[发明专利]一种用于鸟类户外飞行神经调控的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及电子通讯领域，尤其是一种用于鸟类户外飞行神经调控的装置及方法。

背景技术

生物机器人相对传统机器人具有更好的续航能力，运动更加灵活精细，具有更好的隐蔽性、机动性和复杂环境的适应性。在人员搜救、灾害预警、情报侦察、军事打击等方面具有广阔的应用前景。鸟类具有活动能力强、反应灵敏等优点，最主要的是它具有超强的环境适应能力，持续飞行能力强，负重能力理想，具有极大的研究价值。2000年瑞士苏黎世大学的神经解剖研究中心的Lgor Steiner最早进行了鸟类飞行运动的研究，2007年山东科技大学的苏学成教授实现鸽子室内飞行运动的无线调控。目前鸟类机器人对鸟类飞行进行控制主要依靠射频或者3g网络发送控制信号，但射频传输距离有限，信号受场地限制；而3g模块过大过重，超过鸟类负重能力，导致二者都无法有效控制鸟类户外远距离的飞行运动，影响鸟类机器人研究和利用的深入。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种用于鸟类户外飞行神经调控的装置及方法，

为解决上述技术问题，本发明提供一种用于鸟类户外飞行神经调控的装置，包括GPS模块、主控模块、存储模块、刺激信号模块和电源模块；GPS模块与主控模块相连，接收卫星信号，根据卫星定位信号获取鸟类的定位信息和飞行状态并传送给主控模块；主控模块分别与存储模块和刺激信号模块相连，主控模块接收到GPS模块发送的鸟类飞行状态信息，将目标位置和当前位置信息进行比较，判断是否需要对鸟类大脑进行电刺激，若是，进一步判断需要何种刺激方式，并根据反馈的刺激效果实行进一步刺激，同时发送GPS位置信号和鸟类受刺激方式到存储模块；刺激信号模块根据主控模块发送的刺激指令，输出指定正负脉冲、频率、脉宽、脉冲数的刺激信号，经刺激线发送给刺激电极，刺激鸟类脑部特定区域；存储模块存储鸟类当前位置信息和运动状态，记录鸟类飞行运动的轨迹信息和刺激方式；电源模块与主控模块、GPS模块、存储模块和刺激信号模块分别相连，给各个模块进行供电。

优选的，GPS模块包括接收天线和GPS芯片；接收天线用于接收定位卫星发送的卫星信号；GPS芯片与接收天线相连，将接收到的卫星信号转变成符合NMEA-0813协议要求的数据格式，获取被追踪目标的地理位置信息以及运动信息，将其发送给主控模块。

优选的，主控模块包括STM32F103RBT6芯片以及时钟电路。

优选的，电源模块包括锂电池、稳压电路、负压转换电路、抗干扰电路和保护电路；电源模块包括锂电池、稳压电路、负压转换电路、抗干扰电路和保护电路；由锂电池产生的电压通过抗干扰电路奖励电源之间的耦合干扰，经由RT9193稳压电路产生稳定的3.3V电压为其他电路供电；负压转换电路产生负压提供给减法电路；抗干扰电路降低电源之间的耦合干扰；保护电路用于过压保护，保护元器件。

优选的，存储模块包括TF卡槽、TF卡及配置的上拉电阻；TF卡安装在TF卡槽中，上拉电阻设置在TF卡的4管脚与6管脚之间。

优选的，刺激信号模块包括主控芯片发出的特定频率脉宽的PWM波信号，通过分压产生的低强度刺激信号和电路产生的正负脉冲信号。

一种用于鸟类户外飞行神经调控的方法，包括如下步骤：

(1)将装置固定穿戴于鸟类身上，在无刺激的情况下进行定点归巢放飞实验，记录鸟类归巢的飞行运动轨迹；

(2)将TF卡内的记录的鸟类飞行运动轨迹移至PC端进行轨迹分析，分析鸟类飞行运动的轨迹规律，寻找具有普遍规律的位点；

(3)对鸟类进行电极植入手术，等鸟类修养恢复后，将装置固定在鸟类身上，启动装置，在具有普遍规律的位点，当满足预编程判据条件时，向刺激模块发送相应的刺激信号；

(4)将获取的鸟类飞行调控过程的GPS信息存储至存储模块中，GPS信息包括追踪目标的地理位置、速度、高度、记录时间和刺激方式；

(5)飞行活动结束后，将存储模块中的数据导出到电脑，在Googleearth或者matlab上生成轨迹曲线，分析实验刺激效果或进一步分析实验。

优选的，预编程判据包括位置判据和时间判据。