[发明专利]一种基于便携式眼电采集装置的无人机控制系统

说明书

本发明公开了一种基于便携式眼电采集装置的无人机控制系统，系统包括眼电采集装置、眼电刺激模块和无人机模块，眼电采集装置由主从机两部分构成，两者之间采用无线通信方式进行信息传输，近距离无线通信方式包括Wi‑Fi、Bluetooth、ZigBee和NFC，本发明的便携式眼电采集装置进行无人机的控制，解决了传统眼电采集设备不易携带、操作复杂的问题，结合提出的眼电训练及识别算法可以实现无人机的高效控制；通过眼电信号来控制飞行器，摆脱了传统的手控方式，既可以通过手控加眼控的模式解决双手无法同时执行多个指令的问题，提升控制的灵活性和多样性，又可以单纯采用眼控的模式造福双手运动障碍的人群；本系统在飞控领域、助残领域和教育领域都有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于飞控技术领域，具体涉及一种基于便携式眼电采集装置的无人机控制系统。

背景技术

申请号为201710256131.X的发明专利设计了一种基于脑电与眼电的飞行器三维空间目标搜索系统和方法，采用脑电信号和眼电信号相结合的方式进行飞行器的控制，脑电中的MI(运动想象)信号作为决策子系统而眼电中的眨眼信号作为接口转换子系统，眨眼可以切换垂直和水平的MI任务接口，进而通过左右手的运动想象行为控制飞行器的左右偏航和垂直升降。该系统的控制模式有较好的控制多样性和场景适应能力，但是控制方式较为复杂，用户在使用前需要进行较多的适应工作。同时，采用电极帽来采集脑电和眼电信号的方式导致该系统的便携性较低。

申请号为201710298938.X的发明专利设计了一种基于可穿戴显示器的异步脑控无人机系统，通过不同频率的稳态视觉诱发刺激单元来刺激大脑产生SSVEP(稳态视觉诱发电位)，根据检测到的电信号判断使用者想要执行的无人机控制指令，但是人眼长时间注视高频闪烁界面会引起较大的不适感，极端情况下还可能诱发癫痫。同时，基于SSVEP的控制系统的响应速度也非常有限，无法实现快速控制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于便携式眼电采集装置的无人机控制系统，采用便携式装置获取EOG(眼电)信号，相较于传统的基于电极帽和放大器的眼电采集设备，具有更优的便携性和舒适度。同时，通过眼电信号来控制无人机在一定程度上解放了用户的双手，提高了无人机控制方式的多样性。眼电采集装置主从设备的交互和无人机控制命令的收发均采用无线通信方式，拓展了系统的控制距离和应用场景的适应性，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于便携式眼电采集装置的无人机控制系统，系统包括眼电采集装置、眼电刺激模块和无人机模块，眼电采集装置由主从机两部分构成，两者之间采用无线通信方式进行信息传输，近距离无线通信方式包括Wi-Fi、Bluetooth、ZigBee和NFC，主从机上电后都需要进行初始化流程，包括时钟初始化、板载外设初始化和蓝牙的GAP层及GATT层的初始化；接着从机进入广播状态，在2.4GHz频段的三个广播信道中发送广播包，包含从机的设备名称、UUID和设备地址等信息，而主机则进入扫描状态，根据预设的对端特征寻找目标设备，进而在主从机之间建立连接；从机在与主机建立连接后进入数据采集阶段，通过高精度的AD芯片和生物电极从用户的头部获取EOG信号，采用的是单极导联方式，REF参考电极和RLD右腿驱动电极均置于耳后，而EOG信号电极置于额头处，在MCU中设置10ms的定时器以100Hz的频率采集数据；在MCU中进行预处理后通过蓝牙协议将数据发送到主机端，主机再将接收到的数据通过串口发送到眼电采集模块，进而可以根据实时数据绘制眼电波形；