專利名稱：一種利用腦電控制車輛的方法和利用該方法的智能車輛的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用腦電控制車輛的方法和利用該方法的智能車輛。具體是指，利用腦電波進(jìn)行目的地選擇的方法和利用該方法進(jìn)行控制的智能車輛，該智能車輛(尤其是智能車輛的控制系統(tǒng))通過傳感器等采集與用戶注視目的地刺激時(shí)的腦電信號(hào)，通過分析腦電信號(hào)，識(shí)別出用戶的意圖，然后將用戶所選擇的目的地信息發(fā)送給智能車輛的自主導(dǎo)航系統(tǒng)，并由此控制智能車輛移動(dòng)到達(dá)目的地。本發(fā)明提出的方法不需要任何的肢體運(yùn)動(dòng)和語言，只需要用戶進(jìn)行腦-機(jī)接口的任務(wù)，通過對(duì)對(duì)應(yīng)腦電信號(hào)的分析獲得命令，實(shí)現(xiàn)智能車輛的移動(dòng)。本發(fā)明屬于認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)、信息技術(shù)領(lǐng)域和自動(dòng)控制領(lǐng)域的綜合應(yīng)用。
背景技術(shù)：
對(duì)于肢體運(yùn)動(dòng)障礙的患者而言，能夠到室外進(jìn)行運(yùn)動(dòng)成為這些患者的一種夢(mèng)想。在現(xiàn)有的助殘車輛中，主要以輪椅(代步車)為主。普通的輪椅需要有外力推動(dòng)輪椅進(jìn)行移動(dòng)，或者通過輪椅使用者自身轉(zhuǎn)動(dòng)輪椅的雙輪進(jìn)行移動(dòng)；而智能輪椅以電動(dòng)輪椅為基礎(chǔ)，在傳統(tǒng)的電動(dòng)輪椅的基礎(chǔ)上，增加了各種計(jì)算控制單元，傳感檢測(cè)單元等智能設(shè)備，通過計(jì)算控制單元將手柄控制電壓的變化信號(hào)傳輸給電機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)智能輪椅的控制。然而對(duì)于四肢均不能有效操作的高位截癱患者而言，操作手柄也是一件很困難的事情。因此研究者根據(jù)不同的人群，研發(fā)出不同的適合各種人群的智能輪椅，如:適合肢體能動(dòng)性比較好的人群的操作桿控制、按鍵控制等方式，適合肢體能動(dòng)性比較差的人群的語音控制、肌電信號(hào)控制以及腦電控制等方式?；谀X電的控制方式，直接建立了人大腦和被控物理設(shè)備(例如智能輪椅)之間的溝通，能夠?qū)⒂脩舻囊鈭D直接通過大腦傳遞給運(yùn)動(dòng)控制單元。實(shí)現(xiàn)完全不通過肢體運(yùn)動(dòng)或其它身體運(yùn)動(dòng)的對(duì)外界物理設(shè)備的控制。能夠滿足肢體嚴(yán)重運(yùn)動(dòng)障礙者移動(dòng)的需求。但是現(xiàn)有的各種智能輔助移動(dòng)設(shè)備，均以電動(dòng)輪椅為基礎(chǔ)。而輪椅在速度以及活動(dòng)范圍方面嚴(yán)重受限，這樣也就造成用戶的活動(dòng)范圍只能局限于輪椅的活動(dòng)范圍，無法進(jìn)一步的擴(kuò)大用戶的自理能力和活動(dòng)空間。車輛作為一個(gè)高速運(yùn)行的載人移動(dòng)設(shè)備，在活動(dòng)的范圍和速度方面都遠(yuǎn)遠(yuǎn)的優(yōu)于輪椅。但是對(duì)于肢體障礙者而言，車輛的控制是一個(gè)遠(yuǎn)比輪椅控制復(fù)雜的多的過程。對(duì)于對(duì)車輛的控制，在速度和安全性方面的要求要遠(yuǎn)遠(yuǎn)的高于輪椅等低速運(yùn)行的輔助移動(dòng)設(shè)備。腦-機(jī)接口技術(shù)在實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性方面的局限，是無法完全的滿足高速和安全的要求。如何依據(jù)腦-控輪椅的方式，實(shí)現(xiàn)通過腦電對(duì)車輛的控制就成為一個(gè)嚴(yán)重制約腦-控車輛發(fā)展的一個(gè)問題。事實(shí)上，現(xiàn)有的智能車輛能夠利用本身所具有的智能控制功能、智能導(dǎo)航功能以及智能避障功能等方面的優(yōu)勢(shì)，在事先設(shè)定好的規(guī)則下，自主的完成用戶所需要完成的任務(wù)。也就是說用戶可以事先設(shè)定好對(duì)智能車輛的控制，其余的工作可以完全由智能車輛本身的智能部分完成。這樣用戶只是完成了選擇的工作，更多的工作可以通過車輛本身的功能實(shí)現(xiàn)，只要用戶的選擇結(jié)果能夠正確的反應(yīng)用戶的目的，智能車輛本身就可以有效的完成用戶的需要。現(xiàn)有的腦-機(jī)接口方式主要為P300、SSVEP以及MI三類，其中P300由于可以提供多種選擇項(xiàng)，同時(shí)P300腦-機(jī)接口方式有較高的準(zhǔn)確率，因此該方式在多項(xiàng)選擇控制方面有明顯的優(yōu)勢(shì)。雖然無論何種方式的腦-機(jī)接口方式，完全的識(shí)別準(zhǔn)確是無法實(shí)現(xiàn)的，但是通過反復(fù)的確認(rèn)，卻可以很好的保障意圖的識(shí)別。而意圖的選擇是在車輛靜止下進(jìn)行的，故不存在移動(dòng)過程中速度和時(shí)間的問題，以及由此引發(fā)的安全性問題，因此該種形式的控制完全可以實(shí)現(xiàn)大腦對(duì)車輛的直接控制?；谀X電進(jìn)行目的地選擇的智能車輛一般具有刺激顯示系統(tǒng)、腦電信號(hào)采集及處理系統(tǒng)和智能車輛三部分組成。而決定系統(tǒng)是否能夠順利運(yùn)行的關(guān)鍵在于三點(diǎn):第一，腦-機(jī)接口所需要刺激是否能夠充分的體現(xiàn)出用戶所有可能的意圖選擇；第二，用戶所選擇目標(biāo)對(duì)應(yīng)的腦電反應(yīng)是否能夠準(zhǔn)確的檢測(cè)出來；第三，當(dāng)智能車輛獲得指令之后，是否能夠有效的完成指令所規(guī)定的任務(wù)。由于，現(xiàn)有的腦-機(jī)接口主要是在事先規(guī)定好的刺激形式下，由用戶根據(jù)自身的需要選擇所需的對(duì)象，這樣也就造成可選擇的目的地?cái)?shù)目的局限。而對(duì)于腦電的采集與分析而言，目前大部分的研究更多的是在室內(nèi)實(shí)驗(yàn)室的條件下。對(duì)于有著更多干擾信息的汽車駕駛室內(nèi)，現(xiàn)有的方法不能夠可靠的檢測(cè)出所需要的腦電信號(hào)。因此，提出一種新的基于腦電進(jìn)行目的地選擇的智能車輛成為本發(fā)明的目的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明通過事先設(shè)定的用戶經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)的目的地作為刺激元素，考慮到目的地的多樣性，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一款可選擇更新式刺激顯示模塊(從汽車運(yùn)行過程中減少視角轉(zhuǎn)移造成干擾的方面考慮，刺激顯示模塊采`用抬頭顯示系統(tǒng)HUD的顯示模式)，該刺激顯示模塊將目的地分成網(wǎng)格顯示，以及當(dāng)目的地超過刺激顯示模塊的一個(gè)頁面上的網(wǎng)格數(shù)時(shí)將目的地分成多頁(每頁具有相同的網(wǎng)格數(shù))顯示，呈現(xiàn)給用戶。本發(fā)明涉及一種基于腦電進(jìn)行目的地選擇的方法，所述方法包括:通過腦電采集模塊采集用戶由于注視由抬頭顯示系統(tǒng)顯示的刺激信息而誘發(fā)出的腦電信號(hào)；通過腦電分析處理模塊分析所述腦電信號(hào)以獲得期望目的地信息；經(jīng)過對(duì)期望目的地信息的多次確認(rèn)，獲得用戶的最終真實(shí)意圖。通過腦電采集模塊采集腦電信號(hào)的步驟包括:通過置于用戶的大腦頭皮上的腦電電極采集腦電信號(hào)，并通過腦電放大器獲得并輸出待處理的腦電信號(hào)。通過腦電分析處理模塊分析所述腦電信號(hào)的步驟包括:第一步，采用雙線程模式記錄數(shù)據(jù)，其中一個(gè)線程記錄刺激閃爍的時(shí)間，在開始閃爍的同時(shí)，另一個(gè)線程記錄通過腦電采集模塊采集的腦電信號(hào)；第二步，如果閃爍持續(xù)預(yù)定輪數(shù)，則對(duì)所采集的腦電信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理；第三步，通過主成分分析法(PCA)對(duì)預(yù)處理之后的腦電信號(hào)進(jìn)行分析，獲得表征目的地的主要腦電信號(hào)特征；第四步，通過線性分類法(LDA)對(duì)所述主要腦電信號(hào)特征進(jìn)行分類，獲得目的地意圖；最后，通過采用第一步至第四步的方法進(jìn)行多次確認(rèn)，獲得用戶的最終真實(shí)意圖。以上5步作為目的地選擇確認(rèn)的一個(gè)周期。對(duì)期望目的地信息的多次確認(rèn)的步驟包括:對(duì)期望目的地信息的3次確認(rèn)，如果3次確認(rèn)中有兩次以上識(shí)別為確認(rèn)，則判斷用戶的最終真實(shí)意圖是期望目的地，否則進(jìn)入下一個(gè)周期的選擇階段。
刺激信息由刺激顯示模塊顯示，刺激的顯示模式是通過抬頭顯示系統(tǒng)的顯示模式實(shí)現(xiàn)，刺激信息包括期望目的地的多個(gè)目的地圖像，所述多個(gè)目的地圖像中的每個(gè)按照一定順序多次閃爍。閃爍持續(xù)的預(yù)定輪數(shù)是10輪。所述預(yù)處理包括濾波處理和數(shù)據(jù)劃分。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種利用上述方法的智能車輛，該智能車輛利用上述方法得到的用戶的最終真實(shí)意圖通過車輛自主控制模塊進(jìn)行自主控制，以到達(dá)目的地。利用上述方法得到的用戶的最終真實(shí)意圖輸出到包括在車輛自主控制模塊中的導(dǎo)航模塊，以將用戶的最終真實(shí)意圖轉(zhuǎn)換成目的地的經(jīng)緯度信息，從而控制智能車輛到達(dá)目的地。


圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)框圖。圖2本發(fā)明的刺激顯示模塊的顯示界面。圖3本發(fā)明刺激顯示模塊的選擇流程。圖4本發(fā)明所需要采集的腦電信號(hào)對(duì)應(yīng)的通道位置。圖5是腦電放大器原理框圖。圖6是腦電信號(hào)的處理流程圖。

圖7是本發(fā)明的目的地選擇方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式該發(fā)明所描述的基于腦電信號(hào)進(jìn)行目的地選擇的方法和利用該方法的智能車輛系統(tǒng)特別適用于行動(dòng)不便者，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)該發(fā)明的基本設(shè)備和原理，進(jìn)一步的擴(kuò)展其他的輔助駕駛系統(tǒng)。本發(fā)明的基本原理是當(dāng)用戶需要對(duì)車輛進(jìn)行控制的時(shí)候，不用通過肢體或者語音動(dòng)作，只需要通過注視刺激顯示模塊101中所要選擇的目的地(如圖2中標(biāo)黑的網(wǎng)格A)，大腦中對(duì)應(yīng)的腦電區(qū)域就會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的P300波形，通過腦電采集模塊102采集對(duì)應(yīng)位置頭皮上的腦電信號(hào)以及通過腦電分析處理模塊103對(duì)采集的腦電信號(hào)進(jìn)行分析處理，獲得用戶的真實(shí)意圖；然后，同樣采用P300模式實(shí)現(xiàn)多次確認(rèn)，實(shí)現(xiàn)意圖的識(shí)別的準(zhǔn)確性提升；最后可以通過信息處理模塊104將用戶意圖發(fā)送給被控制車輛的導(dǎo)航模塊105，由車輛控制器通過導(dǎo)航模塊完成自主駕駛?cè)蝿?wù)。具體地說，如圖7所示，本發(fā)明的方法包括:通過腦電采集模塊102采集用戶由于注視刺激信息而誘發(fā)出的腦電信號(hào)；通過腦電分析處理模塊103分析所述腦電信號(hào)以獲得期望目的地信息；經(jīng)過對(duì)期望目的地信息的多次確認(rèn)，獲得用戶的最終真實(shí)意圖。其中，刺激信息由刺激顯示模塊101顯示，刺激信息包括期望目的地的多個(gè)目的地圖像，所述多個(gè)目的地圖像中的每個(gè)按照一定順序多次閃爍。刺激顯示模塊101將多個(gè)目的地圖像分成網(wǎng)格顯示(如圖2所示，分成6個(gè)網(wǎng)格顯示)，當(dāng)目的地圖像超過刺激顯示模塊101的一個(gè)頁面上的網(wǎng)格數(shù)時(shí)將目的地圖像分成多頁顯示，呈現(xiàn)給用戶(如圖2所示，利用左右翻頁健翻頁，每頁具有相同的網(wǎng)格數(shù))。利用圖3所示的方法確認(rèn)用戶選擇的目的地(稍候?qū)⒚枋?。進(jìn)一步說，通過腦電采集模塊102采集腦電信號(hào)的步驟(對(duì)應(yīng)于圖7的步驟701-703 )包括:通過置于用戶的大腦頭皮上的腦電電極采集腦電信號(hào)，并通過腦電放大器(未示出)獲得并輸出待處理的腦電信號(hào)。通過腦電分析處理模塊103分析所述腦電信號(hào)的步驟(對(duì)應(yīng)于圖7的步驟704-712)包括:第一步，采用雙線程模式記錄數(shù)據(jù)(對(duì)應(yīng)于步驟704)，其中一個(gè)線程記錄刺激閃爍的時(shí)間(對(duì)應(yīng)于步驟705、706)，在開始閃爍的同時(shí)，另一個(gè)線程記錄通過腦電采集模塊102采集的腦電信號(hào)(對(duì)應(yīng)于步驟707、708);第二步(對(duì)應(yīng)于步驟709)，如果閃爍持續(xù)預(yù)定輪數(shù)(例如，10輪)，則對(duì)所采集的腦電信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理(例如，濾波處理和數(shù)據(jù)劃分)；第三步(對(duì)應(yīng)于步驟710)，通過主成分分析法(PCA)對(duì)預(yù)處理之后的腦電信號(hào)進(jìn)行處理，獲得表征目的地的主要腦電信號(hào)特征；第四步(對(duì)應(yīng)于步驟710)，通過線性分類法(LDA)對(duì)所述主要腦電信號(hào)特征進(jìn)行處理，獲得目的地意圖；最后，通過采用第一步至第四步的方法進(jìn)行多次(例如，3次)確認(rèn)，獲得用戶的最終真實(shí)意圖，如果在這3次確認(rèn)中有兩次以上確認(rèn)對(duì)應(yīng)期望目的地信息，則判斷用戶的最終真實(shí)意圖是期望目的地，否則重新進(jìn)入選擇目的地步驟進(jìn)行下一個(gè)周期的選擇和確認(rèn)(對(duì)應(yīng)于步驟711和712)。下面參照?qǐng)D1至圖6描述利用上述方法的智能車輛，該智能車輛的車輛自主控制模塊包括擴(kuò)展型目的地選擇刺激顯示模塊101、腦電信號(hào)采集模塊102、信號(hào)分析處理模塊103、信息處理模塊104、導(dǎo)航模塊105等，以利用上述方法得到的用戶的最終真實(shí)意圖，通過車輛自主控制模塊進(jìn)行自主控制，以到達(dá)目的地。具體地說，當(dāng)用戶注視刺激顯示模塊101時(shí)，誘發(fā)出相應(yīng)的腦電信號(hào)；腦電采集分析系統(tǒng)102通過對(duì)腦電信號(hào)的分析獲得用戶意圖；之后通過中央處理器中存儲(chǔ)的目的地位置信息(經(jīng)緯度)列表，獲得用戶意圖對(duì)應(yīng)的位置，并通過無線傳輸裝置將該信息傳輸給智能車輛導(dǎo)航模塊105，由車輛自主完成到達(dá)目的地的任務(wù)。如圖1所示，一種基于腦電進(jìn)行目的地選擇的智能車輛的整體框圖，包括如下部分。(一)擴(kuò)展型目的地選擇刺激顯示模塊101所述的刺激顯示模塊101可以實(shí)現(xiàn)不同的目的地選擇，并可以根據(jù)用戶的要求，增加新的可選項(xiàng)。然后通過抬頭顯示系統(tǒng)(HUD)的方式，顯示在用戶的前方。該刺激顯示模塊101可以根據(jù)用戶需求進(jìn)行翻頁選擇，進(jìn)而獲得更多的可選擇項(xiàng)。在刺激顯示模塊101上顯示的刺激顯示界面見圖2。該刺激顯示模塊101的功能是構(gòu)建腦-機(jī)接口所需要的刺激信息。對(duì)在刺激顯示模塊101上顯示的刺激信息的選擇流程見圖3。在步驟301中，用戶選擇目的地(如目的地A)，如果在當(dāng)前頁面存在目的地(如目的地A)，則用戶直接選擇目的地而無需通過左右鍵進(jìn)行翻頁選擇；如果在當(dāng)前頁面不存在目的地(如目的地A)，則用戶通過左右鍵進(jìn)行翻頁，直到選擇目的地為止。通過將用戶選擇的目的地轉(zhuǎn)化為具體的刺激信息。并保有上下翻頁和確認(rèn)的刺激信息。在步驟302和303中，當(dāng)用戶在選擇目的地(如:目的地A)或翻頁結(jié)束之后，系統(tǒng)在之后的η次識(shí)別/確認(rèn)過程中，只需要獲得I次以上的“確認(rèn)”識(shí)別，即可將該識(shí)別結(jié)果(如:目的地Α)作為控制命令輸出。擴(kuò)展型目的地選擇刺激顯示模塊101，采用抬頭顯示模式作為最終刺激的顯示模式，可以降低由于刺激材料的顯示造成對(duì)用戶的干擾。

(二)腦電信號(hào)采集模塊102所述的腦電信號(hào)采集模塊102通過置于大腦頭皮上的腦電電極采集獲得腦電信號(hào)，在采集的過程中，用戶通過注視所選擇的目的地(如:目的地A)對(duì)應(yīng)的刺激，以誘發(fā)出對(duì)應(yīng)的腦電信號(hào)，并通過腦電放大器將放大之后的腦電信號(hào)傳輸給腦電分析處理模塊103。腦電信號(hào)采集模塊102的功能是通過腦電電極采集由刺激顯示模塊101誘發(fā)出的腦電信號(hào)，主要通過放置在頭皮的腦電電極實(shí)現(xiàn)，腦電電極采用雙極導(dǎo)聯(lián)的方式。腦電電極具體的位置為國際64導(dǎo)聯(lián)的10-20電極系統(tǒng)的P3，P4, P7, P8, PZ, CZ共6個(gè)位置，見圖4。從便攜實(shí)用角度而言，該智能車輛還設(shè)計(jì)了一款腦電放大器，以放大通過腦電電極采集的腦電信號(hào)，腦電放大器原理框圖如圖5所示。腦電信號(hào)經(jīng)過前置放大(步驟501)、高通濾波(步驟502 )、50Hz陷波(步驟503 )、低通濾波(步驟504 )、后放大(步驟505 )等處理。具體的前置放大器采用BURR-BROWN (BB)公司的INA128放大器，該放大器是一種專門用于生物電信號(hào)采集的軍工產(chǎn)品級(jí)別的集成儀表放大器，具有很高的精度。低通濾波主要去除高頻干擾，同時(shí)對(duì)信號(hào)進(jìn)行中間級(jí)放大100倍，選擇有源低通濾波方式，集成放大器選用通用的0P07。后級(jí)放大電路，采用通用0P07組成的放大結(jié)構(gòu)。(三)信號(hào)分析處理模塊103所述的腦電信號(hào)分析處理模塊103實(shí)現(xiàn)對(duì)目的地的選擇、翻轉(zhuǎn)頁的控制以及確認(rèn)控制，在識(shí)別出結(jié)果之后，通過反復(fù)多次確認(rèn)的腦-機(jī)接口方式提高其準(zhǔn)確性，最終獲得用戶的準(zhǔn)確意圖。在腦電信號(hào)分析處理模塊103中，對(duì)于信號(hào)的處理流程如圖6所示:(I)數(shù)字濾波(步驟602)。對(duì)采集到的腦電信號(hào)(步驟601)進(jìn)行0.53Hz — 15Hz的帶通濾波處理，去除肌電、眼電以及工頻干擾等干擾信息。腦電信號(hào)的頻率主要位于0-50HZ的范圍，而在采集過程中，也必然受到心電、肌電噪聲的干擾，所以，需要對(duì)所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理。這里選用的P300腦電電位主要位于低頻段，故設(shè)計(jì)帶通濾波器，通帶范圍為
`0.53-15Hz。(2)數(shù)據(jù)劃分(步驟603)。利用刺激顯示模塊101記錄的刺激顯示時(shí)間，定位所采集到的腦電信號(hào)對(duì)應(yīng)分割腦電信號(hào)，將各個(gè)刺激開始閃爍之后512ms的數(shù)據(jù)分別存放在相應(yīng)的緩存空間中。(3)利用主成分分析(PCA)提取每個(gè)刺激對(duì)應(yīng)腦電信號(hào)的特征信息(包含有效信息的 95%)。(步驟 604)(4)分類器LDA設(shè)計(jì)(步驟604)。利用線性分析方法(LDA)對(duì)提取的特征進(jìn)行分類，獲得用戶的選擇意圖(或者選擇的目的地)；根據(jù)主成分分析的特征信息，在訓(xùn)練數(shù)據(jù)上，通過LDA方法，求解出最佳的映射參數(shù)。并將該參數(shù)擴(kuò)展到在線檢測(cè)上，對(duì)實(shí)時(shí)的腦電信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)的識(shí)別；(5)當(dāng)用戶選擇出一個(gè)目的地或者翻轉(zhuǎn)頁之后，同樣采用[1]_[4]的過程實(shí)施對(duì)確認(rèn)項(xiàng)的選擇(步驟605)。如果連續(xù)3次(其中有兩次以上被識(shí)別為確認(rèn)，即可被認(rèn)為是確認(rèn))，否則重新進(jìn)入下一個(gè)周期的選擇環(huán)節(jié)直到選擇出目的地并進(jìn)行確認(rèn)位置；如果在選擇階段識(shí)別的結(jié)果并不是用戶的真實(shí)意圖，則用戶需要注視除去“0K”鍵意外的同一個(gè)鍵，以保障獲得較低的確認(rèn)率設(shè)定識(shí)別準(zhǔn)確度為:P ;識(shí)別周期:N每一周期的準(zhǔn)確率:Paccuracy = PX (P3+3XP2X (1-P))
每一周期的錯(cuò)誤率:每一周期的拒判率:P.+.= 1-P -P
L v J 1 rejection x 1 accuracy 1 error因此從總體的識(shí)別過程為:隨著周期(識(shí)別的時(shí)間為NXT (單個(gè)周期所用時(shí)間))的變化，則識(shí)別的準(zhǔn)確率變化為:Pn = Pva + P^ejeItton X Pmacy(以90%的識(shí)別準(zhǔn)確率為例，在連續(xù)3個(gè)周期內(nèi)即可達(dá)到99.8%的成功率，隨著時(shí)間的不斷推移將無限趨近于1-PmOT〈〈0.01%)。(四)信息處理模塊104信息處理模塊104主要是負(fù)`責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的各項(xiàng)信息的存儲(chǔ)和處理，如:腦電信號(hào)的臨時(shí)性存儲(chǔ)、刺激顯示模塊101的刺激信息存儲(chǔ)、以及腦-機(jī)接口識(shí)別結(jié)果存儲(chǔ)和傳輸和所有可選目的地的位置坐標(biāo)信息。(五)導(dǎo)航模塊105導(dǎo)航模塊105負(fù)責(zé)接收用戶選擇目的地的位置信息，并根據(jù)該位置信息，自主導(dǎo)航實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛的實(shí)際控制。導(dǎo)航模塊105接收由信息處理模塊104獲得的用戶意圖以及對(duì)應(yīng)的位置坐標(biāo)，通過將具體地理位置坐標(biāo)作為導(dǎo)航的目標(biāo)，由自主導(dǎo)航系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛的實(shí)際控制。如上所述，利用上述方法的智能車輛和普通車輛相比較，具有無線接收指令系統(tǒng)以及自主導(dǎo)航，自主避障等功能，能夠在目標(biāo)確定的情況下，順利完成到達(dá)目的地的任務(wù)。
權(quán)利要求
1.一種基于腦電控制車輛的方法，所述方法包括: 通過腦電采集模塊采集由于用戶注視抬頭顯示系統(tǒng)顯示的目的地刺激而誘發(fā)的腦電信號(hào); 通過腦電分析處理模塊分析所述腦電信號(hào)以獲得期望目的地信息； 經(jīng)過對(duì)期望目的地信息的多次確認(rèn)，獲得用戶的最終真實(shí)意圖。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，通過腦電采集模塊采集腦電信號(hào)的步驟包括: 通過置于用戶的大腦頭皮上的腦電電極采集腦電信號(hào)，并通過腦電放大器獲得并輸出待處理的腦電信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，通過腦電分析處理模塊分析所述腦電信號(hào)的步驟包括: 第一步，采用雙線程模式記錄數(shù)據(jù)，其中一個(gè)線程記錄刺激閃爍的時(shí)間，在開始閃爍的同時(shí)，另一個(gè)線程記錄通過腦電采集模塊采集的腦電信號(hào)； 第二步，如果閃爍持續(xù)預(yù)定輪數(shù)，則對(duì)所采集的腦電信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理； 第三步，通過主成分分析法對(duì)預(yù)處理之后的腦電信號(hào)進(jìn)行分析，獲得表征目的地的主要腦電信號(hào)特征； 第四步，通過線性分類法對(duì)所述主要腦電信號(hào)特征進(jìn)行分類，獲得目的地意圖； 最后，通過采用第一步至第四步的方法進(jìn)行多次確認(rèn)，獲得用戶的最終真實(shí)意圖。
以上的整個(gè)過程稱為一個(gè)選擇確認(rèn)周期。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，對(duì)期望目的地信息的多次確認(rèn)的步驟包括: 對(duì)期望目的地信息的3次確認(rèn)， 如果在這3次確認(rèn)中有兩次以上確認(rèn)對(duì)應(yīng)期望目的地信息，則判斷用戶的最終真實(shí)意圖為期望目的地；否則本周期的選擇無效，隨進(jìn)入下一個(gè)周期的選擇。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中,刺激信息由刺激顯示模塊顯示,刺激的顯示模式是通過抬頭顯示系統(tǒng)的顯示模式實(shí)現(xiàn)，刺激信息包括期望目的地的多個(gè)預(yù)設(shè)目的地圖像，所述多個(gè)目的地圖像中的每個(gè)按照一定順序多次閃爍。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，閃爍持續(xù)的預(yù)定輪數(shù)是10輪，所述預(yù)處理包括濾波處理和數(shù)據(jù)劃分。
7.一種利用權(quán)利要求1-6的方法的智能車輛，所述智能車輛利用權(quán)利要求1-6的方法得到的用戶的最終真實(shí)意圖，并通過車輛自主控制模塊進(jìn)行自主控制，以到達(dá)目的地。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的智能車輛，其中，利用權(quán)利要求1-6的方法得到的用戶的最終真實(shí)意圖輸出到導(dǎo)航模塊，以將用戶的最終真實(shí)意圖轉(zhuǎn)換成目的地的經(jīng)緯度信息，然后由車輛自主控制模塊控制智能車輛到達(dá)目的地。
全文摘要
本發(fā)明提供一種利用腦電控制車輛的方法和利用該方法實(shí)現(xiàn)目的地選擇的智能車輛，該方法通過采集用戶注視對(duì)應(yīng)目的地刺激時(shí)的腦電信號(hào)，通過分析腦電信號(hào)，識(shí)別出用戶期望到達(dá)的目的地，然后將該目的地發(fā)送給智能車輛的自主導(dǎo)航系統(tǒng)并由其控制車輛移動(dòng)到目的地。本發(fā)明提出的方法不需要任何的肢體運(yùn)動(dòng)和語言，只需要用戶進(jìn)行腦-機(jī)接口的任務(wù)，通過對(duì)腦電信號(hào)的分析獲得命令，實(shí)現(xiàn)智能車輛的移動(dòng)。
文檔編號(hào)A61B5/0484GK103083014SQ20131000574
公開日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2013年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月8日
發(fā)明者畢路拯, 范新安, 李云, 介科, 丁洪生, 羅妮妮 申請(qǐng)人:北京理工大學(xué)