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基于陶瓷压电传感器的智能床垫系统设计

彭昊  
【摘要】:目前,针对老人或儿童生理健康检测的智能可穿戴设备发展火热的现状,针对现有的睡眠检测系统中的设计缺陷,及在睡眠过程中的呼吸率检测不准确的问题,本文设计了一种基于陶瓷压电传感器的睡眠检测系统,并提出了一种生理参数检测算法,主要研究检测睡眠过程中的呼吸率与翻身次数。通过对乳胶床垫下压电传感器布局设计,采集使用者睡眠过程中压电传感器的信号,经过通道选择算法、呼吸检测算法与翻身判别补偿算法得到周期内测试者的呼吸率与翻身次数。实验结果表明,系统对呼吸判别的准确率高达96%,翻身检测的准确率高达95.5%,同时系统具有较好的检测舒适性。同时利用床垫硬件设计中的蓝牙模块,通过设计一种多信号发射点的场景,构建一种室内定位监测系统并提出一种基于信号强度的区域定位判别算法。针对传统的基于接收信号强度RSSI的多点定位方法定位精度低和稳定性差等问题,提出一种基于蓝牙RSSI的区域判别定位算法。该算法对RSSI信号建立区域判别模型,构建不同区域的RSSI向量组,通过贝叶斯估计分析,对RSSI强度测距求加权值,判别接收到RSSI时的精确的区域,并选用此区域的RSSI向量进行多点质心定位。该算法能降低定位误差,提高区域定位准确度。实验结果表明,在可信度为95%的线性拟合条件下,区域定位准确度可达90.63%,平均定位误差可低至0.897m。本文通过构建智能监测床垫系统的设计和构建相对应的区域定位场景,创新性地提出了智能床垫系统对生理信息的监护和室内定位的功能联动,为智能医疗,智能养老提供了一种新的思路。


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