和所述呼吸变异性参数生成用于表征用户睡眠生理状态的生理状态指标，包括：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述生理状态指标确定睡眠调控状态，并根据所述呼吸频率变化和所述用户睡眠姿态参数确定所述睡眠调控状态下的声温协同调控约束参数，包括：

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述确定用于限制声学刺激和热学刺激调控幅度的调控限制参数，包括：

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于所述声温协同调控约束参数分别生成声学调控参数和热学调控参数，包括：

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于所述声温协同调控约束参数分别生成声学调控参数和热学调控参数，包括：

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述基于所述温度变化方向、所述温度变化速率和所述目标温度梯度范围，生成所述热学调控参数，包括：

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述按照所述声学调控参数和所述热学调控参数分别调节背景音乐的节拍、音色以及枕头接触面的温度梯度，包括：

10.一种枕头声温双模自适应调控系统，其特征在于，包括：