现今，随着社会的急速发展，人们的生活节奏加快，社会竞争激烈，生活与工作压力日益加大，越来越多的睡眠问题在困扰着各种年龄层次人群。据今年最新统计，我国的各类睡眠障碍者占总人群的比例高达38%，高于世界27%的平均水平，平均每3名中国人中至少有1名具有不同程度的睡眠障碍症状。而另据统计，我国有高血压患者1.6亿，血脂异常者1.6亿，血糖异常者超过2亿，而睡眠健康与高血压、糖尿病、机体排毒代谢器官的健康有着密不可分的关系。因此，采取一种方便、易行、成本价格低廉、对使用者无不良心理作用的技术手段来监测各种人群的睡眠健康状况就变得极其重要。对睡眠健康进行监测，非侵入式的设计是关键。如果离开了非侵入式的设计基础，监测过程将变得极其痛苦，给患者的心理与身体都带来了许多不必要的负面影响。本文的研究采用内嵌PVDF传感器的床垫以实现非侵入式的设计思想，PVDF传感器价格低廉，而且各项物理特性指标非常适合人体生理信号的监测，其所具备的低阻抗、高灵敏度等物理特性使开发工作如虎添翼。本文设计了呼吸信号与心跳信号的自动平衡功能的算法，该自动平衡功能也是人体生理监测与分析所必不可少的核心技术。本文也实现了一种具有创新意义的、基于人工智能思想的、实时睡眠自动分期系统设计。实时睡眠自动分期设计不同于对整夜睡眠数据进行频谱分析的传统睡眠分期设计，国内尚未见有任何针对实时睡眠分期系统实现的研究报告及相关产品。本文的人工智能睡眠自动分期设计对睡眠时相判断的准确率约为82%。