[发明专利]一种基于鼾声的睡眠打鼾时头部姿态实时识别装置及方法

摘要

一种基于鼾声的睡眠打鼾时头部姿态实时识别装置及方法，以鼾声信号为基本提取信号，使用声音采集阵列模块同步多路采集受试者打鼾时的鼾声信号数据，将鼾声信号数据传输至信号处理与传输模块，对声音信号进行信号处理，通过USB连接线传输至上位机，在上位机中通过计算多路信号的均方根值得出受试者打鼾时头部朝向信息参数，应用互功率谱算法和时间延迟估计算法得到受试者当前一秒时间内打鼾时头部姿态信息。该方法利用多路鼾声信号之间产生的相位特性，无感且快速的判断出受试者在打鼾时头部在枕头上的姿态，避免直接接触采集信号的传感器，提高了实时监测打鼾者睡眠时头部姿态的可行性。

主权项

1.一种基于鼾声的睡眠打鼾时头部姿态实时识别方法，其特征在于，所述方法采用一种基于鼾声的睡眠打鼾时头部姿态实时识别 装置，所述装置用于打鼾时人体头部姿态实时识别，包括用于声音采集阵列模块、信号处理与传输模块、上位机；其中，受试者以日常状态睡眠并将麦克风阵元以阵列方式安置在受试者所用枕头周围，声音采集阵列模块的输出端连接信号处理与传输模块的输入端，信号处理与传输模块的输出端通过USB连接线连接上位机的输入端；所述的声音采集阵列模块用于采集受试者睡眠时鼾声，包括多个声音采集系统，每个声音采集系统包括相同的麦克风阵元和模拟信号处理电路；其中模拟信号处理电路用于麦克风阵元输出信号的信号处理，由NE5532AP芯片实现；所述的信号处理与传输模块用于对声音采集阵列模块产生的多路模拟信号进行高频A/D转换、信号处理并将转换后的数字信号通过USB连接线传输至上位机，包括A/D转换电路、无线发送模块、无线接收模块和串口，由STM32F407芯片实现；所述的上位机用于对传输至上位机中多路鼾声信号进行数字信号处理，得到的头部朝向数据以及鼾声坐标位置、头部姿态；所述方法采用所述识别装置，按照以下步骤进行：(1)通过声音采集阵列模块采集多路受试者打鼾时的鼾声信号，传输至上位机；(2)在上位机中对采集到的受试者的多路鼾声信号进行实时处理，包括计算筛选出可用鼾声信号、去噪和分帧处理；(3)将每采集三秒的四路鼾声数据组成一个数组，对数组进行数字信号处理并计算每组数据的均方根，通过比较均方根值判定鼾声信号较强的一路麦克风阵元，并对应实际麦克风阵元所在位置得到当前三秒内受试者打鼾时头部朝向信息参数；(4)采用互功率谱相位算法对受试者当时打鼾采集到的三秒长度的数据进行计算，从受试者的鼾声信号数组中计算得到声音采集阵列模块中相应麦克风阵元之间的相对时间延迟；(5)通过时间延迟估计算法，得到当前三秒时间内受试者打鼾的发声位置坐标。