[发明专利]一种具有人体肌肉状态检测的软硬可调智能床垫及其控制方法

权利要求书

1.一种人体肌肉状态检测的软硬可调智能床垫，其特征在于，包括：软硬调节层、舒适接触层以及至少一个功能层；所述软硬调节层包括若干个可以独立充气和放气的充气腔室，通过对每个充气腔室充气或放气改变腔室内部气压值，从而调节该腔室对应床垫区域的软硬度；舒适接触层设置在软硬调节层之上，直接与人体相接触；所述功能层嵌入到该舒适接触层之内或者敷设与舒适接触层的表层，每个所述功能层包括若干个功能单元以及连接各个功能单元的柔性导线；

其中，所述至少一个功能层包括肌肉状态检测功能层，所述肌肉状态检测功能层的功能单元包括耦合电容贴片电极、干扰屏蔽壳、信号放大模块、消混滤波模块、模数转换模块；所述耦合电容贴片电极通过与人体肌肉表面耦合形成电容，感应肌肉动作产生的电位差信号，并且将所述电位差信号传输至所述信号放大模块；所述干扰屏蔽壳由内至外依次包括绝缘层、金属屏蔽层以及硅胶外罩层，所述信号放大模块用于对肌肉动作产生的电位差信号进行放大，并且将放大后的电位差信号传输至消混滤波模块；所述消混滤波模块对放大后的电位差信号进行滤波，消除混杂信号，然后输送至所述模数转换模块；所述模数转换模块进行模数转换，生成表示肌肉动作的数字信号，并通过连接每个功能单元的所述柔性导线输出；所述干扰屏蔽壳用于对外界干扰信号进行屏蔽；

所述软硬可调智能床垫还包括：人体动作识别单元，所述人体动作识别单元用于接收肌肉状态检测功能层的每个功能单元输出的表示肌肉动作的数字信号，并且根据全部所述数字信号对人体动作模式进行识别；所述人体动作识别单元具体包括：肌肉动作信号特征提取模块，用于从每个功能单元输出的所述表示肌肉动作的数字信号当中提取特征量，整合全部特征量形成全身肌肉动作信号特征组；动作模式分类神经网络，利用记录全身肌肉动作信号特征组与人体动作模式类型对应关系的训练样本进行训练后，根据实时输入的全身肌肉动作信号特征组，判断当前的人体动作模式类型；

睡眠状态分析单元，用于根据人体动作模式，分析人体睡眠状态；所述睡眠状态分析单元根据在预定的统计时长内人体动作模式类型的分布情况，计算其与理想睡眠状态下人体动作模式类型分布的偏差度；

床垫调节单元，用于适应于所述人体睡眠状态，对软硬可调智能床垫的软硬调节层以及其它功能层进行调节，所述床垫调节单元根据所述偏差度，确定对软硬调节层以及其它功能层进行调节的调节参数，进而根据调节参数执行对软硬调节层和其它功能层的调节。

2.根据权利要求1所述的人体肌肉状态检测的软硬可调智能床垫，其特征在于，所述肌肉动作信号特征提取模块用于对每个功能单元输出的所述表示肌肉动作的数字信号如下计算特征量：

其中X_Pi表示第i个功能单元输出的表示肌肉动作的数字信号的特征量，P_i(f)表示第i个功能单元输出的表示肌肉动作的数字信号的功率谱；其中i的取值范围为1-n；并且，所述肌肉动作信号特征提取模块组合全部功能单元的所述特征量生成全身肌肉动作信号特征组

X_P＝{X_P1，X_P2...X_Pi...X_Pn}。

3.根据权利要求2所述的人体肌肉状态检测的软硬可调智能床垫，其特征在于，所述动作模式分类神经网络包括输入层、隐藏层和输出层；输入层对应于输入的全身肌肉动作信号特征组；所述隐藏层用于通过以所述训练样本进行训练，获得全身肌肉动作信号特征组与人体动作模式类型之间的对应关系，进而根据实时输入的全身肌肉动作信号特征组确定人体动作模式类型；所述输出层用于将人体动作模式类型进行输出。