CN113616033B - 一种软硬度自适应的床垫及其智能调控方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种软硬度自适应床垫，包括若干个区域的空气弹簧组，每个区域的空气弹簧组的硬度和刚度能够根据用户不同卧姿时的脊柱形态实时调节，达到接近自然站姿时的脊柱形态，解决现有床垫气囊做铺垫层时体积大、硬度调节无法保障卧姿脊柱形态的问题，提出一种能够通过调节空气弹簧组实现各区域支撑力和高度变化，以满足不同卧姿下自然脊柱形态的需求，调节精细度高，舒适度强。本发明还提供一种适用于软硬度自适应床垫的智能调控方法，通过卧姿及脊柱形态识别模块、空气弹簧刚度调节模块和处理模块的设置，预设相关算法，***自主学习，智能调节床垫，不需要进行睡前设定以及交互性操作，智能调控，安全方便。

Description

一种软硬度自适应的床垫及其智能调控方法

技术领域

本发明属于床垫领域的技术，具体涉及一种软硬度自适应床垫及其智能调控方法。

背景技术

床垫的软硬度对人体睡眠质量与睡眠舒适度有直接影响，尤其是对于脊柱形态及其附属软组织影响有重要影响。目前软硬度可调节床垫研究主要集中在医护领域使用的气垫床垫，气垫床垫主要使用沿床垫宽度方向固定的条状气囊，奇数排气囊串联成一道气路，偶数排气囊串联成一道气路，工作过程中两路气囊循环交替充放气，同时气囊的充气压强可以通过气泵调节。此外，面向居家使用的软硬度可调节床垫主要使用块状的气囊，床垫与人体腰背臀部位接触的区域布置三块立方体状气囊，通过控制***分别控制腰背臀部区域气囊的硬度，以达到调节软硬度的目的。但是这种气囊体积较大，镶嵌在海绵等铺垫层材料之中，芯层材料仍然使用钢弹簧，仅仅是通过调节垫层部分区域气囊的软硬度以改变“人 -床垫”界面压力分布，除了块状气囊作为支撑结构之外，也有使用垂向形变的气囊作为支撑结构，气囊以矩阵式布置在床垫的芯层上，即气囊层与钢弹簧同时存在于一张床垫中，气囊依旧是作为铺垫层使用。

而研究表明人体卧姿脊柱形态主要受到支撑层影响，与铺垫层关系不大，因此现有调节铺垫层硬度的床垫无法保障卧姿脊柱形态的调节。

发明内容

本发明解决的问题是提供了一种软硬度自适应床垫，解决现有技术气囊体积大，通过调节铺垫层硬度无法保障卧姿脊柱形态调节的问题，提出一种能够通过调节空气弹簧组实现各区域支撑力和高度调节，以满足不同卧姿下自然脊柱形态的需求，调节精细度高，舒适度强。

本发明还提供一种适用于软硬度自适应床垫的智能调控方法，通过有监督机器学习建立输入信号与输出信号之间的映射关系，实现床垫智能调节，不需要进行睡前设定以及交互性操作，智能调控，安全方便。

一种软硬度自适应床垫，其特征在于，包括：顶部铺垫层、和底部支撑层，所述顶部铺垫层、和所述底部支撑层之间按照人体节段分开设置多个区域的空气弹簧组，所述顶部铺垫层、和所述底部支撑层之间在空气弹簧组以外的区域设置起到等效调节作用的支撑海绵，

所述空气弹簧组与卧姿及脊柱形态识别模块和空气弹簧刚度调节模块相连，所述卧姿及脊柱形态识别模块和所述空气弹簧刚度调节模块均与处理模块相连；

所述卧姿及脊柱形态识别模块用于识别人体在床垫上的卧姿以及相应的脊柱形态，并发送卧姿及脊柱形态信号到所述处理模块；

所述空气弹簧刚度调节模块用于调整床垫各区域空气弹簧组的刚度和高度，从而调节床垫各区域的软硬度以及人体卧姿脊柱形态；

所述处理模块用于根据所述卧姿及脊柱形态识别模块发送的卧姿及脊柱形态信号判断卧姿及脊柱所处的形态；并将卧姿及脊柱所处的形态信息反馈给所述空气弹簧刚度调节模块进行调节。

进一步的，所述空气弹簧组沿床垫长度方向按照人体各节段人体百分位尺寸呈左右对称阵布置，包括左侧肩部区域空气弹簧组、左侧上背部区域空气弹簧组、左侧下背部空气弹簧组、左侧腰部区域空气弹簧组、左侧臀部区域空气弹簧组；包括中部肩部区域空气弹簧组、中部上背部区域空气弹簧组、中部下背部区域空气弹簧组、中部腰部区域空气弹簧组、中部臀部区域空气弹簧组；包括右侧肩部区域空气弹簧组、右侧上背部区域空气弹簧组、右侧下背部区域空气弹簧组、右侧腰部区域空气弹簧组、右侧臀部区域空气弹簧组；还包括头部区域空气弹簧组和腿部区域空气弹簧组。

进一步的，所述卧姿及脊柱形态识别模块包括卧姿识别子模块与脊柱形态识别子模块，所述卧姿及脊柱形态信号包括卧姿类型信息和脊柱形态判别结果；

所述卧姿识别子模块用于识别使用者在床垫上的卧姿，识别类型包括左侧卧、右侧卧以及仰卧三种类型，所述卧姿识别子模块将卧姿类型反馈给所述脊柱形态识别子模块；

所述脊柱形态识别子模块用于根据床垫各区域空气弹簧组的高度判断所述卧姿识别子模块识别到的卧姿类型下的脊柱形态是否符合自然曲线要求，并将脊柱形态判别结果反馈给所述处理模块。

优选的，所述空气弹簧刚度调节模块包括空气弹簧气压测量子模块、气压判定子模块以及气源管理子模块；

所述空气弹簧气压测量子模块用于测量床垫各区域空气弹簧组内实时气压，并将实时气压数据反馈给所述气压判定子模块；

所述气压判定子模块用于判断当前床垫各区域空气弹簧组内的实时气压是否满足使用者自然卧姿脊柱形态的需求，并气压判定结果反馈给所述处理模块；

所述气源管理子模块用于根据处理模块的指令控制床垫各区域空气弹簧组充气、放气及保压，调节床垫各区域空气弹簧组的刚度和高度。

进一步的，所述空气弹簧气压测量子模块包括分别设置在各区域空气弹簧组内的气压传感器，所述气压传感器与气压判定子模块相连，所述气源管理子模块包括气源，所述气源与总管路的输入端相连，所述总管路的另外一端与主路直通电磁阀相连后连接两位三通电磁阀，所述两位三通电磁阀设有若干连接管路，所述连接管路与所述空气弹簧组的充放气端口相连，并且所述连接管路上分别设有支路直通电磁阀，所述主路直通电磁阀、所述两位三通电磁阀和所述支路直通电磁阀均与所述气源管理子模块相连。

优选的，所述铺垫层为一层或者多层柔软且具有弹性的材料，所述支撑海绵为聚氨酯泡沫海绵。

本发明还提供一种软硬度自适应床垫的智能调控方法，包括如下步骤：

步骤1：用户未就卧时，卧姿识别子模块进行人体卧姿状态的识别，并将卧姿类型反馈给脊柱形态识别子模块；

步骤2：脊柱形态识别子模块根据床垫各区域空气弹簧组的高度判断卧姿识别子模块识别到的卧姿类型下的脊柱形态是否符合自然曲线要求，并将脊柱形态判别结果反馈给处理模块；

步骤3：空气弹簧气压测量子模块测量床垫各区域空气弹簧组内实时气压，并将实时气压数据反馈给所述气压判定子模块处理模块；气压判定子模块用于判断当前床垫各区域空气弹簧组内的实时气压是否满足使用者自然卧姿脊柱形态的需求，并气压判定结果反馈给处理模块；

步骤4：处理模块根据脊柱形态判别结果和气压判定结果做出床垫各区域空气弹簧组充气、放气或保压的指令，并将指令发送给气源管理子模块；

步骤5:气源管理子模块控制床垫各区域空气弹簧模组充气、放气或保压，调节所述区域空气弹簧模组的刚度和高度；

步骤6：重复步骤3与步骤4，直到所述床垫各区域空气弹簧模组内气压满足卧姿最佳脊柱形态的需求。

优选的，步骤1具体为：

在卧姿识别子模块上设定人体左侧卧、右侧卧与仰卧对应的空气弹簧组内气压比值指标的参照标准，左侧空气弹簧组气压与右侧空气弹簧组气压比值组成气压比值向量，气压比值向量包含若干无量纲数值元素，并计算用户未就卧时的气压比值向量L1范数||R₀||与就卧后的气压比值向量L1范数||R||；若||R||＝||R₀||，则判定人体处于仰卧姿势；若||R||>||R₀||，判定人体处于左侧卧姿势若；||R||<||R₀||，判定人体处于右侧卧姿势。

进一步优选的，步骤2具体为：

脊柱形态识别子模块基于空气弹簧组气压变化率与高度变化率的对应关系，判断床垫各区域独立空气弹簧组在人体就卧后高度的变化量，提取胸椎段最凸点、腰椎段最凹点以及臀部区域最凸点之间的垂直高度差值，从而描记不同卧姿的脊柱形态。

进一步的，处理模块具体算法为：

建立有监督的深度学***距离差向量V_SH为参照向量，作为判断仰卧脊柱形态的依据，将仰卧向量V_SV与站姿向量V_S构成的论域U_s，建立仰卧向量V_SV空间与站姿向量V_SH空间的映射关系；

根据床垫腰背臀区域空气弹簧模组的气压变化计算高度变化，构建输入向量V_SV，与论域U_s中的V_SH比对，直到V_SV能够匹配相应的V_SH，***调节结束；

建立有监督的深度学***距离差构成参照向量V_LH，为侧卧脊柱形态判断的依据，将仰卧向量V_LV与站姿向量V_LH构成的论域U_L，建立侧卧向量 V_LV空间与站姿向量V_LH空间的映射关系；

根据床垫腰背臀区域空气弹簧模组的气压变化计算高度变化，构建输入向量V_LV，与论域U_L中的V_LH比对，直到V_LV能够匹配相应的V_LH，***调节结束。

与现有技术相比，本发明的明显进步之处在于：

本发明解决的问题是提供了一种软硬度自适应床垫，解决现有技术气囊体积大，通过调节铺垫层硬度无法保障卧姿脊柱形态调节的问题，提出一种能够通过调节空气弹簧组实现各区域支撑力和高度，以满足不同卧姿下自然脊柱形态的需求，调节精细度高，舒适度强。

本发明还提供一种适用于软硬度自适应床垫的智能调控方法，通过自主学习，智能调节床垫，不需要进行睡前设定以及交互性操作，智能调控，安全方便。

(1)本发明使用空气弹簧作为床垫的支撑结构，能过通过调节空气弹簧的充气压强改变床垫的硬度，实现一种床垫结构适应更多用户的功能。

(2)本发明通过调节空气弹簧的充气压强，能够适应不同卧姿对床垫支撑硬度的要求，从而维持自然的人体脊柱形态，提高睡眠的舒适度与健康。

(3)本发明通过将调节区域细分为17个区域的空气弹簧组，适应人体结构，调节精度高，舒适度高。

(4)本发明卧姿识别子模块通过弹簧组的气压值进行睡觉姿态的判别，***自动识别卧姿状态，脊柱形态识别子模块通过自主学习，根据床垫各区域空气弹簧组的高度判断所述卧姿识别子模块识别到的卧姿类型下的脊柱形态是否符合自然曲线要求，智能高效，不需要人工操作。

(5)本发明通过内置的传感***与算法模块，通过机器学习算法实时识别用户的卧姿以及当下脊柱形态与自然站姿时的差异度，并调节床垫各区域支撑层的刚度和高度，从而达到最佳的卧姿脊柱形态，确保睡眠的舒适度与健康，真正达到保护脊柱的作用。

附图说明

图1是本发明所述床垫的示意图；

图2是本发明所述床垫的分区示意图；

图3是本发明所述床垫的支撑层布置示意图；

图4是本发明所述床垫的气压调控***连接示意图；

图5是本发明所述床垫的模块结构示意图；

图6是本发明所述床垫的调节方法流程图。

附图标记：

1-复合面料层、2-第一铺垫层、3-第二铺垫层、4-***控制盒、5-底部支撑层、6-空气弹簧组、7-支撑海绵；

401-总管路、402-主路直通电磁阀、403-两位三通电磁阀、404-气压传感器、405-支路直通电磁阀；

601-第一区域、602-第二区域、603-第三区域、604-第四区域、605-第五区域、606-第六区域；

4001-头部区域空气弹簧组、4002-左侧肩部空气弹簧组、4003-左侧上背部空气弹簧组、 4004-左侧下背部空气弹簧组、4005-左侧腰部空气弹簧组、4006-左侧臀部空气弹簧组、4007- 右侧肩部空气弹簧组、4008-右侧上背部空气弹簧组、4009-右侧下背部空气弹簧组、40010- 右侧腰部空气弹簧组、40011-中部肩部空气弹簧组、40012-中部上背部空气弹簧组、40013- 中部下背部空气弹簧组、40014-中部腰部空气弹簧组、40015-右侧臀部空气弹簧组、40016- 中侧臀部空气弹簧组、40017-腿部空气弹簧组。

具体实施方式

以下实施例结合附图对本发明进一步详细描述。

如图1-图6所示，一种软硬度自适应床垫及其智能调控方法，包括若干区域，每个所述区域可进行不同刚度的增加或降低。

本实施例中，所述区域的数量为6个，包括第一区域601、第二区域602、第三区域603、第四区域604、第五区域605以及第六区域606，对应于人体的头部区、肩部区、背部区、腰部区、臀部区以及腿部区，能够确保肩部、背部、腰部、臀部以及腿适宜的支撑刚度。

如图1所示为本发明所述床垫的结构示意图，包括复合面料层1、第一铺垫层2、第二铺垫层3、***控制盒4、底部支撑层5、空气弹簧层6以及起到等效调节作用的支撑海绵7。

所述床垫的复合面料层1由填充棉以及无纺布等常用材料绗缝而成，填充棉包括纯棉面料、公仔棉、海绵，可以选择其中一种，两种或三种，为市场上常规床垫组合，这是床垫最外层。

所述床垫的第一铺垫层2为柔软性较高的中低密度海绵，如19kg/m³，起到填充人体曲面的作用，提供较好的贴合感；第二铺垫层3硬度和弹性应比第一铺垫层高，起到一定的支撑作用，如乳胶绵，密度80kg/m³。铺垫层和复合面料层决定所述床垫的表层硬度，表层硬度应低于芯层硬度和底层硬度。这里铺垫层可以有一层也可以有多层。

所述床垫的底部支撑层为硬度和弹性较高的材料，如高密度海绵、空气纤维等，提高床垫的底层硬度。

所述床垫的支撑层由起主动调节作用的空气弹簧组6以及起等效调节作用的支撑海绵 7组成，通过调节空气弹簧组6与固定高度的支撑海绵7之间的相对高度进行等效调节，等效实现所述床垫调节区域的升降；所述空气弹簧组6用到的空气弹簧为柔性材质制作，承受垂向压力、产生垂向形变，具体参见专利公布号为CN112268090A。

空气弹簧组6按照人体结构沿床垫长度方向分为头部、肩部、背部、腰部、臀部以及腿部区域，如图2所示；终端控制盒放置在所述床垫尾部区域，位于床垫的支撑层内，该区域不布置空气弹簧，只有海绵和终端控制盒。

如图3为所述床垫空气弹簧组6的细分区域，在本实施案例中，空气弹簧组共分为17 个独立控制区域，各区域空气弹簧分别串联连接到终端控制盒4上；

17个细分区域独立控制空气弹簧模组的气路包括左侧肩部区域空气弹簧组4002、左侧上背部区域空气弹簧组4003、左侧下背部空气弹簧组4004、左侧腰部区域空气弹簧组4005、左侧臀部区域空气弹簧组4006；包括中部肩部区域空气弹簧组40011、中部上背部区域空气弹簧组40012、中部下背部区域空气弹簧组40013、中部腰部区域空气弹簧组 40014、中部臀部区域空气弹簧组40016；包括右侧肩部区域空气弹簧组4007、右侧上背部区域空气弹簧组4008、右侧下背部区域空气弹簧组4009、右侧腰部区域空气弹簧组 40010、右侧臀部区域空气弹簧组40016；还包括头部区域空气弹簧组4001和腿部区域空气弹簧组40017。

如图4为所述床垫各区域、17个细分区域的独立控制空气弹簧模组的气压调控***连接示意图，由总气路及其电磁阀和所述床垫17个细分区域的各支气路及其电磁阀405组成；

具体包括提供气源的气泵401，在本实施案例中使用气泵的气压输出范围是0～30KPa；

总路输入端连接气源401,输出端连接各17个支路，总路包括直通电磁阀402、两位三通电磁阀403以及气压传感器404，其中直通电磁阀402与两位三通电磁阀403串联，能够实现充气、放气、保压三种工作模式；

各支路气路串联直通电磁阀，其工作原理是：

所述床垫各细分区域空气弹簧组内气体压强由气压传感器404测量，此时需要关闭直通电磁阀402，并将两位三通电磁阀403调节到低位，断开与气源和空气的连通，然后依次打开所述床垫各细分区域气路的支路直通电磁阀405，测量其气压值，并反馈给处理模块，关闭支路直通电磁阀405，重复以上过程直到各支路气路气压全部测量完毕；

所述床垫各细分区域空气弹簧模组充气时，打开主路电磁直通阀402，将主路两位三通电磁阀403调到高位，与总管路401连通，再依次打开支路直通电磁阀405，并通过气压传感器404测量支路空气弹簧模组的气压，直到达到目标值；

所述床垫各细分区域空气弹簧模组放气时，关闭主路电磁直通阀402，主路两位三通电磁阀403调到低位，与大气连通，再依次打开支路直通电磁阀405中所要充气的支路直通电磁阀，并通过气压传感器404测量支路空气弹簧模组的气压，直到达到目标值。

如图5为所述床垫终端控制盒4核心为单片机及其硬件***和软件***组成，包括卧姿识别子模块、脊柱形态识别子模块、空气弹簧刚度调节模块、气源管理子模块、气压测量子模块以及电源模块，在本实施案例中使用12伏直流稳压电源，单片机供电为5伏电源。所述各模块为功能模块，均为现有模块，通过嵌入式空气***程序控制实现，核心硬件为处理气压信号的单片微型计算机，如STM32型号，以及测量各区域空气弹簧气压的气压传感器，如MSP40-G系列。

所述卧姿识别子模块的工作原理是:

通过气压传感器404检测人体就卧后所述床垫位于人体躯干部位下方左右两侧各区域空气弹簧模组气压，传送给处理模块，处理模块分别计算左右各躯干区域空气弹簧模组401 与407、403与4084、406与4015的比值，分别将无人体就卧的床垫初始状态比值以及就卧后比值构建为高维向量R₀和R，其中R₀＝[X₁,X₂,X₃,X₄,X₅]，R＝[x₁,x₂,x₃,x₄,x₅]，分别计算高维向量R₀和R的L1范数，基本原理如下：

(1)各原始气压信号比值高维向量的L1范数

其中，||R₀||为床垫初始状态各区域气压比值高维向量的L1范数，X_i为初始气压信号原始向量元素，N为元素的个数，对应床垫分区数量。

其中，||R||为用户就卧后床垫初始状态各区域气压比值高维向量的L1范数，x_i为人体就卧后气压信号原始向量元素，N为元素的个数，对应床垫分区数量。

(2)卧姿指标表示

理想情况下用户仰卧时，床垫左右各细分区域空气弹簧模组气压比值为1或者近似为 1，与床垫初始状态的比值一致或近似；左侧卧时由于人体重量偏向分布在床垫左侧，因此床垫各细分区域左侧空气弹簧模组的气压值将大于右侧气压值，即原始向量R的元素大于1，L1范数大于R₀的L1范数；右侧卧时原始向量R的元素小于1，L1范数小于R₀的 L1范数。因此定义如下指标及对应的数量关系表示三种卧姿：

①仰卧：||R||＝||R₀||。

②左侧卧：||R||>||R₀||。

③右侧卧：||R||<||R₀||。

所述脊柱形态识别子模块的工作原理是；

在所述脊柱形态识别子模块上建立有监督的深度学***距离差向量V_SH为参照向量，作为判断仰卧脊柱形态的依据，将仰卧向量V_SV与站姿向量V_S构成的论域U_s，建立仰卧向量V_SV空间与站姿向量V_SH空间的映射关系。所述脊柱形态识别子模块根据所述床垫腰背臀区域空气弹簧模组的气压变化计算高度变化，构建输入向量V_SV，与论域U_s中的V_SH比对，直到V_SV能够匹配相应的V_SH，***调节结束。

在所述脊柱形态识别子模块上建立有监督的深度学***距离差构成参照向量V_LH，为侧卧脊柱形态判断的依据，将仰卧向量V_LV与站姿向量V_LH构成的论域U_L，建立侧卧向量V_LV空间与站姿向量V_LH空间的映射关系。所述脊柱形态识别子模块根据所述床垫腰背臀区域空气弹簧模组的气压变化计算高度变化，构建输入向量 V_LV，与论域U_L中的V_LH比对，直到V_LV能够匹配相应的V_LH，***调节结束。

如图6为所述床垫智能调节算法原理，在本实施案例中控制***包含两个芯片，所属***分别为卧姿和脊柱形态识***以及空气弹簧床垫调控***，运行过程中两个***同步工作。

整个运行过程是：人体就卧后，所述床垫卧姿识别子模块对当前卧姿作出判断，并将判断结果发送给处理模块；所述床垫脊柱形态识别子模块以及气压测量子模块计算当前卧姿脊柱形态最凸点的高度差，并通过自主学习网络判断当前卧姿脊柱形态是否符合要求；若所述脊柱形态识别子模块判断结果不符合自然脊柱形态要求，调用所述床垫的气源管理子模块，调节所述床垫各区域空气弹簧组6的刚度和高度，并循环调用脊柱形态识别子模块对调节结果进行判断，直到判断所述床垫各区域空气弹簧组6刚度和高度符合自然脊柱形态的要求，调控停止。

本发明不限于上述实施例，本领域内的技术人员可在所具备的知识范围内在不脱离发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (8)

1.一种软硬度自适应床垫，其特征在于，包括：顶部铺垫层和底部支撑层（5），所述顶部铺垫层和所述底部支撑层（5）之间按照人体节段分开设置多个区域的空气弹簧组（6），所述顶部铺垫层和所述底部支撑层（5）之间在空气弹簧组（6）以外的区域设置起到等效调节作用的支撑海绵（7），

所述空气弹簧组（6）与卧姿及脊柱形态识别模块和空气弹簧刚度调节模块相连，所述卧姿及脊柱形态识别模块和所述空气弹簧刚度调节模块均与处理模块相连；

所述卧姿及脊柱形态识别模块用于识别人体在床垫上的卧姿以及相应的脊柱形态，并发送卧姿及脊柱形态信号到所述处理模块；

所述空气弹簧刚度调节模块用于调整床垫各区域空气弹簧组的刚度和高度，从而调节床垫各区域的软硬度以及人体卧姿脊柱形态；

所述处理模块用于根据所述卧姿及脊柱形态识别模块发送的卧姿及脊柱形态信号判断卧姿及脊柱所处的形态；并将卧姿及脊柱所处的形态信息反馈给所述空气弹簧刚度调节模块进行调节；

所述空气弹簧组（6）沿床垫长度方向按照人体各节段人体百分位尺寸呈左右对称阵布置，包括左侧肩部区域空气弹簧组（4002）、左侧上背部区域空气弹簧组（4003）、左侧下背部空气弹簧组（4004）、左侧腰部区域空气弹簧组（4005）、左侧臀部区域空气弹簧组（4006）；包括中部肩部区域空气弹簧组（40011）、中部上背部区域空气弹簧组（40012）、中部下背部区域空气弹簧组（40013）、中部腰部区域空气弹簧组（40014）、中部臀部区域空气弹簧组（40016）；包括右侧肩部区域空气弹簧组（4007）、右侧上背部区域空气弹簧组（4008）、右侧下背部区域空气弹簧组（4009）、右侧腰部区域空气弹簧组（40010）、右侧臀部区域空气弹簧组（40015）；还包括头部区域空气弹簧组（4001）和腿部区域空气弹簧组（40017）；

所述脊柱形态识别模块的工作原理为：

建立有监督的深度学***距离差向量V_SH为参照向量，作为判断仰卧脊柱形态的依据，将仰卧向量V_SV与站姿向量V_SH构成论域U_s，建立仰卧向量V_SV空间与站姿向量V_SH空间的映射关系；

根据床垫腰背臀区域空气弹簧组的气压变化计算高度变化，构建输入向量V_SV，与论域U_s中的V_SH比对，直到V_SV能够匹配相应的V_SH，***调节结束；

建立有监督的深度学***距离差构成参照向量V_LH，为侧卧脊柱形态判断的依据，将侧卧向量V_LV与站姿向量V_LH构成论域U_L，建立侧卧向量V_LV空间与站姿向量V_LH空间的映射关系；

根据床垫腰背臀区域空气弹簧组的气压变化计算高度变化，构建输入向量V_LV，与论域U_L中的V_LH比对，直到V_LV能够匹配相应的V_LH，***调节结束。

2.根据权利要求1所述的一种软硬度自适应床垫，其特征在于：所述卧姿及脊柱形态识别模块包括卧姿识别子模块与脊柱形态识别子模块，所述卧姿及脊柱形态信号包括卧姿类型信息和脊柱形态判别结果；

所述卧姿识别子模块用于识别使用者在床垫上的卧姿，识别类型包括左侧卧、右侧卧以及仰卧三种类型，所述卧姿识别子模块将卧姿类型反馈给所述脊柱形态识别子模块；

所述脊柱形态识别子模块用于根据床垫各区域空气弹簧组（6）的高度判断所述卧姿识别子模块识别到的卧姿类型下的脊柱形态是否符合自然曲线要求，并将脊柱形态判别结果反馈给所述处理模块。

3.根据权利要求2所述的一种软硬度自适应床垫，其特征在于：所述空气弹簧刚度调节模块包括空气弹簧气压测量子模块、气压判定子模块以及气源管理子模块；

所述空气弹簧气压测量子模块用于测量床垫各区域空气弹簧组（6）内实时气压，并将实时气压数据反馈给所述气压判定子模块；

所述气压判定子模块用于判断当前床垫各区域空气弹簧组（6）内的实时气压是否满足使用者自然卧姿脊柱形态的需求，并将气压判定结果反馈给所述处理模块；

所述气源管理子模块用于根据处理模块的指令控制床垫各区域空气弹簧组（6）充气、放气及保压，调节床垫各区域空气弹簧组（6）的刚度和高度。

4.根据权利要求3所述的一种软硬度自适应床垫，其特征在于：所述空气弹簧气压测量子模块包括分别设置在各区域空气弹簧组（6）内的气压传感器（404），所述气压传感器（404）与气压判定子模块相连，所述气源管理子模块包括气源，所述气源与总管路（401）的输入端相连，所述总管路（401）的另外一端与主路直通电磁阀（402）相连后连接两位三通电磁阀（403），所述两位三通电磁阀（403）设有若干连接管路，所述连接管路与所述空气弹簧组（6）的充放气端口相连，并且所述连接管路上分别设有支路直通电磁阀（405），所述主路直通电磁阀（402）、所述两位三通电磁阀（403）和所述支路直通电磁阀（405）均与所述气源管理子模块相连。

5.根据权利要求1所述的一种软硬度自适应床垫，其特征在于：所述铺垫层为一层或者多层柔软且具有弹性的材料，所述支撑海绵（7）为聚氨酯泡沫海绵。

6.基于权利要求3所述的一种软硬度自适应床垫的智能调控方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：用户未就卧时，卧姿识别子模块进行人体卧姿状态的识别，并将卧姿类型反馈给脊柱形态识别子模块；

步骤2：脊柱形态识别子模块根据床垫各区域空气弹簧组（6）的高度判断卧姿识别子模块识别到的卧姿类型下的脊柱形态是否符合自然曲线要求，并将脊柱形态判别结果反馈给处理模块；

步骤3：空气弹簧气压测量子模块测量床垫各区域空气弹簧组（6）内实时气压，并将实时气压数据反馈给所述气压判定子模块；气压判定子模块用于判断当前床垫各区域空气弹簧组（6）内的实时气压是否满足使用者自然卧姿脊柱形态的需求，并将气压判定结果反馈给处理模块；

步骤4：处理模块根据脊柱形态判别结果和气压判定结果做出床垫各区域空气弹簧组（6）充气、放气或保压的指令，并将指令发送给气源管理子模块；

步骤5: 气源管理子模块控制床垫各区域空气弹簧组充气、放气或保压，调节所述区域空气弹簧组的刚度和高度；

步骤6：重复步骤3与步骤4，直到所述床垫各区域空气弹簧组内气压满足卧姿最佳脊柱形态的需求。

7.基于权利要求6所述的一种软硬度自适应床垫的智能调控方法，其特征在于，步骤1具体为：

在卧姿识别子模块上设定人体左侧卧、右侧卧与仰卧对应的空气弹簧组（6）内气压比值指标的参照标准，左侧空气弹簧组气压与右侧空气弹簧组气压比值组成气压比值向量，气压比值向量包含若干无量纲数值元素，并计算用户未就卧时的气压比值向量L1范数

与就卧后的气压比值向量L1范数

；若

，则判定人体处于仰卧姿势；若

，判定人体处于左侧卧姿势若；

，判定人体处于右侧卧姿势。

8.基于权利要求7所述的一种软硬度自适应床垫的智能调控方法，其特征在于，步骤2具体为：

脊柱形态识别子模块基于空气弹簧组气压变化率与高度变化率的对应关系，判断床垫各区域空气弹簧组（6）在人体就卧后高度的变化量，提取胸椎段最凸点、腰椎段最凹点以及臀部区域最凸点之间的垂直高度差值，从而描记不同卧姿的脊柱形态。

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