随着现代社会飞速发展,人们在物质日益得到满足的同时,生活节奏也变得更快,人们面临更大的生活压力,从而导致睡眠问题更加普遍。人们希望居家环境下可以监测自己的睡眠状况,智慧睡眠一时间成为研究热点。目前国内外的睡眠监测系统主要是穿戴式的,夜间睡眠舒适性较差,且准确度不高,本文设计了一种无约束的基于压电陶瓷传感器的智能床垫睡眠监测系统,通过压电效应把微弱的睡眠信号转化为电信号,再利用算法提取信号中的生理特征,同时通过无线模块将数据上传到用户终端,使用户可以在手机上观察自己的睡眠状况,该系统在适合家用的同时,也具有很高的准确性。针对智能床垫采集的原始数据,本文主要做出以下研究:(1)提出最优通道筛选方案,从十八个通道中选出最优通道进行信号处理,针对最优通道,利用去均值法去除直流信号,再用五点三次平滑滤波对其进行平滑处理,消除信号的毛刺噪声和尖峰现象。利用奇异谱分析算法提取生理特征,即对预处理后的信号构造Hankel矩阵,然后进行奇异值分解,得到奇异值分布图。提出奇异值筛选原则,选择合适的奇异值重构了平静睡眠下的呼吸信号和心跳信号。最后通过实验结果和标准值作对比,验证了智能床垫系统的可行性和奇异谱分析算法的高准确性。(2)介绍了睡眠呼吸障碍,针对较常见的睡眠呼吸异常问题包括打鼾和呼吸暂停,提出用排列熵算法对其进行检测,计算不同睡眠状态下的排列熵值,通过大量实验结果得到睡眠呼吸异常状态下的排列熵值范围,以此来达到检测异常呼吸的目的。由于睡眠呼吸异常时,呼吸信号的周期性被打破,心跳信号和打鼾信号混叠在一起,因此选择信号分解效果更好的改进的集成经验模态分解算法处理此类信号,最后成功提取了呼吸信号和心跳信号,保证了智能床垫系统功能的完整性。