挑战杯、创青春、互联网+大学生创业计划大赛+智能设备类可穿戴式睡眠质量智能检测系统-项目计划书.docVIP

PAGE PAGE 1 附件一： 第三届“创青春”大学生创业大赛 项 目 计 划 书 作品名称： 可穿戴式睡眠质量智能检测系统 类别： R大学生创业计划大赛 ￡创业实践挑战赛 ￡公益创业赛 可穿戴式睡眠质量智能检测系统 摘 要 随着当今生活节奏的加快，加之物质文化生活的日益丰富，人们对健康的关注度越来越高，优质的睡眠显得尤为重要。为准确检测用户的睡眠质量并为用户提供改善睡眠质量的建议，项目设计了一款可穿戴式睡眠质量智能检测系统。本系统由可穿戴部分和室内摆放部分两大部分组成，两部分之间以蓝牙无线通信的方式完成数据的传输。项目选取基于翻转的睡眠状况检测方法，先对加速度、角速度数据进行姿 态解算，并设计睡眠姿态判定算法、翻转判定算法、深浅睡眠判定算法及睡眠 效率评价算法来判定用户的睡眠姿态及睡眠质量。 可穿戴部分由核心控制模块、翻转检测模块、时钟模块和存储模块组成。软件设计上完成在用户睡眠过程中数据的采集、姿态解算及存储。室内摆放部分由核心处理模块、无线通信模块、人机交互模块、存 储模块和环境检测模块成。软件设计上利用算法完成对可穿戴部分发送的数据进行分析得到睡眠姿态及睡眠质量，并结合实时检测的环境数据为用户提供改善睡眠质量的环境方面的建议。本系统可有效评价用户的睡眠情况。本系统特有的睡眠环境检测与睡眠姿态检测，可根据用户的睡眠质量情况，针对性地提出相关建议。本系统具有操作方便、易携带、可多人同时检测、成本低、准确度高等优点，适用于长时间检测用户的睡眠状况。 目 录 摘 要 1 绪 论 1.1 项目研究的目的和意义 1.2 国内外研究现状 1.3 计划书的主要研究内容 2 算法设计 2.1 睡眠姿态判定算法设计 2.1.1 最佳检测部位的选择 2.1.2 睡眠姿态判定原理 2.2 翻转检测判定算法设计 2.2.1 翻转检测判定原理 2.3 睡眠阶段的分期 2.3.1 数据分组处理 2.3.2 睡眠效率 3 系统硬件设计 4 系统软件设计 5 系统调试及结果分析 1 绪 论 1.1 项目研究的目的和意义 随着当今生活节奏的不断加快，不同年龄阶段的人均受到不同程度的睡眠 质量问题的困扰。2016 年调查研究发现，我国有 32%的成人存在睡眠问题，其中，老年人占 49%，且成年人中患有睡眠障碍等疾病的占 30%，其中 50%以上的患者其日常活动已经受到严重影响，还有一部分人的睡眠效率较低，虽然睡眠时长达到 8 小时以上，但睡醒后仍感觉身体疲倦、精神萎靡。由此可见，睡眠质量差已经逐渐成为影响人们健康和生活的重要原因。 充足的睡眠是健康的保证，睡眠充足有助于提高工作效率、促进生长发育、恢复体力等。睡眠不足容易造成体力不支、记忆力衰退等，严重者会导致肥胖、精神涣散、糖尿病等疾病。同时，不良的睡姿也会导致人产生慢性疲劳，如睡觉醒来时觉头晕眼花、颈部背部疼痛等，严重者可能导致心血管疾病以及呼吸道疾病等。此外，人们的睡眠质量经常受噪声、温度、湿度、光线等环境因素的影响。因此，在人们的睡眠过程中能够实时检测其睡姿和周围环境显得尤为重要。进而如何搭建一个准确度高、适合多用户且携带方便的可穿戴式睡眠质量智能检测系统，分析用户的睡眠质量并提供改善睡眠质量的睡姿及环境等方面的解决方案，已经成为社会关注的热点。 随着智能穿戴设备的迅速发展，智能手环类产品已普及于大众，因此，为了 实现便携性，可结合可穿戴技术进行设计目前大众熟知的智能手环大多只能为用户提供计步和检测睡眠时长等简单的功能并没有评估用户整夜的睡眠质量；同时也没有分析造成睡眠质量差的具体原因，从而不能提出改善睡眠质量的相关建议，因而不能从根本上提高用户的睡眠质量。综上考虑，现有的睡眠检测设备还具有一定的改进空间。此外，用户的睡眠姿态以及周围的睡眠环境也是导致用户睡眠质量差的关键因素。 为解决以上存在的不足，本项目设计一款可穿戴式睡眠质量智能检测系统。该系统能够实现同时对多个用户的睡眠姿态以及睡眠环境进行实时检测与睡眠 质量分析功能，从而得出用户前一晚的睡眠状况和影响睡眠质量的睡姿和环境 因素，最终为用户提供改善睡眠质量的睡眠姿态及环境方面的建议。相比与现 有的睡眠检测系统，本系统具有检测准确度更高、可实现多人同时检测、携带 方便及提供睡姿和睡眠环境改善建议等优点，辅助用户进一步改善睡眠质量。 1.2 国内外研究现状 目前睡眠状况的检测方法主要分为六种：基于多导睡眠图的睡眠状态检测 方法、基于视觉图像处理技术的睡眠状况检测方法、基于指端脉搏信号的睡眠 状况检测方法、基于心电信号的睡眠状况检测方法、基于体动信号的睡眠状况 检测方法及基于翻转的睡眠状况检