CN112137601A - 信号处理方法、装置、车辆及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了信号处理方法、装置、车辆及存储介质，应用于车辆，车辆包括：安全带、信号处理设备、第一三轴加速传感器，其中，信号处理设备包括：第二三轴加速传感器，信号处理设备设置在安全带上，在用户佩戴安全带时，信号处理装置处于用户胸前位置，第一三轴加速传感器设置于车辆内部，且第一三轴加速度传感器与用户之间的距离大于预设距离，第一三轴加速度传感器和信号处理设备通过线束相连；信号处理设备用于执行信号处理方法，该方法包括：用户佩戴安全带时，采集用户信息；根据用户的生理信号确定心率和呼吸频率。本发明实施例用于获得高质量的心率和呼吸频率以供使用。
Description
技术领域
本发明实施例涉及汽车技术领域，尤其涉及信号处理方法、装置、车辆及存储介质。
背景技术
随着汽车成为人们日常代步工具，高频率的汽车使用率使得用户在汽车内的时间越来越长。汽车驾驶需要高度集中注意力和良好身体状态以保证驾驶安全。忙碌生活使得越来越多的人处于亚健康状态，需要实时关注身体多个生理参数来进行疾病预防，但现有的生理信号采集装置大多都是通过佩戴或者短时间接触的方式进行生理信号采集，因为考虑到舒适度和携带便利等特性，使得采集过程中接触不完全或接触时间过短导致采集到的生理信号稳定性和准确性差。
发明内容
本发明提供车载监测方法、装置、车辆及存储介质，以实现了借助安全带、第一三轴加速传感器、信号处理设备采集和处理用户的生理信号，获得高质量的心率和呼吸频率以供使用。
第一方面，本发明实施例提供了一种信号处理方法，应用于车辆，所述车辆包括：安全带、信号处理设备、第一三轴加速传感器，其中，所述信号处理设备包括：第二三轴加速传感器，所述信号处理设备设置在安全带上，在用户佩戴所述安全带时，所述信号处理装置处于用户胸前位置，所述第一三轴加速传感器设置于车辆内部，且所述第一三轴加速度传感器与所述用户之间的距离大于预设距离，所述第一三轴加速度传感器和所述信号处理设备通过线束相连，所述信号处理设备用于执行信号处理方法，该方法包括：
当用户佩戴所述安全带时，采集用户信息，其中，所述用户信息包括：生理信号和位置信号；根据所述用户的生理信号和用户的位置信号确定所述用户的心率和呼吸频率。
进一步的，所述的方法，还包括：
采集所述用户的位置信号，其中，所述位置信号包括：三个方向上的加速度值；若任一方向上的加速度值大于或等于加速度阈值，则确定所述用户处于非静止状态；若三个方向上的加速度值均小于加速度阈值，则确定所述用户处于静止状态。
进一步的，根据所述用户的生理信号和用户的位置信号确定所述用户的心率和呼吸频，包括：若所述用户处于静止状态，则根据所述用户的生理信号确定所述用户的心率和呼吸频率。
进一步的，根据所述用户的生理信号和用户的位置信号确定所述用户的心率和呼吸频率包括：当用户佩戴所述安全带时，接收所述第一三轴加速度传感器采集的环境噪声；若根据用户的位置信号确定用户处于静止状态，则根据所述环境噪声对所述生理信号进行滤波处理，得到目标生理信号；对所述目标生理信号进行带通滤波，得到心率和呼吸频率。
进一步的，对所述目标生理信号进行带通滤波，得到心率和呼吸频率包括：对所述目标生理信号进行带通滤波，得到心跳信号和呼吸信号；根据心跳信号确定心率；根据呼吸信号确定呼吸频率。
进一步的，根据心跳信号确定心率包括：将所述心跳信号经主成分分析融合得到目标心跳信号；对所述目标心跳信号取绝对值后进行希尔伯特黄变换；将希尔伯特黄变换后的目标心跳信号经低通滤波后得到预设时间内的心率。
进一步的，根据呼吸信号确定呼吸频率，包括：将所述呼吸信号经主成分分析融合得到目标呼吸信号；根据所述目标呼吸信号确定预设时间内的呼吸频率。
第二方面，本发明实施例还提供了一种信号处理装置，该装置包括：
采集模块，用于当用户佩戴所述安全带时，采集用户信息，其中，所述用户信息包括：生理信号和位置信号；
频率确定模块，用于根据所述用户的生理信号和用户的位置信号确定所述用户的心率和呼吸频率。
进一步的，采集模块具体用于：采集所述用户的位置信号，其中，所述位置信号包括：三个方向上的加速度值；若任一方向上的加速度值大于或等于加速度阈值，则确定所述用户处于非静止状态；若三个方向上的加速度值均小于加速度阈值，则确定所述用户处于静止状态。
进一步的，频率确定模块具体用于：
若所述用户处于静止状态，则根据所述用户的生理信号确定所述用户的心率和呼吸频率。
进一步的，频率确定模块具体用于：
当用户佩戴所述安全带时，接收所述第一三轴加速度传感器采集的环境噪声；若根据用户的位置信号确定用户处于静止状态，则根据所述环境噪声对所述生理信号进行滤波处理，得到目标生理信号；
对所述目标生理信号进行带通滤波，得到心率和呼吸频率。
进一步的，频率确定模块具体用于：
对所述目标生理信号进行带通滤波，得到心跳信号和呼吸信号；
根据心跳信号确定心率；
根据呼吸信号确定呼吸频率。
进一步的，频率确定模块具体用于：
将所述心跳信号经主成分分析融合得到目标心跳信号；
对所述目标心跳信号取绝对值后进行希尔伯特黄变换；
将希尔伯特黄变换后的目标心跳信号经低通滤波后得到预设时间内的心率。
进一步的，频率确定模块具体用于：
将所述呼吸信号经主成分分析融合得到目标呼吸信号；
根据所述目标呼吸信号确定预设时间内的呼吸频率。
第三方面，本发明实施例还提供了一种车辆，该车辆包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序，
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如所述的信号处理方法。
第四方面，本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如所述的信号处理方法。
本发明通过该车辆中安全带、信号处理设备、第一三轴加速传感器，采集用户佩戴所述安全带时的用户信息；所述信号处理设备包括：第二三轴加速传感器，所述信号处理设备设置在安全带上，在用户佩戴所述安全带时，所述信号处理装置处于用户胸前位置，所述第一三轴加速传感器设置于车辆内部，且所述第一三轴加速度传感器与所述用户之间的距离大于预设距离，所述第一三轴加速度传感器和所述信号处理设备通过线束相连，当用户佩戴所述安全带时，采集用户信息；所述用户信息包括：生理信号和位置信号；根据所述用户的生理信号和用户的位置信号确定所述用户的心率和呼吸频率。解决现有的生理信号采集装置在采集过程中接触不完全或接触时间过短导致采集到的生理信号不稳定和准确性差的问题，减少传感器与用户不全接触的情景，并采用三轴加速度传感器进行用户信号采集解决了传感器与身体垂直的限制；并借助第一三轴加速度传感器进行自适应滤波，解决车辆运动时复杂的环境所产生噪声会淹没生理信号的问题，达到提取到高质量的心率和呼吸频率的技术效果。
附图说明
图1是本发明实施例一中一种信号处理方法的流程图；
图1a是本发明实施例一中一种车辆的结构示意图；
图1b是本发明实施例一中一种信号处理方法的原理图；
图1c是本发明实施例一中一种信号处理设备的结构图；
图2是本发明实施例二中一种信号处理装置的结构图；
图3是本发明实施例三中一种车辆的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
实施例一
图1为本发明实施例一提供的一种信号处理方法的流程图，本实施例可适用于车辆用户需要进行生理信号采集的情况，该方法可以应用于车辆，所述车辆包括：安全带、信号处理设备、第一三轴加速传感器，其中，所述信号处理设备包括：第二三轴加速传感器，所述信号处理设备设置在安全带上，在用户佩戴所述安全带时，所述信号处理设备处于用户胸前位置，所述第一三轴加速传感器设置于车辆内部，且所述第一三轴加速度传感器与所述用户之间的距离大于预设距离，所述第一三轴加速度传感器和所述信号处理设备通过线束相连，所述信号处理设备用于执行信号处理方法，具体包括如下步骤：
步骤S110，当用户佩戴所述安全带时，采集用户信息，其中，所述用户信息包括：生理信号和位置信号；
本发明实施例中，所述信号处理设备包括：第二三轴加速传感器，所述信号处理设备设置在安全带上，在用户佩戴所述安全带时，所述信号处理设备处于用户胸前位置，即第二三轴加速传感器可认为处于用户胸前位置用于采集用户信息，以便于获取到高质量的用户的生理信号。
图1a为本发明实施例一中一种车辆的结构示意图，如图1a所示，车辆可以包括：信号处理设备1、第一三轴加速度传感器2、线束3、安全带腹带4、安全带肩带5。信号处理设备1中包括第二三轴加速传感器用于采集用户信息。其中，第一三轴加速传感器2，用于采集车辆内部的环境噪声，并将采集的车辆内部的环境噪声由线束3传输至信号处理设备1中。当用户佩戴安全带时，安全带肩带5与线束3共同确保信号处理设备1放置于用户胸前。线束3可以为长度可调的线束，对线束长度的调节以确保在信号处理设备1始终位于用户胸前，线束3与信号处理设备1相连接，超出信号处理设备1且位于安全带肩带5重合部分可以固定于安全带肩带5上或内，例如，将线束3超出信号处理设备1且位于安全带肩带5的部分编织到安全带肩带5内；将安全带肩带5以外的线束3部分可以以车辆内部的走线方式进行放置。安全带肩带5材料和设计可以为可塑性比较强的材料和设计，可以在使用的过程加深用户胸前的信号处理设备与用户胸部接触。
本发明实施例中，基于车辆中安全带式的信号处理设备放置于用户胸前进行用户信息采集，使得用户在进行车辆使用的过程中采集用户信息，减少了用户信息采集过程中传感器与用户不完全接触或者接触时间较短的情况。
本发明实施例中，车内用户具有自主意识，所以车内用户的身体相对于安全带式的信号处理设备所处的状态的不确定性，即车内用户的身体的运动轨迹和方向没有预先判断性。因此在这里采用三轴加速度传感器可以采集用户胸部在三个坐标轴上的加速度分量，适用于对运动的轨迹和方向没有预先判断场景，获取得到三轴加速度传感器测量空间加速度信号，能够全面准确采集车辆内用户的生理信号和位置信号。
本发明实施例中，采集用户信息包括生理信号和位置信号；生理信号可以是心跳信号、呼吸信号；采集所述用户的位置信号，所述位置信号包括：三个方向上的加速度值。
本发明实施例中，用户生理信号的心跳信号采集可以是用户心跳过程垂直、水平、前后三个坐标轴方向加速度会呈周期性变化。在用户心脏收缩的动作中，由于用户收缩胸部内压过大胸部重心向下，垂直方向加速度是呈减少的趋势，之后用户在舒张过程中胸部重心向上，垂直方向加速度是呈增加的趋势。用户在心脏舒张过程中胸部扩张，水平方向加速度呈增加的趋势，之后用户在收缩的过程中胸部压缩，水平方向加速度呈减少的趋势。用户在心脏舒张过程中胸部扩张，前后方向加速度呈增加的趋势，之后用户在心脏收缩过程中胸部压缩，前后方向加速度呈减少的趋势。
本发明实施例中，用户生理信号的呼吸信号采集可以是用户在呼吸过程中，垂直、水平、前后三个加速度会呈周期性变化。在呼吸的动作中，由于用户在吸气过程中胸部重心向上，垂直方向加速度是呈增加的趋势，之后用户在吐气过程中胸部重心向下，垂直方向加速度是呈减少的趋势。用户在吸气过程中胸部扩张，水平方向加速度呈增加的趋势，之后用户在吐气的过程中胸部压缩，水平方向加速度呈减少的趋势。用户在吸气过程中胸部扩张，前后方向加速度呈增加的趋势，之后用户在吐气的过程中胸部压缩，前后方向加速度呈减少的趋势。
本发明实施例中，用户的生理信号和用户的位置信号是同时采集，可以理解的是车内用户的呼吸信号和心跳信号是一直存在的，当车内用户的身***置未发生变化，即位置信号变化可以忽略不计，并不能对用户的生理信号产生干扰；当车内用户的身***置发生变化位置信号变化明显会和生理信号同时被第二三轴加速度传感器采集到。为了获得高质量的心跳信号和呼吸信号，需要根据采集到的用户信息确定用户的身***置相对于安全带式的信号处理设备所处于运动状态。
步骤S120，根据所述用户的生理信号和用户的位置信号确定所述用户的心率和呼吸频率。
本发明实施例中，信号处理设备中第二三轴加速度传感器采集到用户的生理信号和用户的位置信号。根据采集到的用户的位置信号来判断采集到用户的生理信号质量好坏。若用户的位置信号判断采集到的用户的生理信号质量差，则无需对用户的生理信号进行进一步处理，继续从第二三轴加速度传感器获取新的用户的位置信号和新的用户的生理信号。若用户的位置信号判断采集到的用户的生理信号质量好，则对用户的生理信号中的心跳信号和呼吸信号进行滤波处理和分离。根据分离出的用户的心跳信号和呼吸信号的波形，定位两个相邻波峰的位置确定为一次呼吸或一次跳，计算预设时间内的心跳次数和呼吸次数来确定用户的心率和呼吸频率。
进一步的，所述信号处理方法还包括：采集所述用户的位置信号，其中，所述位置信号包括：三个方向上的加速度值；若任一方向上的加速度值大于或等于加速度阈值，则确定所述用户处于非静止状态；若三个方向上的加速度值均小于加速度阈值，则确定所述用户处于静止状态。
本发明实施例中，根据采集到的用户信息中的位置信号，即判断第二三轴加速度传感器采集到三个坐标轴上的加速度值是否超过加速度阈值。采集到的用户信息中生理信号中的心跳信号和呼吸信号是用户胸部位置的浮动和规律性的频率变化，其带给第二三轴加速度传感器在三个坐标轴方向上的变化是有限的，如果用户的身***置发生变化就会超过各方向上加速度阈值。所以，根据加速度阈值判断用户身***置相对于安全带式的信号处理设备是否处于静止状态，来判断采集到的用户的生理信号的质量好坏以进行分析处理。
本发明实施例中，第二三轴加速度传感器采集到三个坐标轴上的加速度值所要对比的加速度阈值可以为根据人体正常的呼吸过程和心跳过程中，三轴加速度传感器采集到的三个坐标加速度值的最大值和最小值或通过试验或者指标仿真等方法标定的加速度阈值。
进一步的，根据所述用户的生理信号和用户的位置信号确定所述用户的心率和呼吸频，包括：
若所述用户处于静止状态，则根据所述用户的生理信号确定所述用户的心率和呼吸频率。
本发明实施例中，用户的身体与安全带式的信号处理设备处于静止状态，采集到用户信息中的位置信号可以忽略不计，用户信息中的生理信号质量较好时，需要将用户信息中的生理信号进行进一步的分析，得到用户信息对应的心率和呼吸频率。
进一步的，根据所述用户的生理信号和用户的位置信号确定所述用户的心率和呼吸频率包括：
当用户佩戴所述安全带时，接收所述第一三轴加速度传感器采集的环境噪声；若根据用户的位置信号确定用户处于静止状态，则根据所述环境噪声对所述生理信号进行滤波处理，得到目标生理信号；对所述目标生理信号进行带通滤波，得到心率和呼吸频率。
本发明实施例中，当用户佩戴安全带时，信号处理设备中的第二三轴加速度传感器采集用户信息，同时车辆内部设置的第一三轴加速度传感器采集车辆内部的环境噪声信号。将第一三轴加速度传感器采集到的车辆内部的环境噪声信号由线束传回信号处理设备，作为第二三轴加速传感器采集用户信息自适应滤波的基准。若用户处于静止状态，对同时采集的环境噪声信号进行时序上的同步后，以第一三轴加速度传感器采集到的车辆内部的环境噪声信号为基准进行自适应滤波，得到除去环境噪声信号的心跳信号和呼吸信号。
进一步的，对所述目标生理信号进行带通滤波，得到心率和呼吸频率包括：
对所述目标生理信号进行带通滤波，得到心跳信号和呼吸信号；根据心跳信号确定心率；根据呼吸信号确定呼吸频率。
本发明实施例中，通过自适应滤波后得到除去环境噪声信号的心跳信号和呼吸信号，为了得到心跳信号对应的心率和呼吸信号对应的呼吸频率。需要将心跳信号和呼吸信号进行分离出来，进行针对性的处理。根据心跳信号和呼吸信号所属频段的带通不同，需要根据所属频段对应的带通进行滤波。例如，考虑到人体正常呼吸频率为16-20次/min，呼吸信号进行0.1-0.5HZ带通滤波；考虑到人体正常心率为60-100次/min和谐波，心跳信号进行0.5-15HZ带通滤波。经带通滤波后分别得到心跳信号和呼吸信号。
进一步的，根据心跳信号确定心率包括：将所述心跳信号经主成分分析融合得到目标心跳信号；对所述目标心跳信号取绝对值后进行希尔伯特黄变换；将希尔伯特黄变换后的目标心跳信号经低通滤波后得到预设时间内的心率。
本发明实施例中，采用三轴加速度传感器进行用户的生理信号采集，得到是三个坐标轴方向上的加速度信号，所以分离出的三个心跳信号需要经主成份分析融合得到最佳的心跳信号，即目标心跳信号。对目标心跳信号取绝对值将目标信号正值化以便于进行希尔伯特黄变换取得包络信号，包络信号波形为类似于正弦波波形的形状。将希尔伯特黄变换后的包络信号波经低通滤波去除包络信号中的谐波。一般的，采用3HZ的低通滤波进行心跳信号除去谐波。在去除谐波后的包络信号的波形中定位波峰位置，以两个相邻波峰位置心跳间隔表示一次心跳，计算预设时间内的用户的心跳频率。一般的，预设时间为1分钟，即1分钟内的心跳次数为用户的心率。
进一步的，根据呼吸信号确定呼吸频率，包括：将所述呼吸信号经主成分分析融合得到目标呼吸信号；根据所述目标呼吸信号确定预设时间内的呼吸频率。
本发明实施例中，采用三轴加速度传感器进行用户的生理信号采集，得到是三个坐标轴方向上的加速度信号，所以分离出的三个呼吸信号需要经主成份分析融合得到最佳的呼吸信号，即目标呼吸信号。根据目标呼吸信号中对波峰位置定位，以两个相邻波峰位置呼吸间隔表示一次呼吸，计算预设时间内的用户的呼吸频率。一般的，预设时间为1分钟，即1分钟内的呼吸次数为用户的呼吸频率。
示例性的，图1b为本发明实施例一中一种信号处理方法的原理图，如图1b所示，信号处理方法的处理过程具体如下：
根据第二三轴加速传感器采集用户的位置信号中三个方向上的加速度值，判断三个方向上的加速度值是否大于或等于各方向上加速度阈值，若有一个方向上的加速度值大于或等于该方向上的加速度阈值，则采集用户信息时用户与信息处理设备处于非静止状态，且采集到的用户信息不进行信息处理；若三个方向上的加速度值均小于各方向上的加速度阈值，则采集用户信息时用户与信息处理设备处于静止状态，对用户的生理信号开始进行信号处理。以第一三轴加速度传感器采集到的车辆内部的环境噪音信号为基准信号进行自适应滤波得到除噪后的用户生理信号。除噪后的用户生理信号经带通滤波分离出用户的心跳信号与呼吸信号。将分离出的用户的三轴对应的三个心跳信号经主成分分析融合得到目标心跳信号；对目标心跳信号取绝对值正值化后进行希尔伯特黄变换取得包络波形的信号，再经低通滤波去谐波后以两个相邻波峰位置间隔计为一次心跳计算预设时间内的心跳次数，即心率；将分离出的用户的三轴对应的三个呼吸信号经主成分分析融合得到目标呼吸信号，并以两个相邻波峰位置表示为一次呼吸计算预设时间内的呼吸次数，即呼吸频率。
本发明实施例中，第二三轴加速传感器采集用户信息和第一加速传感器环境噪音信号，在可调节线束传回给信号处理设备之前需要借助同步AD采集模块将第一三轴加速度传感器采集到的用户信息和第二三轴加速度传感器采集到的环境噪音信号进行时序上同步，使得两个加速度传感器采集的信号时序完全一致。若有一个方向上的加速度值大于或等于该方向上的加速度阈值，则采集用户信息时用户与信息处理设备处于非静止状态，采集到用户信息质量较差，不需要进行下一步的滤波处理，即不能作为获取用户的心率和呼吸频率信号。
图1c为本发明实施例一中一种信号处理设备的结构图，如图1c所示，信号处理设备包括第二三轴加速度传感器、同步AD采集模块、数据信号处理芯片、蓝牙模块、数据存储模块、电源管理模块。信号处理设备中包括第二三轴加速传感器，用于采集用户信息；同步AD采集模块，用于将第一三轴加速度传感器和第二三轴加速度传感器采集的信号上进行时序上的同步；数据信号处理芯片，用于提取用户信息中的心率和呼吸频率；蓝牙模块，用于与其他设备建立通讯进行数据传送；数据存储模块，用于保存采集到的原始用户信息、信号处理后的用户心跳信号和呼吸信号、心率和呼吸频率；电源管理模块，用于根据电量指示灯显示信号处理设备当前电量。
本发明实施例中，经同步AD模块采集模块同步后时序完全一致的信号传输给数字信号芯片，因需要考虑信号处理算法和处理计算量，一般的单片机计算能力不够，需选择数字信号处理芯片(DSP)。数据信号处理芯片中包含：自适应滤波、三轴传感器数据融合、心率和呼吸频率的提取方法。经过数字信号处理芯片处理后获取到用户的心率和呼吸频率，并利用数据储存模块保存后，再通过上位机调用保存的数据进行显示，例如，在播放保存数据信号波形，同时显示频率数值；或通过蓝牙模块与车机或显示设备相连，可以实时显示心跳信号和呼吸信号及对应提取的心率和呼吸频率。电源管理模块是基于数据信号处理芯片进行选择的可以为直接贴在印刷电路板上的电源供应器或模拟负载提供供电。电源管理模块使用可以提醒使用者更换电池或者充电。
本发明实施例中，电源管理模块可以是对信号处理设备用电情况进行监测，并利用指示灯进行提示。当用户正常使用信号处理设备时，如果提供给信号处理设备的电量充足指示灯显示为绿色；如果提供给信号处理设备的电量弱或者即将无法供应信号处理设备正常使用指示灯显示为红色，需要立刻进行电池更换或者对电池进行充电。电池充电的形式有多种可以通过线束进行充电，也可以将电池拆卸下来进行无连接充电。在通过线束进行充电的时，可以继续正常使用信号处理设备指示灯显示为红绿混色，也可以选择充电模式停止信号处理设备的正常使用指示灯心显示为红黄混色。
本发明通过该车辆中安全带、信号处理设备、第一三轴加速传感器，采集用户佩戴所述安全带时的用户信息；所述信号处理设备包括：第二三轴加速传感器，所述信号处理设备设置在安全带上，在用户佩戴所述安全带时，所述信号处理装置处于用户胸前位置，所述第一三轴加速传感器设置于车辆内部，且所述第一三轴加速度传感器与所述用户之间的距离大于预设距离，所述第一三轴加速度传感器和所述信号处理设备通过线束相连，当用户佩戴所述安全带时，采集用户信息；所述用户信息包括：生理信号和位置信号；根据所述用户的生理信号和用户的位置信号确定所述用户的心率和呼吸频率。解决现有的生理信号采集装置在采集过程中接触不完全或接触时间过短导致采集到的生理信号不稳定和准确性差的问题，减少传感器与用户不全接触的情景，并采用三轴加速度传感器进行用户信号采集解决了传感器与身体垂直的限制；并借助第一三轴加速度传感器进行自适应滤波，解决车辆运动时复杂的环境所产生噪声会淹没生理信号的问题，获取到高质量的心率和呼吸频率的技术效果。
实施例二
图2是本发明实施例二中一种信号处理装置的结构图，本发明实施例还提供一种信号处理装置，该信号处理装置包括：
采集模块21，用于当用户佩戴所述安全带时，采集用户信息，其中，所述用户信息包括：生理信号和位置信号；
频率确定模块22，用于根据所述用户的生理信号和用户的位置信号确定所述用户的心率和呼吸频率。
进一步的，采集模块具体用于：采集所述用户的位置信号，其中，所述位置信号包括：三个方向上的加速度值；若任一方向上的加速度值大于或等于加速度阈值，则确定所述用户处于非静止状态；若三个方向上的加速度值均小于加速度阈值，则确定所述用户处于静止状态。
进一步的，频率确定模块22具体用于：
若所述用户处于静止状态，则根据所述用户的生理信号确定所述用户的心率和呼吸频率。
进一步的，频率确定模块22具体用于：
当用户佩戴所述安全带时，接收所述第一三轴加速度传感器采集的环境噪声；若根据用户的位置信号确定用户处于静止状态，则根据所述环境噪声对所述生理信号进行滤波处理，得到目标生理信号；
对所述目标生理信号进行带通滤波，得到心率和呼吸频率。
进一步的，频率确定模块22具体用于：
对所述目标生理信号进行带通滤波，得到心跳信号和呼吸信号；
根据心跳信号确定心率；
根据呼吸信号确定呼吸频率。
进一步的，频率确定模块22具体用于：
将所述心跳信号经主成分分析融合得到目标心跳信号；
对所述目标心跳信号取绝对值后进行希尔伯特黄变换；
将希尔伯特黄变换后的目标心跳信号经低通滤波后得到预设时间内的心率。
进一步的，频率确定模块22具体用于：
将所述呼吸信号经主成分分析融合得到目标呼吸信号；
根据所述目标呼吸信号确定预设时间内的呼吸频率。
本发明实施例所提供的信号处理装置可执行本发明任意实施例所提供的信号处理方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
实施例三
图3为本发明实施例三提供的一种车辆的结构示意图。图3示出了适于用来实现本发明实施方式的示例性车辆12的框图。图3显示的车辆12仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。
如图3所示，车辆12以通用计算设备的形式表现。车辆12的组件可以包括但不限于：一个或者多个处理器或者处理单元16，***存储器28，连接不同***组件(包括***存储器28和处理单元16)的总线18。
总线18表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线或者存储器控制器，***总线，图形加速端口，处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。举例来说，这些体系结构包括但不限于工业标准体系结构(ISA)总线，微通道体系结构(MAC)总线，增强型ISA总线、视频电子标准协会(VESA)局域总线以及***组件互连(PCI)总线。
车辆12典型地包括多种计算机***可读介质。这些介质可以是任何能够被车辆12访问的可用介质，包括易失性和非易失性介质，可移动的和不可移动的介质。
***存储器28可以包括易失性存储器形式的计算机***可读介质，例如随机存取存储器(RAM)30和/或高速缓存存储器32。车辆12可以进一步包括其它可移动/不可移动的、易失性/非易失性计算机***存储介质。仅作为举例，存储***34可以用于读写不可移动的、非易失性磁介质(图3未显示，通常称为“硬盘驱动器”)。尽管图3中未示出，可以提供用于对可移动非易失性磁盘(例如“软盘”)读写的磁盘驱动器，以及对可移动非易失性光盘(例如CD-ROM,DVD-ROM或者其它光介质)读写的光盘驱动器。在这些情况下，每个驱动器可以通过一个或者多个数据介质接口与总线18相连。存储器28可以包括至少一个程序产品，该程序产品具有一组(例如至少一个)程序模块，这些程序模块被配置以执行本发明各实施例的功能。
具有一组(至少一个)程序模块42的程序/实用工具40，可以存储在例如存储器28中，这样的程序模块42包括但不限于操作***、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。程序模块42通常执行本发明所描述的实施例中的功能和/或方法。
车辆12也可以与一个或多个外部设备14(例如键盘、指向设备、显示器24等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该车辆12交互的设备通信，和/或与使得该车辆12能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如网卡，调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口22进行。并且，车辆12还可以通过网络适配器20与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)，广域网(WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图所示，网络适配器20通过总线18与12的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合车辆12使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、RAID***、磁带驱动器以及数据备份存储***等。
处理单元16通过运行存储在***存储器28中的程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，例如实现本发明实施例所提供的信号处理方法，所述方法包括：
当用户佩戴所述安全带时，采集用户信息，其中，所述用户信息包括：生理信号和位置信号；根据所述用户的生理信号和用户的位置信号确定所述用户的心率和呼吸频率。
实施例四
本发明实施例四还提供了一种计算机刻可读存储介质，存储有计算机程序，该程序被处理器执行时用于执行一种信号处理方法，应用于车辆，所述车辆包括：安全带、信号处理设备、第一三轴加速传感器，其中，所述信号处理设备包括：第二三轴加速传感器，所述信号处理设备设置在安全带上，在用户佩戴所述安全带时，所述信号处理设备处于用户胸前位置，所述第一三轴加速传感器设置于车辆内部，且所述第一三轴加速度传感器与所述用户之间的距离大于预设距离，所述第一三轴加速度传感器和所述信号处理设备通过线束相连，所述信号处理设备用于执行信号处理方法，所述方法包括：
当用户佩戴所述安全带时，采集用户信息，其中，所述用户信息包括：生理信号和位置信号；
根据所述用户的生理信号和用户的位置信号确定所述用户的心率和呼吸频率。
本发明实施例的计算机存储介质，可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的***、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行***、装置或者器件使用或者与其结合使用。
计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行***、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。
计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。
可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言，诸如”C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络包括局域网(LAN)或广域网(WAN)连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (10)
1.一种信号处理方法，其特征在于，应用于车辆，所述车辆包括：安全带、信号处理设备、第一三轴加速传感器，其中，所述信号处理设备包括：第二三轴加速传感器，所述信号处理设备设置在安全带上，在用户佩戴所述安全带时，所述信号处理设备处于用户胸前位置，所述第一三轴加速传感器设置于车辆内部，且所述第一三轴加速度传感器与所述用户之间的距离大于预设距离，所述第一三轴加速度传感器和所述信号处理设备通过线束相连，所述信号处理设备用于执行信号处理方法，所述方法包括：
当用户佩戴所述安全带时，采集用户信息，其中，所述用户信息包括：生理信号和位置信号；
根据所述用户的生理信号和用户的位置信号确定所述用户的心率和呼吸频率。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
采集所述用户的位置信号，其中，所述位置信号包括：三个方向上的加速度值；
若任一方向上的加速度值大于或等于加速度阈值，则确定所述用户处于非静止状态；
若三个方向上的加速度值均小于加速度阈值，则确定所述用户处于静止状态。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述用户的生理信号和用户的位置信号确定所述用户的心率和呼吸频，包括：
若所述用户处于静止状态，则根据所述用户的生理信号确定所述用户的心率和呼吸频率。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述用户的生理信号和用户的位置信号确定所述用户的心率和呼吸频率包括：
当用户佩戴所述安全带时，接收所述第一三轴加速度传感器采集的环境噪声；
若根据用户的位置信号确定用户处于静止状态，则根据所述环境噪声对所述生理信号进行滤波处理，得到目标生理信号；
对所述目标生理信号进行带通滤波，得到心率和呼吸频率。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，对所述目标生理信号进行带通滤波，得到心率和呼吸频率包括：
对所述目标生理信号进行带通滤波，得到心跳信号和呼吸信号；
根据心跳信号确定心率；
根据呼吸信号确定呼吸频率。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，根据心跳信号确定心率包括：
将所述心跳信号经主成分分析融合得到目标心跳信号；
对所述目标心跳信号取绝对值后进行希尔伯特黄变换；
将希尔伯特黄变换后的目标心跳信号经低通滤波后得到预设时间内的心率。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，根据呼吸信号确定呼吸频率，包括：
将所述呼吸信号经主成分分析融合得到目标呼吸信号；
根据所述目标呼吸信号确定预设时间内的呼吸频率。
8.一种信号处理装置，其特征在于，设置于所述信号处理设备，所述信号处理装置包括：
采集模块，用于当用户佩戴所述安全带时，采集用户信息，其中，所述用户信息包括：生理信号和位置信号；
频率确定模块，用于根据所述用户的生理信号和用户的位置信号确定所述用户的心率和呼吸频率。
9.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序，
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-7中任一所述的信号处理方法。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一所述的信号处理方法。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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