基于压力传感阵列的低成本高性能睡姿监测系统

来源：电子测量技术杂志2023年第19期北京时间：

作者：黄臻，于随然

单位：上海交通大学机械与动力工程学院 上海 200240

摘要：依赖人工监测睡姿的卧床护理效率低下。为了自动收集准确的睡姿信息，并注意改善用户体验和保护用户隐私，通过将理论分析和实验研究相结合，基于柔性压力传感阵列设计了简易、低成本、高精度、快速率的睡姿监测系统。理论上，根据触觉在识别机制上与视觉的相似性，揭示了压力图像分辨率对睡姿分类效果的影响规律；进一步利用公开数据集解析得到24×24的压力传感阵列规模阈值，从而大幅降低了系统的成本和复杂度。实验上，基于柔性压力传感阵列、信号扫描采集电路和睡姿识别算法框架3个模块设计了睡姿监测系统，以Velostat柔性压敏导电片为核心设计压阻式传感阵列；以零电势法阵列扫描理论为基础布局抗串扰信号采集电路；以改进的残差网络训练睡姿分类器。经实验测试，系统对8类睡姿的识别准确率为99.57%，监测速率可达150 ms/帧，有望用于实现商业化的可靠实时睡姿监测。

关键词：睡姿监测;压力传感;阵列扫描;残差网络

基金资助：国家自然科学基金(82072042)项目资助