智能手环之技术应用：睡眠检测

2022年6月，睡眠检测专题的内容更新至v2版本，合并之前的内容，公布已经完善的睡眠检测算法。本专题的文章将压缩至三篇，因此每篇内容都会接近万字左右。非此领域人士没有必要购买！本算法已经在产品中使用，效果和华为手表中的睡眠检测结果进行过多人多次比对，几乎完全一致！那就开始讲解睡眠检测算法！首先检测睡眠状态下采集信号的心率值，从而再判断出是否处于睡眠状态！之前心率算法的内容已经有里程碑式的代码了，所以才进入下一个研究专题。现在智能手环或者手表能判断出睡眠的状态吗？可以的。依靠的依旧是传感器，不过不是一个，而是多个！对我而言，这是一个新课题，我需要先看看相关的资料哦。在知网上下载了一些论文，边看边整理，也是一种分享！这就是本人知识不断增长的过程！学习的过程自然会导致内容很多，所以希望大家耐心的看完，毕竟整理这些内容也花了我很长时间！本篇内容含有较多的科普知识，也适合不搞算法的工程师学习！

补充说明一下，之前文件名里面写的都是PPGr，这是错误的，应该是PPGg。为什么呢？因为本人用的是绿光数据进行的检测，但文件名确实写错了，内容没有错！在这做个声明！下面的文件名才是正确的，测试结果也非常的好！

手表里面有哪些传感器呢？

上表中的展示的传感器是目前智能手表中常见的传感器与功能，但是并非所有的智能手表中都内置了这些传感器，比如光学心率传感器，能够检测佩戴者的心率数据，一般内置在附带有健身追踪功能的高端智能手表中。而Sp02传感器则在健康监控功能的高端智能手表中应用较多。

再次回顾三轴加速计传感器的知识。加速计传感器可以分为单轴加速计传感器、双轴加速计传感器、三轴加速计传感器以及多轴加速计传感器。三轴加速计的原理与普通加速度传感器的原理基本相同，采用压阻式、压电式和电容式工作原理，受到的加速度变化反映在电阻、电压和电容的变化上，使用对应的放大和滤波电路采集数据，得到空间加速度数据。而三轴加速计传感器从三个维度检测三个直角轴的加速度信号，分别是X轴、Y轴和z轴，可以准确反映物体的运动性质。那么它能用到哪些领域呢？

三轴加速计是一种对运动十分敏感的传感器，如果人体睡眠时佩戴内置三轴加速计的智能手表，三轴加速计能够检测到由于人体呼吸这种微弱运动造成的加速度变化。由于人体睡眠时绝大部分时间处于静止状态，基于这个原因，使用智能手表中内置的三轴加速计监测人体呼吸速率是可行的。

在实际情况下，虽然人体睡眠时静止的时间占据了绝大多数，但是人体睡眠时可能会有一些翻身动作，在这种情况下对呼吸频率的估计精度大大降低，不具备监测条件，因此对于这部分数据应该丢弃。

步行状态下三轴加速计的数据！

睡眠状态下三轴加速计的数据！

可以看出在睡眠状态下，数据变化很小，偶尔有大的变化。估计是翻身导致！对三轴加速计原始数据进行数据预处理，包含消除重力导致的直流分量对频率分析影响，并且利用滤波器过滤掉高频噪声。预处理后的数据可以作为后续算法的输入。数据处理的目的是什么呢？看看下面整理的内容，这可是实际产品的需求哦。实践和理论的结合的绝佳体验机会。

预先剧透！

通过多个传感器的数据综合判断出的结果最为准确！

看看产品需要的睡眠检测算法的需求！！！

这只是初步要求，

后续还会不断增加！

需求：

1、 识别入睡、起来时间；

2、 匹配睡眠期间的深睡、浅睡时间、快速眼动（这个怎么检测？）、清醒次数。

看看华为穿戴设备针对睡眠的监测结果！

本人设计的算法的检测结果就是和它进行的比对！

针对不同的人群进行多次测试和比对！

结果非常满意！

我得意的笑！

审核编辑 ：李倩