[发明专利]基于单兵智能骨导听觉反馈技术的可穿戴防护装备

权利要求书

1.一种基于单兵智能骨导听觉反馈技术的可穿戴防护装备，其特征在于，其包括用于贴在单兵的额头上的柔性外壳，所述柔性外壳上设有控制模块、至少一个立体声骨导传音振子和至少一个脑电传感器；

所述控制模块还用于控制立体声骨导传音振子发送音频刺激信号，所述脑电传感器用于采集额头区域的脑电信号并将采集到的脑电信号传输至控制模块；

所述控制模块还用于基于单兵人脑处于工作状态时采集到的脑电信号提取单兵的认知功能中的认知能力特征和情绪状态特征，基于分析出的认知能力特征和情绪状态特征以及脑电数据库中认知能力特征和情绪状态特征与音频数据库中音频信号的心理学、语义、情感特征的对应关系，从音频数据库中匹配出与之对应的最适宜音频刺激信号，并通过立体声骨导传音振子播放给单兵；

所述控制模块还用于基于单兵人脑处于睡眠状态时采集到的脑电信号提取单兵的认知功能中的睡眠质量特征，基于分析出的睡眠质量特征以及脑电数据库中睡眠质量特征与音频数据库中音频信号的心理学、语义、情感特征的对应关系，从音频数据库中匹配出与之对应的最适宜音频刺激信号，并通过立体声骨导传音振子播放给单兵，以达到改善和提高深海密闭环境单兵认知能力的目的。

2.如权利要求1所述的基于单兵智能骨导听觉反馈技术的可穿戴防护装备，其特征在于，所述柔性外壳的左侧设有第一皮肤压力传感器，所述柔性外壳的右侧设有第二皮肤压力传感器；

所述第一皮肤压力传感器用于检测柔性外壳左侧与皮肤间的压力大小，并将第一压力值传输至控制模块，所述第二皮肤压力传感器用于检测柔性外壳右侧与皮肤间的压力大小，并将第二压力值传输至控制模块；

所述控制模块用于判断第一压力值是否低于设定阈值或第二压力值是否低于设定阈值，在任一压力值低于设定阈值时则发出装备与皮肤接触不良的警告信息，否则发出装备与皮肤接触良好的信息。

3.如权利要求1所述的基于单兵智能骨导听觉反馈技术的可穿戴防护装备，其特征在于，针对单兵脑活动信号和声音信号智能匹配的具体需求，通过大量认知实验建立脑电数据库和与之对应的音频数据库，对脑电信号提取认知能力相关评价特征，对声音信号提取心理学、语义、情感等相关特征，并且提出一种可控稀疏的典型相关分析技术，来实现二者的智能量化匹配：

给定一脑电信号X，获得其p维稀疏建模系数向量a=(a₁, a₂,…a_p )，提出稀疏性能优化指标SP对稀疏程度进行控制，将大部分分量约束至0，并通过指定SP(a)=1来实现自动提取出脑电信号X的一个最关键分量，SP(a)的计算方式表述为：

同样地，对音频数据库中的所有音频数据Y_n（n=1,2,…N）提取其q维稀疏建模系数向量b_n=(b_n1, b_n2,…b_nq )；

拓展典型相关分析CCA方法在脑电和音频数据间建立关联，定义脑电信号与音频信号的协方差矩阵为C_ab（p×q），则三种情况的优化形式为：

式中，λ为稀疏性能优化项的权重；ε为一常数，ε越大则模型允许的成分分量相关性越高，通过优化这一目标函数，在保证在成分分量完整性的前提下，把脑电数据库和音频数据库关联在一起。