安全第一,是铁路运输生产管理的第一要务,是保证运营的首要条件。所有与铁路运输安全相关的人员中,司乘人员是核心子系统,在事故原因中,司乘人员的各种失误是最重要的影响因素。为了保证司乘人员的工作状态,首先要确保其有足够的休息时间,同时还要对他们的睡眠状况进行监测和评估,制定科学的出勤考核制度。目前,铁路部门对于司乘人员班前的作息制度制定比较完善,实施和管理的比较好,但是,对于司乘人员进入独立空间后的睡眠状况则缺乏科学的监测手段和客观的评价结果,仍以查岗的方式进行监控,不能有效实施安全管理。传统的睡眠监测系统可以解决睡眠监测的问题,但复杂的测量手段和诸多的电极贴片,反而会影响司乘人员的正常睡眠,无法真正无缝的融入司乘人员的生活而达到保证铁路安全运营的目的。为了解决这一问题,本文设计了一套低负荷的睡眠监测系统。本系统能够在不影响司乘人员正常睡眠的基础上,采集人体由于心脏搏动、呼吸、体动等引起的振动信号,并对信号进行处理和挖掘,得出心搏率、呼吸率以及体动频率等参数,并利用这些参数和睡眠状况之间的耦合关系,完成对人体睡眠状态的评估。所做的主要工作包括：1.进行了睡眠参数采集装置的硬件电路设计。本文汲取了国内外关于低负荷检测技术的设计理念,将压敏电缆传感器集成在床毯上,实现对人体信号的无负荷采集；利用单片机作为参数采集模块的处理器,实现对信号的模数转换和传输。所设计的硬件电路主要包括放大电路、AD转换电路、单片机电路等。2.进行了信号处理装置的硬件电路设计。本文以嵌入式技术为基础,设计了套以ARM芯片作为核心处理器的嵌入式系统,实现对信号的处理和挖掘,配合该功能要求,硬件电路设计主要包括：电源电路、存储器电路、网络接口电路等。3.进行了嵌入式系统软件的核心算法研究。为了实现对信号的处理和挖掘,本文在综合各种信号处理方法的基础上,利用巴特沃斯数字滤波器对原始信号进行去噪处理；并且设计了特征波的提取算法,完成了对心搏率、呼吸率、体动次数的计算；最后设计了比对实验,验证了两类核心算法的可靠性。4.进行了睡眠分析软件的核心算法研究。本文在分析各个睡眠识相特点的基础上,以心搏率、呼吸率以及体动频率作为参数,设计了一套基于模糊逻辑的睡眠分期算法,完成了对人体睡眠状况的分析,并通过实验,验证了算法的正确性和可靠性。