一种基于睡眠分期的灯光唤醒控制系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于睡眠分期的灯光唤醒控制系统。现有灯光唤醒的灯光刺激强度不可调节。本发明专利技术包括基础数据采集器、处理器以及唤醒装置。根据用户的基础数据计算用户睡眠状态并以此控制唤醒装置形成具有差异化且由弱变强的灯光刺激，灯光刺激会在整个唤醒过程中呈连续且逐渐增强的变化，既确保灯光刺激强度与用户睡眠状态匹配，通过减小变化幅度来确保整个唤醒过程连续且温和，通过对用户进行温和刺激来延长唤醒过程的时间长度，进而提升唤醒体验，还有效防止用户因受到急促、强烈且突然的唤醒刺激而发生身体不适的情况，又确保用户能在预设的唤醒时间点被唤醒，确保唤醒效果。

A light wake-up control system based on sleep stage

【技术实现步骤摘要】
一种基于睡眠分期的灯光唤醒控制系统
本专利技术涉及睡眠领域，具体涉及一种唤醒控制系统。
技术介绍
闹钟能为人们提供唤醒服务，传统的闹钟主要通过声音、震动的方式来唤醒，但是当人们在梦中或深度睡眠之中被突如其来强烈刺激惊醒后，很容易产生心情烦躁、情绪低落、心慌等不良情绪，影响一天的学习工作情绪，长此以往，可能会对我们的健康带来不利的影响。研究表明，逐渐增加的亮度能够给人轻微的刺激，用户通过这种具有温和刺激的方式来叫醒，可以减少他们醒来后的睡眠惯性，可以有效的提高睡眠质量。
技术实现思路
为了解决现有技术的不足，本专利技术提供一种基于睡眠分期的灯光唤醒控制系统，处理器根据用户睡眠状态来控制唤醒装置产生变化的灯光刺激，既起到温和唤醒的作用，还有效确保唤醒效果，提升使用体验。本专利技术通过以下方式实现：一种基于睡眠分期的灯光唤醒控制系统，包括基础数据采集器、处理器以及唤醒装置。基础数据采集器，通过便携式穿戴设备获取用户的基础数据，基础数据采集器上设有电信号采集组件；处理器，接收来自基础数据采集器的基础数据，通过计算获得用户睡眠状态，并根据用户所处睡眠状态形成向唤醒装置输送的实时控制信号，记录该实时控制信号并形成参考基数值，参考基数值为获得下一组实时控制信号提供计算基础；唤醒装置，接收实时控制信号并产生施加于用户眼部的灯光刺激；所述系统通过以下步骤运行：第一阶段，处理器通过基础数据采集器在各单元时段内采集获得单帧数据包，并以此计算获得用户实时睡眠状态；第二阶段，处理器根据用户睡眠状态调取对应的信号调节参数K，并以参考基数值为基础通过累加计算获得实时控制信号，同时，处理器记录实时控制信号并覆盖形成新的参考基数值L；第三阶段，灯光唤醒装置接收实时控制信号并形成施加于用户眼部的灯光刺激。根据用户的基础数据计算用户睡眠状态并以此控制唤醒装置形成具有差异化且由弱变强的灯光刺激，灯光刺激会在整个唤醒过程中呈连续且逐渐增强的变化，既确保灯光刺激强度与用户睡眠状态匹配，通过减小变化幅度来确保整个唤醒过程连续且温和，通过对用户进行温和刺激来延长唤醒过程的时间长度，进而提升唤醒体验，还有效防止用户因受到急促、强烈且突然的唤醒刺激而发生身体不适的情况，又确保用户能在预设的唤醒时间点被唤醒，确保唤醒效果。作为优选，设定唤醒操作时长为T，所述唤醒操作时长被划分为若干等长的单元时段，所述单元时段的时长为A，所述唤醒装置产生的光照强度为△L，0≤△L≤Lmax，△L＝L+K*A，以使唤醒装置的光照强度呈线性变化。唤醒操作时长为唤醒装置启动时点与唤醒时点间的时长，既能通过增长唤醒操作时长来确保唤醒过程温和，还能通过控制唤醒操作时长来为使用者保留更多的睡眠时间，防止因唤醒装置过早启动而影响用户正常睡眠。所述唤醒装置的光照强度△L会随着用户睡眠状态以及唤醒操作时长内时间推移而变化，既确保光照强度的变化幅度维持在较低范围，还确保光照强度产生的灯光刺激会通过累加而变强，并最终达到足以唤醒用户的灯光强度。上一单元时段最终的灯光强度会成为计算下一单元时段灯光强度的基础，由此确保灯光强度温和变大。作为优选，所述信号调节参数为将醒斜率参数K1或深睡斜率参数K2，K1＝Lmax/[(T*y)/(2*A)]，y为自唤醒装置开启后形成单帧数据包的实时数量，K2＝Lmax/[T/(2*A)]。根据用户所处睡眠状态不同来选用不同的信号调节参数，确保灯光刺激变化与用户睡眠状态相匹配。通常情况下，K1≤K2，当用户处于深睡状态时，需要较强的灯光刺激来对用户进行唤醒，所以，对应的深睡斜率参数K2取值较大，以驱使用户尽快从深睡状态切换至将醒状态；当用户处于将醒状态时，需要较弱的灯光刺激来延长唤醒过程，所以，对应的将醒斜率参数较小，且随着参数y增大而进一步变小，使得灯光刺激变化幅度逐渐变小并趋于零，且灯光刺激始终具有较强的刺激，确保用户能在唤醒时点准时被唤醒。由于灯光刺激为逐渐变大，使得用户已适应既有的灯光刺激，有效提升唤醒温和性，尤其在外界空间亮度较暗的环境中。作为优选，所述处理器通过以下步骤对获得实时控制信号：第一步，处理器通过单帧数据包计算获得辅助特征值参数组和二级特征值参数组，辅助特征值参数组包括Num-ARI值、Num-LCZ值以及Num-Delta值，二级特征值参数组包括DVS值；第二步，处理器通过决策树形成与用户睡眠状态对应的实时控制信号，所述决策树上设定至少五个节点，具体地：在第一节点，设定系统的唤醒时点和唤醒操作时长，以此获得唤醒装置的启动时点，若当前时点到达启动时点时，唤醒装置开启并转入第二节点，否则，唤醒装置处于关闭状态；在第二节点，设定阀值Num-ARI-Threshold，当Num-ARI＞Num-ARI-Threshold时，该单帧数据包被判定为人工伪迹，并通过处理器向外输出处理上一单帧数据包时获得的睡眠状态，否则，转入第三节点；在第三节点，当L＝Lmax时，唤醒装置维持当前光照强度，直至唤醒装置被手动切换至关闭状态，否则，进入第四节点；在第四节点，设定阀值DVS-Threshold、Num-Delta-Threshold，当DVS＞DVS-Threshold且Num-Delta>Num-Delta-Threshold时，处理器判定用户处于深睡状态，处理器调取的信号调节参数为深睡斜率参数K2，处理器通过计算获得实时控制信号，以使唤醒装置产生与参数△L同步变化的光照强度，否则，处理器判定用户处于将醒状态并进入第五节点，处理器调取的信号调节参数为将醒斜率参数K1；在第五节点，当△L＞(K2/2)*y时，唤醒装置维持当前光照强度，否则，处理器根据将醒斜率参数K1计算获得实时控制信号，以使唤醒装置产生与参数△L同步变化的光照强度。处理器通过决策树来判定用户当前睡眠状态，并选择合适的信号调节参数来计算形成实施控制信号，确保唤醒装置能形成与参数△L同步变化的光照强度，进而确保唤醒体验。此外，通过设定△L＞(K2/2)*y的情况来限制灯光刺激的变化幅度，确保灯光刺激缓慢变强，提升唤醒温和度。作为优选，在第二节点，设定阀值Num-LCZ-Threshold，当Num-LCZ＞Num-LCZ-Threshold时，该单帧数据包被判定为人工伪迹，并通过处理器向外输出处理上一单帧数据包时获得的睡眠状态，否则，转入第三节点。作为第二节点的替换方案，既可以单独起到判断人工伪迹的作用，还能起到验证准确性的作用。作为优选，所述处理器通过以下步骤获得辅助特征值参数组和二级特征值参数组：首先，处理器通过基础数据采集器获得单帧数据包；其次，处理器对单帧数据包进行滤波处理，并依次获得频率分别为0.5～3Hz和0.5～30Hz的Delta波波形图和EEG波波形图；之后，对各波形图内采集点的数值进行统计，并依次经过取绝对值处理、数据平滑处理后通过累加计算获得一级特征值参数组和辅助特征值参数组，所述一级特征值参数组包括Delta值和EEG值，所述辅助特征值本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于睡眠分期的灯光唤醒控制系统，其特征在于，包括：/n基础数据采集器，通过便携式穿戴设备获取用户的基础数据，基础数据采集器上设有电信号采集组件；/n处理器，接收来自基础数据采集器的基础数据，通过计算获得用户睡眠状态，并根据用户所处睡眠状态形成向唤醒装置输送的实时控制信号，记录该实时控制信号并形成参考基数值，参考基数值为获得下一组实时控制信号提供计算基础；/n唤醒装置，接收实时控制信号并产生施加于用户眼部的灯光刺激；/n所述系统通过以下步骤运行：/n第一阶段，处理器通过基础数据采集器在各单元时段内采集获得单帧数据包，并以此计算获得用户实时睡眠状态；/n第二阶段，处理器根据用户睡眠状态调取对应的信号调节参数K，并以参考基数值为基础通过累加计算获得实时控制信号，同时，处理器记录实时控制信号并覆盖形成新的参考基数值L；/n第三阶段，灯光唤醒装置接收实时控制信号并形成施加于用户眼部的灯光刺激。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于睡眠分期的灯光唤醒控制系统，其特征在于，包括：
基础数据采集器，通过便携式穿戴设备获取用户的基础数据，基础数据采集器上设有电信号采集组件；
处理器，接收来自基础数据采集器的基础数据，通过计算获得用户睡眠状态，并根据用户所处睡眠状态形成向唤醒装置输送的实时控制信号，记录该实时控制信号并形成参考基数值，参考基数值为获得下一组实时控制信号提供计算基础；
唤醒装置，接收实时控制信号并产生施加于用户眼部的灯光刺激；
所述系统通过以下步骤运行：
第一阶段，处理器通过基础数据采集器在各单元时段内采集获得单帧数据包，并以此计算获得用户实时睡眠状态；
第二阶段，处理器根据用户睡眠状态调取对应的信号调节参数K，并以参考基数值为基础通过累加计算获得实时控制信号，同时，处理器记录实时控制信号并覆盖形成新的参考基数值L；
第三阶段，灯光唤醒装置接收实时控制信号并形成施加于用户眼部的灯光刺激。


2.根据权利要求1所述的一种基于睡眠分期的灯光唤醒控制系统，其特征在于，设定唤醒操作时长为T，所述唤醒操作时长被划分为若干等长的单元时段，所述单元时段的时长为A，所述唤醒装置产生的光照强度为△L，0≤△L≤Lmax，△L＝L+K*A，以使唤醒装置的光照强度呈线性变化。


3.根据权利要求2所述的一种基于睡眠分期的灯光唤醒控制系统，其特征在于，所述信号调节参数为将醒斜率参数K1或深睡斜率参数K2，K1＝Lmax/[(T*y)/(2*A)]，y为自唤醒装置开启后形成单帧数据包的实时数量，K2＝Lmax/[T/(2*A)]。


4.根据权利要求3所述的一种基于睡眠分期的灯光唤醒控制系统，其特征在于，所述处理器通过以下步骤对获得实时控制信号：
第一步，处理器通过单帧数据包计算获得辅助特征值参数组和二级特征值参数组，辅助特征值参数组包括Num-ARI值、Num-LCZ值以及Num-Delta值，二级特征值参数组包括DVS值；
第二步，处理器通过决策树形成与用户睡眠状态对应的实时控制信号，所述决策树上设定至少五个节点，具体地：
在第一节点，设定系统的唤醒时点和唤醒操作时长，以此获得唤醒装置的启动时点，若当前时点到达启动时点时，唤醒装置开启并转入第二节点，否则，唤醒装置处于关闭状态；
在第二节点，设定阀值Num-ARI-Threshold，当Num-ARI＞Num-ARI-Threshold时，该单帧数据包被判定为人工伪迹，并通过处理器向外输出处理上一单帧数据包时获得的睡眠状态，否则，转入第三节点；
在第三节点，当L＝Lmax时，唤醒装置维持当前光照强度，直至唤醒装置被手动切换至关闭状态，否则，进入第四节点；
在第四节点，设定阀值DVS-Threshold、Num-Delta-Threshold，当DVS＞DVS-Threshold且Num-Delta>Num-Delta-Threshold时，处理器判定用户处于深睡状态，处理器调取的信号调节参数为深睡斜率参数K2，处理器通过计算获得实时控制信号，以使唤醒装置产生与参数△L同步变化的光照强度，否则，处理器判定用户处于将醒状态并进入第五节点，处理器调取的信号调节参数为将醒斜率参数K1；
在第五节点，当△L＞(K2/2)*y时，唤醒装置维持当前光照强度，否则，处理器根据将醒斜率参数K1计算获得实时控制信号，以使唤醒装置产...

【专利技术属性】
技术研发人员：李建军，段韩路，
申请(专利权)人：喜临门家具股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33