[发明专利]适用于不同脑机接口类型的脑控车辆系统建模与仿真方法

说明书

本发明涉及一种适用于不同脑机接口类型的脑控车辆系统建模与仿真方法，脑控车辆系统通过对实际的道路信息和车辆信息进行建模及计算，得出期望的方向盘转角和踏板开度，脑控驾驶员根据期望数值产生脑电波控制信号，通过脑机接口将脑电波信号转化为车辆控制指令，脑控车辆系统将控制指令经过再次分析，转化为实际施加给车辆的方向盘转角和踏板开度，完成车辆的运行；本发明为脑控车辆的研究提供一个平台，适用于不同类型的脑机接口，既能有效反映脑控车辆的方向与速度综合控制情况，也有助于研究脑控车辆的动力学特性。

技术领域

本发明涉及一种适用于不同脑机接口类型的脑控车辆系统建模与仿真方法，属于BCI领域以及计算机辅助设计领域。

背景技术

随着BCI技术的不断推进和日渐成熟，其应用对象也日益增多，脑控车辆则是其中一种，脑控车辆在军事、民用、娱乐方面均有重大应用价值，不仅提高了残疾人的行动能力，同时也为无人驾驶辅助控制提供了新思路，根据不同类型的脑电信号划分脑机接口类型，目前被广泛应用的脑电信号主要有三种：P300诱发电位、稳态视觉诱发电位、ERD/ERS(事件相关去同步电位/事件相关同步电位)。

经对现有技术文献的检索发现，目前国内外对脑控车辆的研究尚处于初步阶段，大多都是直接应用脑机接口去控制车辆，只是验证了脑控驾驶的可行性，没有从车辆的角度去研究，缺少对脑控车辆动力学特性的研究，而且多局限于对脑控车辆方向控制的研究上，鲜少考虑脑控车辆的速度控制，如何为脑控车辆提供一个平台，适用于不同类型的脑机接口，既能对方向与速度进行综合控制，也有助于研究脑控车辆的动力学特性，成为亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明提供一种适用于不同脑机接口类型的脑控车辆系统建模与仿真方法，为脑控车辆的研究提供一个平台，适用于不同类型的脑机接口，既能有效反映脑控车辆的方向与速度综合控制情况，也有助于研究脑控车辆的动力学特性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种适用于不同脑机接口类型的脑控车辆系统建模与仿真方法，脑控车辆系统通过对实际的道路信息和车辆信息进行建模及计算，得出期望的方向盘转角和踏板开度，脑控驾驶员根据期望数值产生脑电波控制信号，通过脑机接口将脑电波信号转化为车辆控制指令，脑控车辆系统将控制指令经过再次分析，转化为实际施加给车辆的方向盘转角和踏板开度，完成车辆的运行；

作为本发明的进一步优选，具体包括如下步骤：

第一步，对不同脑机接口类型的脑控车辆系统进行模块分解；

第二步，对分解后的每一模块确定建模方法；

第三步，基于Matlab/Simulink软件和Carsim软件将分解后的各模块整合为一体，形成整合后的脑控车辆系统；

第四步，对整合后的脑控车辆系统进行参数设定；

第五步，对整合后的脑控车辆系统进行仿真，并对结果进行分析；

作为本发明的进一步优选，

前述第一步中，对不同脑机接口类型的脑控车辆系统进行模块分解，分解为脑控驾驶员模块、脑电信号生成模块、脑机接口模块、控制模块、电机模块以及车辆模块；

前述第二步中，脑控驾驶员模块为速度与方向综合控制脑控驾驶员模型，脑电信号生成模块根据该模块的输入与输出确定，脑机接口模块根据脑机接口的性能确定，控制模块根据每一次控制指令对应的方向盘转角和踏板开度的增量确定，电机模块根据其传递函数确定，车辆模块由Carsim软件确定；

前述第三步中，在Simulink软件中搭建各模块，并将Carsim软件中的车辆模型发送至Simulink软件中；