[发明专利]一种脑电装置的精确无线事件同步方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无线数据传输方法，特别是能够精确时间同步的无线数据传输方法，以及实现该方法的装置。

背景技术

事件相关诱发电位(ERP)是由特定刺激所引起的脑电(EEG)，它能够反映刺激下大脑认知过程中的神经电生理变化，因此被广泛应用于神经科学、心理学等领域。基于ERP的脑电系统除了必不可少的声光电刺激器和脑电采集系统，有时需要结合一些其他信息如附图1中的各种环境变量和其他生理信号以探索新的实验范式和开发有实用价值的基于ERP的脑电装置，如基于视觉诱发电位的字母输入器，基于脑机接口的环境控制器等。事件相关诱发电位的潜伏期与刺激之间有较严格的锁时关系，即事件相关诱发电位在给予刺激后一段特定的时间内瞬时出现。这一固定的时间延迟是事件相关诱发电位的重要特征，因此在记录事件相关诱发电位时，必须在采集脑电的同时准确记录下刺激发生的时刻，时间误差要求在±1ms以内。现有能够满足该精度要求的技术方案均为有线传输方案，根据同步触发信号的不同分为模拟与数字两种：

1.模拟方案

该方案将刺激系统产生的同步触发信号(一般为脉冲或具有一定特征的电压变化)作为多导联脑电采集系统的一路模拟输入信号，连同其他导联的脑电信号一起采集，通过分析各个同步信号导联的数据，识别触发信号来标记刺激的起始时间点。

2.数字方案

该方案要求刺激器能够产生若干位(由所采用接口PIN数而定)TTL电平信号，通过特定接口传输至脑电采集系统，作为同步数字信号输入。同步信号触发脑电采集系统在当前所采集到的脑电数据中加上与同步数字信号对应的标签，标记刺激起始时间。

现有的模拟和数字同步方案存在如下缺点：

1.均为有线传输方案，要求刺激器与脑电采集系统必须有线连接，极大限制了实验和相关系统开发的灵活性。

2.现有方案受传输接口的限制，同步触发信号的一组有线连接一次只能将一种刺激触发信号传输给一个脑电采集系统，难以实现多种刺激系统，以及多种同步采集的生理参数与脑电采集系统的同步。

发明内容

针对现有技术中的上述技术问题，本发明的目的在于提供一种能够精确时间同步的无线数据传输方法。

本发明通过如下的技术方案实现。

一种以事件相关诱发电位为基础的脑电装置的精确无线同步方法，所述以事件相关诱发电位为基础的脑电装置包括中央处理系统和至少一个采集子系统，所述方法包括以下步骤：

(1)同步子钟对准；

通过与所述中央处理系统的母钟进行多次对时的方法完成各个采集子系统的子钟之间的同步计时；

(2)子系统数据与同步信号数据整合传输；

所述采集子系统按各自既定的频率发放刺激、采集数据和传输数据；同步后的子钟将时间戳加到每一个数据包中随数据信息一起发送，且每个数据包只加一个时间戳，各个子系统数据中包含的时间戳在误差范围内是同步的：

中央处理系统负责根据实际需求结合接收到各种数据信息进行数据对齐和处理。

优选地，所述中央处理系统的母钟向所有采集子系统的子钟同时发出对时信号，每一个所述子钟所在的所述采集子系统若接受到此对时信号则发送返回信号；当所述母钟所在的所述中央处理系统收到所有子钟的返回信号，即完成一次对时。

优选地，共进行三次握手确认，每次握手确认时，由母钟翻转电平，各个子钟监测到这个电平翻转后，也将输出管脚的电平翻转以回应；母钟在检测到各个子钟均完成了电平翻转时，完成一次握手；在三次握手之后，由母钟再发出一次电平翻转信号，所有的子钟在监测到该信号后同时使能内部的同步计时器，以0.1ms递增，完成初始同步。

优选地，所述数据包中的数据信息包括刺激事件。

优选地，所述数据包中的数据信息包括环境变量。

优选地，所述数据包中的数据信息包括相关生理参数。

优选地，所述中央处理系统进行数据对齐和处理时结合所述数据信息的位数、长度、采样率和／或发包率。

本发明还提供了一种用于实施以上技术方案中任一项所述的方法的脑电装置，包括：

中央处理系统，具有：母钟，能够在多次对时过程中提供对时信号；以及数据处理装置，能够对接收到各种数据信息进行数据对齐和处理；