基于腕动信号睡眠分期的监测系统设计与实现

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睡眠质量一直是人们关心的问题,随着现代设备的发展,人们对睡眠质量的研究越来越深入,经过大量研究人员调查,睡眠质量的好坏影响着人们的身心健康,进行睡眠质量监测是有必要的。本文基于此理念对睡眠监测仪进行了设计和验证,主要的内容有:1.采用低功耗的Zig Bee无线网络和4G模块设计了远程睡眠监控系统。系统总体框架分为三部分,Zig Bee无线组网模块,STM32主控制平台和远程监控中心。该系统通过Zig Bee网络实时采集室内环境数据和人体睡眠数据,协调器再将数据发送给STM32主控制平台。在主控制平台对数据进行预处理后通过4G模块发送到PC端监控中心,监控中心将数据显示在查询界面中,当发生网络故障时将数据存储到SD卡中,等待网络恢复正常后再重新发送出去。2.对于睡眠检测,本文依据手腕运动加速度数据提出了阈值法和K均值聚类的方法将睡眠分为四个时期(觉醒期、浅度睡眠、深度睡眠和快速眼动),考虑到K均值聚类算法初始聚类中心的随机选择会对聚类结果造成影响,本文对此进行改进。后续通过智能手环和测试者的亲身体验证明了方法的可行性,使用混淆矩阵算出各个阶段的准确率,验证了改进的K均值聚类算法相比传统的K均值聚类算法准确度得到提高,最后计算睡眠横滚角实现对被测者的睡姿判定,可以了解在床人员的睡眠情况。3.在监控中心方面,PC端基于QT平台设计的,实现了数据实时显示和存储功能,手机APP端是基于Android studio平台开发设计的,实现了用户在户外实时监测室内数据。最后对系统的各项功能进行测试,测试结果表明该系统的各项功能正常,传感器设备准确度高,数据传输稳定可靠,满足设计要求。
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