一種基于穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位的飛行器控制裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及了一種飛控裝置，尤其是涉及了一種基于穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位的飛 行器控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 腦-機(jī)接口（Brain-computer interface, BCI)，是一種不依賴于大腦外周神經(jīng) 與肌肉正常輸出通道的通訊控制裝置。它通過采集和分析人腦生物電信號，在人腦與計(jì) 算機(jī)或其它電子設(shè)備之間建立起直接交流和控制的通道，這樣人就可以通過大腦來表達(dá) 意愿或者操縱設(shè)備，而不需要語言或者額外的肢體動(dòng)作。通常BCI系統(tǒng)主要對P300信 號、運(yùn)動(dòng)想象（Motor imagery，MI)和穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位（Steady-state visual evoked potentials, SSVEP)進(jìn)行研究。
[0003] 穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位（Steady-state visual evoked potentials, SSVEP)是指，當(dāng) 視覺的刺激頻率大于6Hz時(shí)，各次刺激引起的瞬態(tài)視覺誘發(fā)電位在時(shí)間上發(fā)生重疊，人的 大腦的視覺皮層會產(chǎn)生一個(gè)連續(xù)與刺激頻率的基頻或者二倍頻有關(guān)的一個(gè)響應(yīng)，這個(gè)響應(yīng) 被稱為穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位。
[0004] 相比于其他BCI系統(tǒng)，基于SSVEP的BCI系統(tǒng)具有如下優(yōu)點(diǎn)：
[0005] (1)無需對被試者進(jìn)行訓(xùn)練，實(shí)驗(yàn)簡單，適應(yīng)性強(qiáng)，可以針對不同年齡、性別以及種 族的人群進(jìn)行試用。
[0006] (2)具有明顯的周期性與節(jié)律同化現(xiàn)象。此現(xiàn)象表現(xiàn)為在被試的腦電頻譜分析中， 相應(yīng)的刺激頻率的基頻和倍頻處有很大幅度的峰值。因此SSVEP集中在特定的頻率上，它 的這一特點(diǎn)簡化了 BCI的特征提取方法。
[0007] (3)具有較高信息的傳輸速率，達(dá)到使用目的。
[0008] (4) SSVEP具有較高的信噪比，需要的電極少，具有很強(qiáng)的可操作性。
[0009] 目前，對于無人機(jī)的操控一般采用遙控器，該種方式只適用于一般人群，一些殘障 人士很難實(shí)現(xiàn)對無人機(jī)的操控，并且這種方式缺少對飛行器控制的有效補(bǔ)償器，不能充分 發(fā)揮其主動(dòng)性。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0010] 為了解決【背景技術(shù)】中存在的問題，本實(shí)用新型提供了一種基于穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位 的飛行器控制裝置，具體是采集操作人員注視不同閃爍頻率刺激下的腦電信號，通過分析 不同頻率刺激下的腦電信號的特征，判斷操作人員注視的為哪一個(gè)頻率的閃爍，對此控制 飛行器的運(yùn)動(dòng)控制，將認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域和信息技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行結(jié)合，實(shí)現(xiàn)飛行器的自動(dòng)控 制，本實(shí)用新型方法具有更高的普遍性。
[0011] 本實(shí)用新型通過如下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0012] 本實(shí)用新型包括依次連接的視覺刺激顯示屏、便攜式腦電采集設(shè)備、信號處理模 塊、無線傳輸模塊和飛行器控制模塊，飛行器控制模塊安裝在飛行器上，視覺刺激顯示屏、 便攜式腦電采集設(shè)備和信號處理模塊均安裝在地面，視覺刺激顯示屏上顯示有六個(gè)閃爍圖 塊，六個(gè)閃爍圖塊的閃爍頻率均不同，便攜式腦電采集設(shè)備被佩戴在操作人員的頭部，用于 采集操作人員注視視覺刺激顯示屏?xí)r產(chǎn)生的腦電信號；便攜式腦電采集設(shè)備包含采集模 塊、放大模塊、濾波模塊和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，采集模塊采集操作人員頭部的腦電信號后依次經(jīng) 放大模塊、濾波模塊和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，再經(jīng)無線傳輸模塊傳送給信號處理模塊，信號處理模 塊將腦電信號分析處理后傳輸?shù)斤w行器控制模塊，飛行器控制模塊發(fā)出飛行控制信號控制 飛行器的運(yùn)動(dòng)。
[0013] 所述的六個(gè)的閃爍圖塊分別對應(yīng)于飛行器的向上、向下、向左、向右、向前和向后 六種運(yùn)動(dòng)。
[0014] 所述的信號處理模塊可采用計(jì)算機(jī)，具體實(shí)施中可采用計(jì)算機(jī)構(gòu)建信號處理軟件 進(jìn)行處理。
[0015] 所述的便攜式腦電采集設(shè)備具有14導(dǎo)，按照國際標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)聯(lián)10-20參考系統(tǒng)佩戴。
[0016] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果在于：
[0017] 現(xiàn)有飛行器的控制裝置中，尚未存在基于SSVEP控制的相關(guān)技術(shù)，因此本實(shí)用新 型是一個(gè)全新的方向，也為腦機(jī)接口的應(yīng)用提供了新的領(lǐng)域。
[0018] 本實(shí)用新型可根據(jù)操作人員的控制意圖實(shí)現(xiàn)對飛行器向上、向下、向左、向右、向 前和向后六種運(yùn)動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)了飛行器的靈活控制，增加了飛行器控制的實(shí)用性能。
[0019] 本實(shí)用新型不僅對飛行器的控制方式提供了一種新的方法，更重要的是也開拓了 BCI應(yīng)用新的領(lǐng)域。同時(shí)針對于一些殘障人士來說，操作手柄相當(dāng)困難，本實(shí)用新型對飛行 器的控制方法可以有效補(bǔ)償器不足，充分發(fā)揮其主動(dòng)性。
【附圖說明】
[0020] 圖1為本實(shí)用新型系統(tǒng)的總體連接框圖。
[0021] 圖2為本實(shí)用新型的信號處理流程圖。
[0022] 圖3為本實(shí)用新型視覺刺激顯示屏的閃爍圖塊示意圖。
[0023] 圖4為實(shí)施例便攜式腦電采集設(shè)備中的電極在頭皮上的放置位置圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 以下將參照附圖，對本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)例進(jìn)行詳細(xì)的描述。應(yīng)當(dāng)理解，優(yōu)選實(shí)施 例僅為了說明本實(shí)用新型，而不是為了限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
[0025] 本實(shí)用新型的基本原理是操作人員要控制飛行器的向上、向下、向左、向右、向前 和向后六種動(dòng)作時(shí)，不用進(jìn)行任何肢體動(dòng)作和語言，只需要眼睛注視著視覺刺激顯示屏上 相對應(yīng)的動(dòng)作信號閃爍圖塊，人的大腦就會產(chǎn)生相對應(yīng)的SSVEP信號，筆記本接收該信號 并對此信號進(jìn)行頻域分析，識別出產(chǎn)生SSVEP信號的刺激頻率，刺激頻率與視覺刺激顯示 屏上所提供的頻率在相近范圍內(nèi)，則輸出對應(yīng)的控制信號給飛行器控制器，從而實(shí)現(xiàn)對飛 行器的控制。
[0026] 本實(shí)用新型的實(shí)施例及其具體過程如下：
[0027] 如圖3所示，視覺刺激顯示屏的背景色為黑色，界面上共有6個(gè)按不同頻率閃爍的 圖片，操作人員注視不同的閃爍圖塊會產(chǎn)生不同的SSVEP信號。其中"Up/上"表示飛行器 向上運(yùn)動(dòng)，"Down/下"表示飛行器向下運(yùn)動(dòng)，" Lef t/左"表示飛行器向左運(yùn)動(dòng)，" Right/右" 表示飛行器向右運(yùn)動(dòng)，"Front/前"表示飛行器前進(jìn)，"Back/后"表示飛行器后退。操作人 員根據(jù)自己的控制意圖，注視對應(yīng)的閃爍圖塊實(shí)現(xiàn)對飛行器的動(dòng)作控制。
[0028] 本實(shí)用新型使用能夠采集大腦皮層枕區(qū)產(chǎn)生的SSVEP信號的任意通道數(shù)的腦電 信號采集設(shè)備。本實(shí)施例采用的便攜式腦電采集設(shè)備為Emotiv Epoc，它有14個(gè)腦電采集 通道和2個(gè)參考電極，按照國際標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)聯(lián)10-20參考系統(tǒng)放置。而且Emotiv Epoc具有14 位的模數(shù)