一種主動式降噪可穿戴設備的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及可穿戴設備技術領域，更具體地，涉及一種主動式降噪可穿戴設備。
【背景技術】
[0002]心音信號分析是評價心臟功能狀態的一種基本方法。風濕性心臟病主要的臨床表現之一就是病變的瓣膜區出現相應的心臟雜音。因此心音診斷是診斷風濕性心臟病的一種非常有效且基本的手段。腸道是消化器官中最長的管道，一旦腸道有異常，就有會引起消化吸收障礙，以及一系列相關癥狀。正常情況下的腸鳴音的頻率和腸道發生異常時的頻率是不同的，通過聽診腸鳴音，醫生可以判斷出患者的消化情況。因此腸鳴音是臨床診斷腸道疾病的一個重要手段。肺音中含有大量的信息，人體肺部的各種疾病都在我們尚未掌握其規律的肺音中有所反映。基于肺部聽診的無創、成本低等優點，肺音也成為檢測肺部疾病的一個基本手段。
[0003]目前的心、肺、腸的診斷都是單獨使用相關設備進行檢測的，并且精度也不高。這很大程度上歸因于外界噪聲的影響。而可穿戴設備無法做到被動降噪，因此，急需一種主動式降噪的可穿戴設備。
【發明內容】
[0004]本發明為了提供一種降低外部噪聲干擾的可穿戴設備，提供了一種主動式降噪的可穿戴設備。該可穿戴設備包括多個檢測單元以及承載所述檢測單元的帶體或殼體，該可穿戴設備還包括設置于檢測單元附近的主動式降噪模塊，所述主動式降噪模塊包括控制單元、噪聲采集單元、噪聲分類單元、開關矩陣、包絡分析單元、包絡處理單元、第一反相譜生成單元、噪聲譜生成單元、噪聲譜處理單元、第二反相譜生成單元、降噪輸出單元，所述控制單元控制開關矩陣中的各個開關的閉合或打開并控制其他所述單元的參數設置，所述噪聲采集單元采集噪聲信號，噪聲分類單元對所述噪聲信號按照預定規則進行分類，開關矩陣用于選擇被分類后的噪聲信號的輸出與否，噪聲譜生成單元用于對開關矩陣輸出的噪聲信號生成噪聲譜，噪聲譜處理單元用于對噪聲譜進行數字化處理，第二反相譜生成單元根據噪聲譜處理單元的輸出產生第二降噪信號，降噪輸出單元用于將第二降噪信號發射出去，與噪聲信號進行疊加抵消。
[0005]進一步地，所述的帶體或殼體為柔性的帶體或殼體。
[0006]進一步地，所述檢測單元包括采集聲音的裝置。
[0007]進一步地，所述檢測單元包括檢測心跳聲音的聲音傳感器。
[0008]進一步地，所述包絡分析單元用于分析開關矩陣輸出的信號的包絡是否具有重復性并將其中具有重復性包絡的信號輸出，所述包絡處理單元用于根據包絡分析單元的輸出進行數字化，所述第一反相譜生成單元根據數字化后的信號產生第一降噪信號。
[0009]進一步地，所述可穿戴設備還包括太陽能電池，該電池為所述主動式降噪模塊和檢測單元供電。
[0010]進一步地，所述檢測單元被設置在所述帶體或殼體內表面。
[0011]進一步地，所述帶體或殼體為織物，且所述檢測單元被縫制在該織物的內表面。
[0012]本發明的有益效果是:提高了可穿戴設備在嘈雜環境下的檢測精度和穩定度，尤其是提高了依靠聲音檢測的可穿戴設備，例如心跳檢測的醫療類可穿戴設備、依靠語音輸入的可穿戴計算機等對噪聲的抑制能力。
【附圖說明】
[0013]圖1示出了根據本發明的主動式降噪可穿戴設備的結構框圖。
【具體實施方式】
[0014]主動式降噪的可穿戴設備包括多個聲音傳感器以及縫制這些聲音傳感器到其自身內表面的織物。聲音傳感器使用了壓電效應原理，聲音傳感器上制作有質量塊，質量塊上下表面均由懸臂梁連接，懸臂梁的上表面做有壓電層，懸臂梁的結構不對稱。織物上制作有可以調節松緊的裝置，以使上面的傳感器能對準待監測部位。傳感器組合共分為三個部分:心臟部和肺部，每一部分使用了多個傳感器。其中，心臟部位的四個傳感器均勻布置在心臟位置。肺部的聲音傳感器組包括被布置在肺尖位置附近的兩個傳感器，被布置在支氣管位置附近的兩個傳感器，被布置在細支氣管位置附近的兩個傳感器，以及被布置在肺底部位置的兩個傳感器。每只肺使用四個聲音傳感器可以全面監測肺部聲音。
[0015]該可穿戴設備還包括設置于檢測單元附近的主動式降噪模塊，所述主動式降噪模塊包括控制單元、噪聲采集單元、噪聲分類單元、開關矩陣、包絡分析單元、包絡處理單元、第一反相譜生成單元、噪聲譜生成單元、噪聲譜處理單元、第二反相譜生成單元、降噪輸出單元，所述控制單元控制開關矩陣中的各個開關的閉合或打開并控制其他所述單元的參數設置，所述噪聲采集單元采集噪聲信號，噪聲分類單元對所述噪聲信號按照預定規則進行分類，開關矩陣用于選擇被分類后的噪聲信號的輸出與否，噪聲譜生成單元用于對開關矩陣輸出的噪聲信號生成噪聲譜，噪聲譜處理單元用于對噪聲譜進行數字化處理，第二反相譜生成單元根據噪聲譜處理單元的輸出產生第二降噪信號，降噪輸出單元用于將第二降噪信號發射出去，與噪聲信號進行疊加抵消。
[0016]所述可穿戴設備還包括太陽能電池，該電池為所述主動式降噪模塊和檢測單元供電。這種設計是為了避免其他種類的電源在充電使用期間可能對檢測產生的電磁信號干擾。
[0017]其中，所述噪聲采集單元包括多個小型降噪麥克風，且這些麥克風被分布式地設置在待監測位置附近。
[0018]所述包絡分析單元用于分析開關矩陣輸出的信號的包絡是否具有重復性并將其中具有重復性包絡的信號輸出，所述包絡處理單元用于根據包絡分析單元的輸出進行數字化，所述第一反相譜生成單元根據數字化后的信號產生第一降噪信號。包絡分析單元首先對輸入包絡分析單元的噪聲信號按照一定時間間隔(例如5ms)進行采樣，然后將采樣得到的幅值點連線成包絡線。得到包絡線后，確定極大值之間的間隔是否有重復甚至是規律性的重復，如果存在，則表明被輸入包絡分析單元的噪聲信號存在重復性的聲音。實際應用過程中，存在重復性的聲音一般不被認為是語音信號，因此，可以確定該重復性的聲音是應當被消除掉的。若表明被輸入包絡分析單元的噪聲信號存在重復性的聲音，則包絡分析單元將周期性重復的包絡幅值構成的包絡線輸出到包絡處理單元，進行數字化處理等后續處理。否則，包絡分析單元輸出的信號將直接進入噪聲譜生成單元而跳過包絡處理單元和第一反相譜生成單元。
[0019]當從包絡分析單元輸出的具有周期性重復特征的包絡信號被輸入到包絡處理單元后，包絡處理單元對該輸入的信號進行數字化。在該數字化過程中，以包絡的重復周期以及極值為二維數據組成二維矩陣。然后，將該數字化的二維矩陣輸出到第一反相譜生成單元。該第一反相譜生成單元包括矩陣變換單元和信號生成單元，其中矩陣變換單元對上述二維矩陣進行取反操作，信號生成單元通過例如IFFT根據取反后得到的新的二維矩陣產