[发明专利]一种基于可穿戴显示器的异步式脑控无人机系统

说明书

技术领域

本发明属于生物医学工程及自动控制交叉技术领域，具体地，涉及一种稳态视觉诱发电位呈现方式和基于此的脑机接口异步式控制无人机飞行系统，尤其是一种基于可穿戴显示器的异步式脑控无人机系统。

背景技术

脑机接口是一种不依赖外部肌肉即可实现人与外界交互的技术。可以帮助不便行动、瘫痪、中风患者重新建立与外部世界的联系，表达自己的意愿，辅助日常生活，异步式脑机接口令系统跟随患者的意愿表达，而不是患者跟随系统的命令，具有很大的使用价值和发展前景。常用的脑电模式有运动想象、稳态视觉诱发电位、P300等。

稳态视觉诱发电位是当人眼接受一定频率的视觉刺激时，大脑枕叶区被诱发产生与刺激频率相同或成倍频关系的响应信号，该信号即可被识别并转换成相应的控制指令用来控制外部设备。基于稳态视觉诱发电位的脑机接口系统由于其稳定性、极少的训练、可提供的控制指令多以及只需简单的数据处理方法即可实现较高的信息传输率等优点被广泛研究，现有的基于稳态视觉诱发电位的脑机接口系统通常采用LED板/LCD/CRT屏幕作为视觉刺激的呈现手段，造成整体系统显得十分臃肿，不便于携带，给使用者的操作感受也不够沉浸，对系统的实用性造成了不良影响。

无人机作为当下的一个研究热点，以及在实用性上巨大的潜力被广泛研究，尤其当无人机搭载一些外部设备例如机械臂、摄像头、各类操纵装置等，它将为行动不便的人群带来很大的帮助，满足行动不便人群的许多远程操作的生活需求，例如出门探路，买菜，运东西。但现有的无人机一般采用遥控器或飞行地面软件的方式，对手脚行动不便的人来说并不易用，而他们往往比健全人有更迫切的需求。

东南大学的“基于稳态视觉诱发电位的无人机操控方法”以及中国计量学院的“一种基于稳态视觉诱发电位的飞行器控制装置”分别提出了使用稳态视觉诱发电位控制无人机飞行的方法和装置，但其中视觉刺激单元仍位于使用者正前方一定距离处，影响了使用者的参与感；另外，使用者在控制某一方向飞行过程中，需要持续注视该方块，由于稳态视觉诱发刺激单元本身会给使用者带来疲劳感，长时间注视将给使用者带来很强的闪烁感和疲劳感，降低了系统的易用性和使用者对系统的认可度，久而久之，使用者将越来越不愿意使用系统。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足，本发明旨在提供一种基于可穿戴显示器的异步式稳态视觉诱发电位脑控无人机系统，以有效提高系统的便携性，以及降低使用者的疲劳感和操作负担，以最终提高系统的实用性。

本发明具体采用以下技术方案解决上述技术问题。

一种基于可穿戴显示器的异步式脑控无人机系统，包括可穿戴显示器以及搭载于可穿戴显示器上的稳态视觉诱发刺激单元、脑电信号采集单元以及脑电信号处理单元；其中：

所述稳态视觉诱发刺激单元通过视觉刺激诱发生成脑电信号；

所述脑电信号采集单元用于采集脑电信号并发送至脑电信号处理单元进行实时处理设别，并将识别结果发送至无人机。

优选地，所述稳态视觉诱发刺激单元包括多个具有不同闪烁频率的视觉刺激子单元。

优选地，多个视觉刺激子单元分别为：向前子单元、向上子单元、向下子单元、左转子单元和右转子单元，相应地，每一个视觉刺激子单元分别对应于向前、向上、向下、左转、右转控制指令。

优选地，向后控制指令通过连续的向前、向上、向下、左转和/或右转控制指令实现。

优选地，所述向前子单元、左转子单元、右转子单元、向上子单元和向下子单元的闪烁频率分别为10.7Hz、9.37Hz、8.33Hz、12.5Hz和7.5Hz。

优选地，所述脑电信号采集单元包括便携式脑电采集设备和无线传输模块；其中：

所述便携式脑电采集设备为能够采集大脑皮层枕区产生的脑电信号的任意通道数的脑电采集设备，用于采集脑电信号；

所述无线传输模块用于将采集到的脑电信号发送至脑电信号处理单元。

优选地，所述脑电信号处理单元包括分类处理模块和分类识别模块；其中：

所述分类处理模块用于对接收到的脑电信号进行特征提取及分类；

所述分类识别模块用于对分类后的脑电信号进行识别，得到的识别结果发送至无人机。

优选地，所述分类处理模块采用典型相关分析方法进行特征提取及分类。

优选地，分类处理模块对脑电信号分类为：空闲态和工作态；其中：

当使用者注视稳态视觉诱发刺激单元，其脑电信号被分类为工作态；