[发明专利]一种基于脑电的模拟飞行器的脑电测评系统

说明书

技术领域

本发明属于飞行器模拟技术领域，尤其是涉及一种基于脑电的模拟飞行器的脑电测评系统。

背景技术

随着航空工业的发展，飞行模拟器已经在航空领域得到了广泛的运用。它不仅能使飞行员在地面环境进行高仿真度飞行训练，还能验证飞机各个子系统的设计是否满足性能要求，为优化飞机子系统的设计提供重要的参考。另外，由于新型飞机尤其是军机的设计日趋复杂化，飞机座舱中对飞行员手动操作能力的要求逐渐弱化，而对其关注仪表界面信息进而进行决策的要求更加突出。这导致了飞行员的体力负荷下降而脑力负荷提高的现象。同时，有研究发现虽然飞行安全技术在日益提高，但人为因素造成的飞行事故所占比例却一直居高不下，造成这些飞行事故的原因都与飞行员长时间处于高脑力负荷状态以及脑力疲劳等问题息息相关。因此利用飞行模拟器来研究飞机驾驶过程中飞行员的脑力负荷及脑力疲劳等问题，可以为优化飞机座舱人体设计、提高人机界面交互效率提供重要的理论依据。

目前，为了研究脑电技术在飞行模拟器中的应用，国内外学者开展了多项相关研究，证明了脑电能够实时的、连续的反映飞行员脑功能的变化，并且与飞行绩效密切相关，相对于其他生理指标(眼动指标、心电指标等)，脑电在评估肢体控制运动和视觉输入的工作负荷中表现最佳，有着较高的判别准确率。但现有研究大部分是在实验室的静态环境下搭建的某一机型专用飞行模拟器，通过设计特定的飞行实验环节，在视景显示器上进行操作与测评，这种飞行模拟系统存在飞行仿真模型单一，系统扩展性和通用性差，飞行数据管理与分析不够完善的缺点。另外，目前的飞行模拟器主要用于飞行员的飞行训练以及新型飞行器的研究，缺乏既能模拟飞行过程又能对飞行员脑力负荷以及脑力疲劳进行测评的综合功能。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于脑电的模拟飞行器的脑电测评系统，能够满足多种自行设计的飞行仿真模型，系统可以进行扩展，加载外部设计的飞机机型，并且利用统一接口参数可以方便的进行数据管理与分析。

本发明完整的技术方案包括：

一种基于脑电的模拟飞行器的脑电测评系统，其特征在于，包括：

仿真实验台硬件系统(1)、模拟飞行仿真分析系统(2)、模拟飞行驾驶系统(3)和脑电实验系统(4)；

所述的仿真实验台硬件系统(1)用于模拟飞机座舱的真实物理环境；

所述的模拟飞行仿真分析系统(2)，用于仿真流程管理、飞行仿真参数显示、实时参数曲线显示和数据记录及数据管理；

所述的模拟飞行驾驶系统(3)，用于模拟飞机座舱的内部操纵环境以及飞行时的实时飞行状态和外部环境；

所述的脑电实验系统(4)，用于脑电采集及预处理、飞行操作绩效记录以及脑力负荷及疲劳度测评。

所述脑电实验系统(4)包括：脑电采集子系统(41)、脑电数据显示记录子系统(42)和脑电数据显示记录子系统(42)；

所述脑电采集子系统(41)，用于脑电的采集及脑电数据的预处理，并将脑电数据传输给所述脑电数据显示记录子系统(42)；

所述脑电数据显示记录子系统(42)，用于脑电数据的曲线显示以及数据存储；

所述脑力负荷评定子系统(43)，用于评定飞行员在执行飞行任务过程中和飞行试验后的脑力负荷程度。

所述脑电采集子系统(41)包括：高密度外贴式网状电极帽和脑电专用放大器，

所述高密度外贴式网状电极帽，用于连接人脑采集脑电信号，并将采集到的脑电信号传输给脑电专用放大器；

所述脑电专用放大器，用于对采集到的脑电信号进行放大并进行数字滤波，将得到的信号传输给脑电数据显示记录子系统(42)。

所述脑电数据显示记录子系统(42)的功能包括：

创建数据采集会话，用于数据采集软件创建并维护一个脑电采集记录会话，在该会话期间可以暂停或停止脑电记录；

结束数据采集会话，用于结束最近创建的数据采集会话；

同步数据采集时间，用于发送时间同步命令，并附带视景模拟子系统(32)的实时时间戳；

开始记录脑电，用于控制数据采集软件开始记录脑电；

结束记录脑电，用于控制数据采集软件停止记录脑电；

发送事件标记，用于向数据采集软件发送事件标记命令，并附带实时时间戳，数据采集软件根据时间戳将事件名称标记在脑电数据中。

所述脑力负荷评定子系统(43)包括：