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《一種基于床墊式睡眠監(jiān)測系統(tǒng)的呼吸波補償算法》由會員上傳分享,免費在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、第4期一種基于床墊式睡眠監(jiān)測系統(tǒng)的呼吸波補償算法·59·一種基于床墊式睡眠監(jiān)測系統(tǒng)的呼吸波補償算法朱瑩瑩1安山1楊軍2俞夢孫2(1.山東大學控制科學與工程學院,濟南250061;2.空軍航空醫(yī)學研究所,北京100142)摘要:在床墊式睡眠監(jiān)測系統(tǒng)中,呼吸波的真實形態(tài)容易在顯著體動發(fā)生時被掩蓋。本文提出一種顯著體動下的呼吸波補償算法。首先利用窗口閾值判別法對床墊系統(tǒng)得到的上身原始信號進行分析,得到體動標識;之后設(shè)計模板補償算法對顯著體動下的呼吸波進行補償。補償后的信號能夠有效反映受試者睡眠期間的呼吸狀態(tài),大大減小了呼吸事件的誤判率,有效率可達9
2、1.36%。多次實驗表明,該算法簡單可行,實現(xiàn)了呼吸波的有效獲取和睡眠呼吸事件的糾正。關(guān)鍵詞:微動敏感床墊式睡眠監(jiān)測系統(tǒng)(MSMSMS);有限沖激響應濾波器;顯著體動;睡眠呼吸事件中圖分類號:R318.6 文獻標識碼:A 國家標準學科分類代碼:310.61CompensationalgorithmforrespirationsignalbasedonMSMSMSZhuYingying1AnShan1YangJun2YuMengsun2(1.SchoolofControlScienceandEngineering,ShandongUni
3、versity,Jinan250061,China;2.InstituteofAirForceAviationMedicine,Beijing100142,China)Abstract:InMSMSMS,theactualshapeofrespirationsignaliseasilycoveredupduringnotablebodymovements.Acompensationalgorithmispresentedfortherespirationsignalduringnotablebodymovements.Firstly,theu
4、ppersignalsfromMSMSMSareanalyzedwithwindowthresholdmethod,andthebodymovementsareclassifiedandrecognized.Then,therespirationsignalduringnotablemovementsarecompensatedwithtemplatecompensationmethod.Thecompensatedsignalcanreflecttheactualrespirationstateefficiently,thereforeth
5、eerrorrateofbreathingeventsisdecreasedalot.Theefficiencyratecanreachto91.36%.Theexperimentresultsshowthatthisalgorithmiseasytooperate,andcanrealizetheefficientextractionofrespirationsignalandthecorrectionofsleep-relatedbreathingevents.Keywords:MSMSMS;FIR;notablemovement;sle
6、ep-relatedbreathingevent第4期一種基于床墊式睡眠監(jiān)測系統(tǒng)的呼吸波補償算法·59·1引言在微動敏感床墊式睡眠監(jiān)測系統(tǒng)(micro-movementsensitivemattresssleepmonitoringsystem,MSMSMS)中,壓力傳感器是系統(tǒng)的關(guān)鍵,它將人在臥床時的任何微小的變動,包括心臟跳動的信號都記錄下來[1]。呼吸波反映了呼吸運動在床墊上產(chǎn)生的壓力變化,它是識別睡眠呼吸事件的重要和可靠因素。對基于16位A/D的新一代床墊系統(tǒng)而言,硬件系統(tǒng)輸出上身原始和下身原始兩路信號,而呼吸波則是從上身原始信號中濾
7、波得到的。因而,當體動發(fā)生、上身原始信號大幅度變異甚至飽和時,呼吸波不可避免地會受到影響,表現(xiàn)為形狀明顯變化以及幅度超常。這時,呼吸波的明顯變化并不一定對應睡眠呼吸事件的發(fā)生。尤其是當顯著體動發(fā)生時,它對呼吸波產(chǎn)生的影響對于判別呼吸事件而言沒有意義,甚至產(chǎn)生很多誤判的情況[2]。因此,將此時的呼吸波定義為無效呼吸波。圍繞顯著體動下呼吸波的補償展開,首先利用窗口閾值判別方法找到發(fā)生顯著體動的時間區(qū)間,然后對每次顯著體動時的無效呼吸波進行補償,取得了較好的效果。第4期一種基于床墊式睡眠監(jiān)測系統(tǒng)的呼吸波補償算法·59·2信號獲取本研究需要2路信號,
8、一是直接從床墊硬件系統(tǒng)得到的上身原始信號,二是對上身原始信號濾波得到的呼吸波信號。采用基于最小均方誤差的有限沖激響應濾波器,其基本設(shè)計準則是利用最小二乘法使期望的頻