[發明專利]一種基于腦機接口的載人飛船非接觸式操控方法

有效

• 申請號: 201410358284.1
• 申請日: 2014-07-25
• 公開（公告）號: CN104216515B
• 公開（公告）日: 2017-04-05
• 發明（設計）人: 李鑫;張利劍;李毅拓
• 申請（專利權）人: 北京機械設備研究所
• 主分類號: G06F3/01
• 分類號: G06F3/01
• 代理公司: 中國航天科工集團公司專利中心11024
• 代理人: 岳潔菱

1.一種基于腦機接口的空間非接觸式操控方法，其特征在于具體步驟為：

第一步??搭建基于腦機接口的空間非接觸式操控系統

基于腦機接口的空間非接觸式操控系統，包括：腦電信號采集器（1）、腦電放大器（2）、計算機（3）、信號特征提取模塊（4）、信號特征分類模塊（5）、顯示模塊（6）、輸出指令判斷模塊（7）和指令輸出模塊（8）；所述腦電信號采集器（1），包括：腦電極帽與數據線；

信號特征提取模塊（4）的功能為：對濾波后的腦電信號基頻和倍頻處的值進行加權求和作為信號特征；信號特征分類模塊（5）的功能為：通過設定的閾值對信號特征進行分類辨識；顯示模塊（6）的功能為：顯示航天員腦電信號以及指令輸出值；輸出指令判斷模塊（7）的功能為：根據顯示模塊（6）顯示的輸出值，通過選擇按鈕對分類辨識的信號所對應的指令正確性進行判斷和選擇；指令輸出模塊（8）的功能為：對選擇后的指令進行輸出；

腦電極帽的電極與航天員的頭皮接觸；腦電極帽與腦電放大器（2）通過數據線連接，腦電放大器（2）與計算機（3）通過數據線連接，信號特征提取模塊（4）、信號特征分類模塊（5）、顯示模塊（6）、輸出指令判斷模塊（7）置于計算機（3）中；

第二步??設置LED指令鍵的閃爍頻率

將20個相鄰LED指令鍵設置為一組；每個LED指令鍵都有不同頻率的LED閃爍，并將LED指令鍵作為視覺刺激器，每組LED指令鍵的閃爍頻率設置為6-15.5Hz，每個LED指令鍵頻率間隔0.5Hz，并且設置相鄰LED指令鍵頻率差值高于2Hz，保證識別準確率；

第三步??航天員腦電信號采集及預處理

航天員帶上腦電極帽，并在腦電極帽枕部13個電極T7、C3、Cz、C4、T8、P7、P3、Pz、P4、P8、O1、Oz和O2處打入導電膏；將目光和注意力集中在需要指令輸出所對應的LED指令鍵上；通過電極帽對航天員的腦電信號采集，從腦電極帽采集的腦電信號通過數據線傳送到腦電放大器（2）中，利用帶通濾波器去除5-30Hz之外的頻率；利用陷波濾波器去除工頻50Hz；通過腦電放大器（2）對腦電信號的電壓幅值進行放大；

第四步??腦電信號特征提取

腦電信號通過預處理與放大后，進行快速傅里葉變換；在閃爍頻率的基頻和倍頻處出現峰值，這些峰值代表了信號特征；各個刺激頻率的基頻和倍頻處的值進行加權求和，作為信號特征提取的特征值；

第五步??腦電信號特征分類

在信號特征分類模塊（5）中設置閾值，若超過閾值的信號特征個數為0、1或2，則降低閾值，直到有三個信號特征值超過閾值，取這三個信號特征值作為輸出判斷的備選；若特征值超過閾值的個數大于或等于3個，則取特征值最大的3個信號特征；

第六步??輸出指令判斷模塊（7）確定正確指令

將分類后的信號特征在顯示模塊（6）上顯示，并且根據特征值的大小依次設定所對應指令鍵的優選級別，航天員根據優選級別對正確輸出指令進行確定；

第七步??指令輸出模塊（8）輸出指令?

通過顯示模塊（6）確定選擇所對應的指令健作為輸出指令，利用確認按鈕進行指令確認，從而進行指令輸出；

至此完成了基于腦機接口的空間非接觸式操控。