基于生理信号变异进行自适应调节的婴儿安抚装置和方法与流程

本技术涉及信号处理，具体是一种基于生理信号变异进行自适应调节的婴儿安抚装置和方法。

背景技术：

1、生理参数采集床垫，目前已经公开了比较多的解决方案。比如中国专利公开号cn110200447a公开了一种具有心率呼吸检测的婴儿床垫，采用声表面波传感原理进行信号采集。中国专利公开号cn101822542a公开了一种胸腹呼吸检测器,采用压电陶瓷的应力传感原理进行呼吸监测。在床垫的下方压电陶瓷的传感阵列，使其分布于床垫的全区域，用于监测婴儿的活动状态。在床垫头部两侧，分别安装两个麦克风传感器，用于采集婴儿的声音。

2、但是上述技术，虽然能够实现对婴儿的活动状态进行相应的采集，但是，对于更深层次的婴儿安抚等应用并未体现，并且，相关的现有技术，在利用婴儿信号来进行安抚的技术，存在着可靠性较差的问题。

技术实现思路

1、本技术的目的在于提供一种基于生理信号变异进行自适应调节的婴儿安抚装置和方法，以可靠的对婴儿进行安抚。

2、为实现上述目的，本技术公开了以下技术方案：

3、第一方面，本技术公开了一种基于生理信号变异进行自适应调节的婴儿安抚装置，包括：

4、生理参数采集垫，配置为：对放置在其上的婴儿的生理参数进行采集，所述生理参数包括心率、呼吸、声音和位移特征；

5、参数分析模块，配置为：基于所述生理参数采集垫采集到的生理参数进行参数分析，获取参数特征数据，并判断所述参数特征数据是否需要执行安抚任务；

6、传输模块，配置为：在需要执行安抚任务时，对所述参数特征数据进行传输；

7、安抚仪，配置为：接受所述传输模块传输的参数特征数据，并基于该参数特征数据执行安抚动作。

8、作为优选，所述传输模块包括红外对管传输单元。

9、作为优选，所述的基于该参数特征数据执行安抚动作，具体包括：

10、在所述安抚仪接收到参数特征数据并被唤醒时，表示婴儿处于活跃兴奋态；

11、所述安抚仪播放内置的用于安抚婴儿的音频内容。

12、作为优选，所述的基于该参数特征数据执行安抚动作，还包括：

13、在所述安抚仪执行安抚动作过程中，所述生理参数采集垫持续采集婴儿的生理参数，所述参数分析模块分析获取对应的参数特征数据，并判断是否需要执行安抚任务；

14、在预设的第一定时时间δt1内，当所述安抚仪再次接收到所述传输模块传输的参数特征数据时，持续播放所述音频内容；

15、在超出预设的第一定时时间δt1，当所述安抚仪未再次接收到所述传输模块传输的参数特征数据时，表示婴儿进入到平静状态，所述安抚仪降低播放所述音频内容的音量进行陪伴性的安抚；

16、在超出预设的第二定时时间δt2，当所述安抚仪未再次接收到所述传输模块传输的参数特征数据时，所述安抚仪关机并进入待机状态。

17、作为优选，所述音频内容包括妈妈语音和/或妈妈心跳音。

18、作为优选，所述的所述安抚仪降低播放所述音频内容的音量进行陪伴性的安抚，具体包括：

19、所述安抚仪降低播放所述音频内容的音量，并仅播放妈妈心跳音进行陪伴性的安抚。

20、作为优选，所述参数特征数据包括心率数据、声音数据和位移数据，所述的判断所述参数特征数据是否需要执行安抚任务包括：当所述心率数据中存在心率有效特征、当所述声音数据中存在有效声音特征或当所述位移数据中存在位移有效特征中的任意一个出现时，需要执行安抚任务，否则，不需要执行安抚任务。

21、作为优选，所述的心率数据中的心率有效特征通过以下步骤获取：

22、将心率数据的采样率fs设置为1hz；

23、对心率数据进行预处理，去除干扰心率；所述预处理包括采用中值滤波进行处理，滤波周期为5s，计算得到输出数据h，h＝fmedian(fs,tmedian,x)，其中，x为最新的采集到的心率数据，tmedian为滤波周期，fmedian为中值滤波函数；

24、中值滤波预处理之后，对心率数据进行零相位低通滤波，低通滤波器的转折频率为1/30hz，获得基线数据bh；

25、获得心率变异vh，vh＝h-bh，且当心率数据a计算得到心率变异vh＜0时，将该心率数据a的vh的数值更新为0；

26、计算心率加速，回归轨迹；处理过程中的时间常数τ设定为120s，则可得常数ε，其中，处理过程包括：

27、s1：假设心率的当前值为vhn,下一个心率值为vhn+1，令y0＝vh0；

28、s2：计算d＝vhn+1-vhn；

29、s3：计算yn+1＝yn+d*ε；

30、s4：对每一个采样点均进行s1、s2和s3的计算，所得数据保留300s；

31、s5：设定一个心率加速的限值th1＝10bpm；

32、s6：计算获得300s窗口内数据的特征，遍历获得yt1～yt2的值均大于th1，t1和t2为时刻点，且t2-t1＞30s,则表示从t1时刻起为心率加速的有效特征予以记录为h。

33、作为优选，所述位移数据中的位移有效特征通过以下步骤获取：

34、采用压电陶瓷阵列传感器和电压采集单元进行位移特征的采集；

35、对压电陶瓷阵列传感器进行区域分布，得到与所述生理参数采集垫的长宽分布相同的压电陶瓷排布阵列{m}，

36、对压电陶瓷排布阵列{m}中的每个压电陶瓷进行权重分配，将压电陶瓷22、压电陶瓷23、压电陶瓷24、压电陶瓷32、压电陶瓷33和压电陶瓷34的权重记为w0，将压电陶瓷12、压电陶瓷13、压电陶瓷14、压电陶瓷42、压电陶瓷43和压电陶瓷44的权重记为w1，将压电陶瓷21、压电陶瓷25、压电陶瓷31、压电陶瓷35的权重记为w2，将压电陶瓷11、压电陶瓷15、压电陶瓷41、压电陶瓷55的权重记为w3；

37、电压采集单元每1s记录一次压力阵列的原始数值，记为pn；

38、计算压力变化dpn，dpn＝pn+1-pn；

39、计入权重，分别计算各区域所有数值，pp＝wm*dpn，m∈[0，1，2，3]；

40、筛选pp＞0数值；

41、设定压力限值th2；

42、如果pp＞th2，则位移有效特征记录为w。

43、本技术在第二方面公开了一种基于生理信号变异进行自适应调节的婴儿安抚方法，适用于如上所述的基于生理信号变异进行自适应调节的婴儿安抚装置，该方法包括以下步骤：

44、生理参数采集垫对放置在其上的婴儿的生理参数进行采集，所述生理参数包括心率、呼吸、声音和位移特征；

45、参数分析模块基于所述生理参数采集垫采集到的生理参数进行参数分析，获取参数特征数据，并判断所述参数特征数据是否需要执行安抚任务；

46、在需要执行安抚任务时，传输模块对所述参数特征数据进行传输；

47、安抚仪接受所述传输模块传输的参数特征数据，并基于该参数特征数据执行安抚动作。

48、有益效果：本技术的基于生理信号变异进行自适应调节的婴儿安抚装置和方法，对婴儿的生理信号进行连续的监测，并对生理信号进行分析，识别出参数特征数据，并针对性的根据参数特征数据，自适应的调整安抚设备的输出，从而实现更拟人的安抚效果。