本發(fā)明涉及一種用于手腕上佩戴的設(shè)備，具體地說是一種穿戴式智能設(shè)備及其睡眠算法。
背景技術(shù)：
隨著電子設(shè)備智能化和高度集成化的發(fā)展，可穿戴智能設(shè)備成為了當(dāng)前時代的一種潮流，智能穿戴設(shè)備也已經(jīng)普及于我們的生活當(dāng)中，廣泛應(yīng)用于健康、運動、娛樂等各種領(lǐng)域，采用可穿戴健康設(shè)備能夠智能化且持續(xù)性地監(jiān)測人體健康數(shù)據(jù)；而各種智能穿戴設(shè)備由于功能不同，其側(cè)重點也是不一樣的，有的側(cè)重于運動計步，有的側(cè)重于心率監(jiān)測，也有的側(cè)重于睡眠監(jiān)測，針對具體功能的不同，各種智能穿戴設(shè)備設(shè)計構(gòu)思也是不同的，因此使得各種數(shù)據(jù)監(jiān)測的精確度也是不一樣的，與此同時，針對具體的設(shè)計，各家手環(huán)手表基本都集成了記步、睡眠、心率等智能算法，但由于各類算法的設(shè)計原理不同，準(zhǔn)確性方面也均有優(yōu)化空間。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠提高監(jiān)測數(shù)據(jù)精確度的穿戴式智能設(shè)備及其睡眠算法。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的穿戴式智能設(shè)備，包括設(shè)備外殼以及外殼內(nèi)設(shè)置的集成電路板，集成電路板上設(shè)置有微處理器，集成電路板上還設(shè)置有與微處理器連接的加速度傳感器和ppg心率光感傳感器，加速度傳感器能夠感知加速力的變化并將其轉(zhuǎn)化為電信號傳輸給微處理器進行處理，微處理器能夠?qū)Λ@得的加速度傳感器數(shù)據(jù)進行計算分析并轉(zhuǎn)化為三維空間x軸，y軸和z軸三個方向的加速度值，ppg心率傳感器能夠獲得心率值并傳輸給微處理器進行分析計算，微處理器能夠通過對加速度傳感器和ppg心率光感傳感器獲得的信息進行計算處理并分析睡眠狀況。
所述外殼上安裝有顯示屏，所述顯示屏通過集成電路板與微處理器進行連接。
所述微處理器連接有加速度傳感器。
一種上述的穿戴式智能設(shè)備的睡眠算法，包括以下步驟：
a、數(shù)據(jù)采樣
分段采集用于檢測睡眠的特征數(shù)據(jù)，所采集的數(shù)據(jù)包括手臂從靜止到擺動的次數(shù)、手臂處于靜止?fàn)顟B(tài)的次數(shù)、手臂連續(xù)活動的時間、各階段內(nèi)手臂活動的總時間；通過讀取加速度傳感器中fifo寄存器的三軸數(shù)據(jù)，得到用于識別手臂姿勢的判據(jù)；通過獲取心率值，來進一步判斷睡眠的開始和結(jié)束；
b、入睡檢測
經(jīng)過對采樣數(shù)據(jù)進行分析，設(shè)定滿足入睡條件的經(jīng)驗值，若在連續(xù)的半個小時內(nèi)，均滿足入睡條件，或者調(diào)用此時一個時間段內(nèi)心率值的平均值，若滿足睡眠條件，則判定為入睡狀態(tài)；
c、睡眠狀態(tài)判斷
通過測試數(shù)據(jù)設(shè)定經(jīng)驗值，然后依據(jù)設(shè)定的經(jīng)驗值來區(qū)分睡眠狀態(tài)；
d、睡眠結(jié)束判斷
同上述入睡檢測，通過經(jīng)驗值判斷睡眠已結(jié)束且心率值有明顯上升，或者檢測到開始走路狀態(tài)，則判斷睡眠結(jié)束。
e:睡眠顯示
當(dāng)睡眠結(jié)束，通過顯示屏可以顯示出睡眠的總時長或者當(dāng)手表連接手機app，通過手機app可以顯示睡眠的詳細信息，包括睡眠開始時間、結(jié)束時間、深睡時長、淺睡時長、清醒時長、總時長。
所述睡眠監(jiān)測過程中進行異常情況分析，異常情況分析過程中，利用讀取加速度fifo寄存器的三軸數(shù)據(jù)值，判斷手環(huán)放置的基本位置，同時輔助心率光感傳感器的反光，準(zhǔn)確識別脫落模式；啟動心率算法，通過心率光感傳感器獲取當(dāng)前測試者心率值，未達到入睡條件則不計入睡眠。
本發(fā)明的優(yōu)點在于：由于集成電路板上設(shè)置的微處理器以及與微處理器連接的加速度傳感器和ppg心率光感傳感器，由此微處理器不但能夠?qū)Λ@得的加速度傳感器數(shù)據(jù)進行計算分析并轉(zhuǎn)化為三維空間x軸，y軸和z軸三個方向的加速度值，而且還能夠?qū)pg心率傳感器獲得的心率值進行分析計算，最終將獲得的信息進行綜合計算處理并分析睡眠狀況，其結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，使得睡眠監(jiān)測精度非常高，另外特別是結(jié)合了加速度傳感器和ppg心率光感傳感器，通過新的睡眠算法的設(shè)計，使得監(jiān)測的精度進一步提高，可廣泛用于手腕式穿戴式智能設(shè)備。
附圖說明
圖1為本發(fā)明穿戴式智能設(shè)備的原理框圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和具體實施方式，對本發(fā)明的穿戴式智能設(shè)備及其睡眠算法作進一步詳細說明。
如圖所示，本發(fā)明的穿戴式智能設(shè)備，包括設(shè)備外殼以及外殼內(nèi)設(shè)置的集成電路板，外殼上安裝有顯示屏，顯示屏通過集成電路板與微處理器進行連接，集成電路板上設(shè)置有微處理器，集成電路板上還設(shè)置有與微處理器連接的加速度傳感器和ppg心率光感傳感器，加速度傳感器能夠感知加速力的變化，比如晃動、跌落、上升、下降等各種移動變化都能被加速度傳感器轉(zhuǎn)化為電信號，然后通過微處理器的計算分析后，微處理器能夠?qū)Λ@得的加速度傳感器數(shù)據(jù)進行計算分析并轉(zhuǎn)化為三維空間x軸，y軸和z軸三個方向的加速度值，ppg心率傳感器可以得到心率值，ppg心率傳感器將獲得的心率值(該心率值將作為輔助判據(jù)，用于睡眠算法中)傳輸給微處理器進行分析計算，微處理器能夠通過對加速度傳感器和ppg心率光感傳感器獲得的信息進行計算處理并分析睡眠狀況。
其中，加速度傳感器可配置多種中斷，用于識別不同的運動模式，根據(jù)睡眠算法需要，配置了識別運動/靜止的中斷模式，當(dāng)測試者從靜止?fàn)顟B(tài)到擺動手臂超過一定幅度時會觸發(fā)中斷，同時，當(dāng)測試者從擺動手臂狀態(tài)到靜止?fàn)顟B(tài)時也會觸發(fā)該中斷；配置了識別手臂姿勢的fifo中斷，手臂擺動時會產(chǎn)生加速度的值，這些加速度值會存儲到fifo寄存器中，當(dāng)fifo寄存器存滿后會產(chǎn)生中斷，此時能夠從fifo中讀取三軸加速度值，通過對三軸加速度值的分析，可以判斷測試者手臂的狀態(tài)，使用時，每隔幾分鐘可以采集一次用于檢測睡眠的特征數(shù)據(jù)，得到用于識別手臂姿勢的判據(jù)，通過獲取心率值，來進一步判斷睡眠的開始和結(jié)束，所說的睡眠狀態(tài)包括但不限于深睡、淺睡、清醒三種狀態(tài)。
一種上述的穿戴式智能設(shè)備的睡眠算法，包括以下步驟：
a、數(shù)據(jù)采樣
分段采集用于檢測睡眠的特征數(shù)據(jù)，所采集的數(shù)據(jù)包括手臂從靜止到擺動的次數(shù)、手臂處于靜止?fàn)顟B(tài)的次數(shù)、手臂連續(xù)活動的時間、各階段內(nèi)手臂活動的總時間；通過讀取加速度傳感器中fifo寄存器中的三軸數(shù)據(jù)，得到用于識別手臂姿勢的判據(jù)；通過獲取心率值，來進一步判斷睡眠的開始和結(jié)束；
b、入睡檢測
經(jīng)過對采樣數(shù)據(jù)進行分析，設(shè)定滿足入睡條件的經(jīng)驗值，若在連續(xù)的半個小時內(nèi)，均滿足入睡條件，或者調(diào)用此時一個時間段內(nèi)心率值的平均值，若滿足睡眠條件，則判定為入睡狀態(tài)；
c、睡眠狀態(tài)判斷
通過測試數(shù)據(jù)設(shè)定經(jīng)驗值，然后依據(jù)設(shè)定的經(jīng)驗值來區(qū)分睡眠狀態(tài)，本實施例中將睡眠狀態(tài)劃分為深睡、淺睡、清醒三種狀態(tài)；
d、睡眠結(jié)束判斷
同上述入睡檢測，通過經(jīng)驗值判斷睡眠已結(jié)束且心率值有明顯上升，或者檢測到開始走路狀態(tài)，則判斷睡眠結(jié)束。
e:睡眠顯示
當(dāng)睡眠結(jié)束，通過顯示屏可以顯示出睡眠的總時長或者當(dāng)手表連接手機app，通過手機app可以顯示睡眠的詳細信息，包括睡眠開始時間、結(jié)束時間、深睡時長、淺睡時長、清醒時長、總時長。
f、異常情況分析
在實際測試中，會有一些特殊情況造成睡眠監(jiān)測不準(zhǔn)確，例如：完全靜止放置、測試者長時間佩戴手環(huán)看電視、玩手機等類似睡眠的動作。這些情況可以歸為兩類：脫落模式和小幅度動作模式。
脫落模式濾除：利用讀取加速度傳感器中fifo寄存器的三軸數(shù)據(jù)值，判斷手環(huán)放置的基本位置，同時輔助心率光感傳感器的反光，準(zhǔn)確識別脫落模式；
小幅度動作濾除：小幅度動作容易造成睡眠誤檢測，因此當(dāng)檢測到這些動作時，啟動心率算法，通過心率光感傳感器獲取當(dāng)前測試者心率值，未達到入睡條件則不計入睡眠。
以上所舉實施例為本發(fā)明的較佳實施方式，僅用來方便說明本發(fā)明，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者，若在不脫離本發(fā)明所提技術(shù)特征的范圍內(nèi)，利用本發(fā)明所揭示技術(shù)內(nèi)容所作出局部更動或修飾的等效實施例，并且未脫離本發(fā)明的技術(shù)特征內(nèi)容，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)特征的范圍內(nèi)。