[发明专利]一种面向扑翼飞行器的多模态控制系统

说明书

本发明公开了一种面向扑翼飞行器的多模态控制系统，包括多模态信号同步采集模块、多模态信号处理模块以及搭载在受控扑翼飞行器上的机载扑翼飞行器控制模块；其中，多模态信号同步采集模块用于捕获操控者发出的多模态操控信号并将捕获的多模态操控信号发送至多模态信号处理模块；多模态信号处理模块用于基于多模态操控信号中的至少一种信号，生成控制指令，并将控制指令发送至机载扑翼飞行器控制模块；机载扑翼飞行器控制模块用于根据控制指令控制受控扑翼飞行器的飞行状态，使得受控扑翼飞行器按照操控者的意愿执行相应的飞行动作。本发明可以兼顾飞行控制的稳定性、智能性和舒适性。

技术领域

本发明涉及仿生扑翼飞行器控制技术领域，特别涉及一种面向扑翼飞行器的多模态控制系统。

背景技术

二十世纪以来，脑-机接口作为新兴的人机交互模式被逐渐研究开发，这一根据人的意志自由控制外围设备的新型交互方式在无人机控制领域也被应用，但是目前的控制方式主要是脑电单独控制无人机或者脑电和肌电信号结合控制无人机，这种只利用脑电信号或肌电信号进行无人机控制的方法稳定性低，很容易受外部环境的干扰，造成信号识别率低，控制效果差。

仿生扑翼飞行器是一种新型的无人飞行器，与传统旋翼和固定翼飞机相比，仿生扑翼飞行器飞行效率更高，灵活性也更好，适合执行更长时间、更远距离的飞行任务，其仿生的外形使其有更好的隐蔽性，在民用和国防军事领域有着非常广泛的应用前景，目前仿生扑翼飞行器大多采用遥控器手动进行飞行控制，控制方式单一，长时间的手动遥控容易产生疲劳，并且对操控者有很强的约束性，操控者必须全神贯注进行手动遥控，无法进行其他工作；另外，仿生扑翼飞行器的驱动与其他飞行器不同，其空气动力更为复杂，控制难度更大，仅利用脑电和肌电信号很难保证起飞-高空飞行-降落这一整个飞行过程的准确控制。

发明内容

本发明提供了一种面向扑翼飞行器的多模态控制系统，以解决现有的扑翼飞行器控制方法所存在的控制方式单一，操控者容易产生疲劳，对操控者有很强的约束性，以及控制准确度及舒适性不够高的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：

一种面向扑翼飞行器的多模态控制系统，所述面向扑翼飞行器的多模态控制系统包括：多模态信号同步采集模块、多模态信号处理模块，以及搭载在受控扑翼飞行器上的机载扑翼飞行器控制模块；其中，

所述多模态信号同步采集模块用于捕获操控者发出的多模态操控信号，并将捕获的多模态操控信号发送至所述多模态信号处理模块；其中，所述多模态操控信号包括操控者通过运动想象产生的脑电信号、操控者通过眼部运动产生的眼动信号、操控者通过改变头部姿态产生的头动信号和操控者的手动操控信号；

所述多模态信号处理模块用于基于所述多模态操控信号中的至少一种信号，生成控制指令，并将所述控制指令发送至所述机载扑翼飞行器控制模块；

所述机载扑翼飞行器控制模块用于根据所述控制指令控制受控扑翼飞行器的飞行状态，使得所述受控扑翼飞行器按照操控者的意愿执行相应的飞行动作。

进一步地，所述机载扑翼飞行器控制模块还用于采集所述受控扑翼飞行器的飞行状态信息，并将采集的飞行状态信息发送至所述多模态信号处理模块，由所述多模态信号处理模块以可视化的方式向操控者展示所述受控扑翼飞行器当前的飞行状态。

进一步地，所述飞行状态信息包括受控扑翼飞行器的飞行姿态和飞行高度。

进一步地，所述多模态信号处理模块用于根据所述飞行状态信息生成实时姿态及高度曲线。

进一步地，所述多模态信号同步采集模块包括Emotiv脑电设备、姿态传感器和航模遥控器；

所述Emotiv脑电设备佩戴于操控者的头部，用于采集操控者的脑电信号和眼动信号，并将采集的脑电信号和眼动信号发送至所述多模态信号处理模块；