[发明专利]基于稳态视觉诱发电位的飞行器控制系统和飞行控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及了一种飞控系统和飞控方法，尤其是涉及了一种基于稳态视觉诱发电位的飞行器控制系统和飞行控制方法，基于稳态视觉诱发电位识别进行飞行器的控制。

背景技术

脑-机接口(Brain-computer interface,BCI)，是一种不依赖于大脑外周神经与肌肉正常输出通道的通讯控制系统。它通过采集和分析人脑生物电信号，在人脑与计算机或其它电子设备之间建立起直接交流和控制的通道，这样人就可以通过大脑来表达意愿或者操纵设备，而不需要语言或者额外的肢体动作。通常BCI系统主要对P300信号、运动想象(Motor imagery，MI)和稳态视觉诱发电位(Steady-state visual evoked potentials,SSVEP)进行研究。

稳态视觉诱发电位(Steady-state visual evoked potentials,SSVEP)是指，当视觉的刺激频率大于6Hz时，各次刺激引起的瞬态视觉诱发电位在时间上发生重叠，人的大脑的视觉皮层会产生一个连续与刺激频率的基频或者二倍频有关的一个响应，这个响应被称为稳态视觉诱发电位。

相比于其他BCI系统，基于SSVEP的BCI系统具有如下优点：

(1)无需对被试者进行训练，实验简单，适应性强，可以针对不同年龄、性别以及种族的人群进行试用。

(2)具有明显的周期性与节律同化现象。此现象表现为在被试的脑电频谱分析中，相应的刺激频率的基频和倍频处有很大幅度的峰值。因此SSVEP集中在特定的频率上，它的这一特点简化了BCI的特征提取方法。

(3)具有较高信息的传输速率，达到使用目的。

(4)SSVEP具有较高的信噪比，需要的电极少，具有很强的可操作性。

目前，对于无人机的操控一般采用遥控器，该种方式只适用于一般人群，一些残障人士很难实现对无人机的操控，并且这种方式缺少对飞行器控制的有效补偿器，不能充分发挥其主动性。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明提供了一种基于稳态视觉诱发电位的飞行器控制系统和飞行控制方法，具体是采集操作人员注视不同闪烁频率刺激下的脑电信号，通过分析不同频率刺激下的脑电信号的特征，判断操作人员注视的为哪一个频率的闪烁，对此控制飞行器的运动控制，将认知神经科学领域和信息技术领域进行结合，实现飞行器的自动控制，本发明方法具有更高的普遍性。

本发明通过如下的技术方案实现：

一、一种基于稳态视觉诱发电位的飞行器控制系统，如图1所示：

本发明包括依次连接的视觉刺激显示屏、便携式脑电采集设备、信号处理模块、无线传输模块和飞行器控制模块，飞行器控制模块安装在飞行器上，视觉刺激显示屏、便携式脑电采集设备和信号处理模块均安装在地面，视觉刺激显示屏上显示有六个闪烁图块，六个闪烁图块的闪烁频率均不同，便携式脑电采集设备被佩戴在操作人员的头部，用于采集操作人员注视视觉刺激显示屏时产生的脑电信号；便携式脑电采集设备包含采集模块、放大模块、滤波模块和模数转换模块，采集模块采集操作人员头部的脑电信号后依次经放大模块、滤波模块和模数转换模块，再经无线传输模块传送给信号处理模块，信号处理模块将脑电信号分析处理后传输到飞行器控制模块，飞行器控制模块发出飞行控制信号控制飞行器的运动。

所述的六个的闪烁图块分别对应于飞行器的向上、向下、向左、向右、向前和向后六种运动。

所述的信号处理模块可采用计算机，具体实施中可采用计算机构建信号处理软件进行处理。

所述的便携式脑电采集设备具有14导，按照国际标准导联10-20参考系统佩戴。

二、一种基于稳态视觉诱发电位的飞行控制方法：

1)采用所述的飞行器控制系统，将便携式脑电采集设备佩戴在操作人员的头部，操作人员注视视觉刺激显示屏上的闪烁图块，闪烁图块对应于飞行器的六种动作控制信号；

便携式脑电采集设备实时采集操作人员注视视觉刺激显示屏时的脑电信号，将采集到的脑电信号依次进行放大、滤波、模数转换，然后通过无线传输模块传输给信号处理模块；

2)信号处理模块在接收到操作人员的脑电信号之后，对脑电信号依次进行预处理、AR模型(Auto Regressive Model)谱分析特征提取和分类的处理，得到脑电信号分类结果，将分类结果通过无线传输模块传输到飞行器控制模块；