一种基于睡眠分期的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唤醒控制系统。现有唤醒装置的运行状态无法与用户睡眠状态相关联，使用体验差。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感知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唤醒刺激，既确保唤醒刺激强度与用户睡眠状态匹配，通过延长唤醒过程的时间长度来提升唤醒体验，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。

A 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
闹钟能在预设时点对用户进行唤醒。现有的闹钟主要通过声音方式来唤醒用户，但是当用户处于深度睡眠时，闹钟会产生恒定且连续的铃声刺激，用户会因受到急促且突然的铃声刺激而容易产生心情烦躁、情绪低落、心慌等不良情绪，既会导致用户因外界强烈刺激而产生心慌等生理不适症状，还进而影响一天的学习工作情绪，降低了用户体验。
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唤醒控制系统，根据用户的基础数据感知用户睡眠状态并以此控制唤醒装置形成差异化的唤醒刺激，提升唤醒体验。本专利技术通过以下方式实现：一种基于睡眠分期的唤醒控制系统，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和唤醒状态变化趋势，并以此形成向唤醒装置输送的唤醒控制信号；唤醒装置，接收唤醒控制信号并形成施加于用户的唤醒刺激。所述系统通过以下步骤运行：第一步，处理器通过基础数据采集器采集用户的基础数据，并通过计算获得用户的实时睡眠状态；第二步，处理器根据用户睡眠状态判定用户唤醒状态形变化趋势，并以此调取对应的唤醒控制信号；第三步，唤醒装置接收唤醒控制信号并形成施加于用户的唤醒刺激。根据用户的基础数据感知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唤醒刺激，既确保唤醒刺激强度与用户睡眠状态匹配，通过延长唤醒过程的时间长度来提升唤醒体验，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。作为优选，所述睡眠状态包括将醒状态和深睡状态，所述唤醒装置包括振动唤醒机构和照明唤醒机构，所述唤醒控制信号包括与振动唤醒机构匹配的振动变化斜率K1以及与照明唤醒机构匹配的照明变化斜率K2，处理器根据用户睡眠状态对K1和K2进行调节，以使唤醒装置形成差异化唤醒刺激。唤醒装置能对用户实施具有差异化感受的振动刺激和照明刺激，且振动刺激和照明刺激也可以根据需要进行强弱调节，以此确保用户处于不同的睡眠状态时能获得差异化的唤醒刺激，既确保用户不会因唤醒刺激而立即清醒，有效延长唤醒时长，还通过合理设定唤醒刺激来确保用户在预设时间内被唤醒，提升使用体验。设置振动变化斜率K1，使得振动刺激能随着时间增长而线性增大，确保振动刺激平稳地增强；设置照明变化斜率K2，使得振动刺激能随着时间增长而线性增大，确保振动刺激平稳地增强。作为优选，所述处理器通过基础数据采集器获得基础数据，在采集过程中，所述基础数据采集器通过间隔采集方式获得基础数据，在单次采集时段内采集的基础数据形成单帧数据包，相邻采集时段间形成供唤醒装置运行的唤醒时段，处理器通过单帧数据包计算形成用于控制唤醒装置在下一唤醒时段运行的唤醒控制信号。在唤醒过程中，采集单帧数据包和实施唤醒刺激的工作互为交错且连续地进行，既有效防止对用户实施唤醒刺激时影响基础数据采集的准确性，确保睡眠状态监测准确性，还有效提升唤醒效率，确保在预设时间内完成唤醒目的，又能通过间隔式唤醒刺激来舒缓唤醒过程，提升唤醒体验。作为优选，所述处理器对至少连续两个单帧数据包获得的睡眠状态进行分析并获得用户的唤醒状态变化趋势，并以此调取具有差异化的唤醒控制信号，以使唤醒装置在对应的唤醒时段内形成差异化的唤醒刺激，所述振动唤醒机构的振动强度可在0-Xmax之间调节，所述照明唤醒机构的照明强度可在0-Lmax之间调节，具体地：当连续两个单帧数据包均被归类为将醒状态时，在对应的唤醒时段内，振动唤醒机构关闭，照明唤醒机构开启且K2＝(0.25*Lmax)/(A-B)；当连续两个单帧数据包均被归类为深睡状态时，在对应的唤醒时段内，振动唤醒机构开启且K1＝Xmax/(A-B)，照明唤醒机构开启且K2＝Lmax/(A-B)；当连续两个单帧数据包被依次归类为深睡状态和将醒状态时，在对应的唤醒时段内，振动唤醒机构开启且K1＝(0.25*Xmax)/(A-B)，照明唤醒机构开启且K2＝(0.25*Lmax)/(A-B)；当连续两个单帧数据包被依次归类为将醒状态和深睡状态时，在对应的唤醒时段内，振动唤醒机构开启且K1＝(0.5*Xmax)/(A-B)，照明唤醒机构开启且K2＝(0.5*Lmax)/(A-B)。通过对连续两个单帧数据包的检测结果进行统计，由此判断用户唤醒状态的变化趋势，进而控制唤醒装置形成具有差异化的唤醒刺激，使得唤醒刺激的强度与唤醒状态的变化趋势匹配。作为优选，所述处理器通过以下步骤对用户睡眠状态进行归类：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，所述辅助特征值参数组包括Num-ARI值、Num-LCZ值以及Num-Delta值；再后，通过一级特征值参数组计算获得二级特征值参数组，所述二级特征值参数组包括DVS值；最后，通过第三步和第四步中获得的辅助特征值参数组和二级特征值参数对用户的睡眠状态进行分类，以使用户睡眠状态被归类为将醒状态和深睡状态。通过基础数据采集器采集限定种类的基础数据，以此为基础通过处理器计算获得一级特征值参数组、辅助特征值参数组和二级特征值参数组，并对处于入睡潜伏期用户的细分睡眠状态进行判定和分类，为后续助眠操作提供参考依据。此系统具有使用基础数据种类少、计算和分类过程简单的特点，既通过减少基础数据采集种类来简化基础数据采集器的结构，方便用户穿戴使用，提升数据准确性，还通过简化计算和分类的过程来降低对处理器的要求，提升运算速度，降低硬件成本，确保硬件运行稳定性，提升使用体验。作为优选，处理器通过决策树形成与用户睡眠状态对应的唤醒控制信号，所述决策树上设定至少三个节点，具体地：在第一节点，设定唤醒装置运行时长为T，以此获得唤醒装置启动时点，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和Num-LCZ-Threshold，当Num-ARI＞Num-ARI-Threshold或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；在第三节点，设定阀值DVS-Threshold和Num-Delta-Threshold，当DVS＞DVS-Threshold且Num-Delta>Num-Delta-Threshold时，处理器判定用户的实时睡本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于睡眠分期的唤醒控制系统，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，并根据用户的唤醒状态变化趋势形成向唤醒装置输送的唤醒控制信号；/n唤醒装置，接收唤醒控制信号并形成施加于用户的唤醒刺激；/n所述系统通过以下步骤运行：/n第一步，处理器通过基础数据采集器采集用户的基础数据，并通过计算获得用户的实时睡眠状态；/n第二步，处理器根据用户睡眠状态判定用户唤醒状态形变化趋势，并以此调取对应的唤醒控制信号；/n第三步，唤醒装置接收唤醒控制信号并形成施加于用户的唤醒刺激。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于睡眠分期的唤醒控制系统，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，并根据用户的唤醒状态变化趋势形成向唤醒装置输送的唤醒控制信号；
唤醒装置，接收唤醒控制信号并形成施加于用户的唤醒刺激；
所述系统通过以下步骤运行：
第一步，处理器通过基础数据采集器采集用户的基础数据，并通过计算获得用户的实时睡眠状态；
第二步，处理器根据用户睡眠状态判定用户唤醒状态形变化趋势，并以此调取对应的唤醒控制信号；
第三步，唤醒装置接收唤醒控制信号并形成施加于用户的唤醒刺激。


2.根据权利要求1所述的一种基于睡眠分期的唤醒控制系统，其特征在于，所述睡眠状态包括将醒状态和深睡状态，所述唤醒装置包括振动唤醒机构和照明唤醒机构，所述唤醒控制信号包括与振动唤醒机构匹配的振动变化斜率K1以及与照明唤醒机构匹配的照明变化斜率K2，处理器根据用户睡眠状态对K1和K2进行调节，以使唤醒装置形成差异化唤醒刺激。


3.根据权利要求2所述的一种基于睡眠分期的唤醒控制系统，其特征在于，所述处理器通过基础数据采集器获得基础数据，在采集过程中，所述基础数据采集器通过间隔采集方式获得基础数据，在单次采集时段内采集的基础数据形成单帧数据包，相邻采集时段间形成供唤醒装置运行的唤醒时段，处理器通过单帧数据包计算形成用于控制唤醒装置在下一唤醒时段运行的唤醒控制信号。


4.根据权利要求3所述的一种基于睡眠分期的唤醒控制系统，其特征在于，所述处理器对至少连续两个单帧数据包获得的睡眠状态进行分析并获得用户的唤醒状态变化趋势，并以此调取具有差异化的唤醒控制信号，以使唤醒装置在对应的唤醒时段内形成差异化的唤醒刺激，所述振动唤醒机构的振动强度可在0-Xmax之间调节，所述照明唤醒机构的照明强度可在0-Lmax之间调节，具体地：
当连续两个单帧数据包均被归类为将醒状态时，在对应的唤醒时段内，振动唤醒机构关闭，照明唤醒机构开启且K2＝(0.25*Lmax)/(A-B)；
当连续两个单帧数据包均被归类为深睡状态时，在对应的唤醒时段内，振动唤醒机构开启且K1＝Xmax/(A-B)，照明唤醒机构开启且K2＝Lmax/(A-B)；
当连续两个单帧数据包被依次归类为深睡状态和将醒状态时，在对应的唤醒时段内，振动唤醒机构开启且K1＝(0.25*Xmax)/(A-B)，照明唤醒机构开启且K2＝(0.25*Lmax)/(A-B)；
当连续两个单帧数据包被依次归类为将醒状态和深睡状态时，在对应的唤醒时段内，振动唤醒机构开启且K1＝(0.5*Xmax)/(A-B)，照明唤醒机构开启且K2＝(0.5*Lmax)/(A-B)。


5.根据权利要求4所述的一种基于睡眠分期的唤醒控制系统，其特征在于，所述处理器通过以下步骤对用户睡眠状态进行归类：
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，所述辅助特征值参数组包括Num-ARI值、Num-LCZ值以及Num-Delta值；
再后，通过一级特征值参...

【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