[發明專利]一種無人設備控制系統和方法

有效

• 申請號: 201910979326.6
• 申請日: 2019-10-15
• 公開（公告）號: CN110824979B
• 公開（公告）日: 2020-11-17
• 發明（設計）人: 王春慧;江京;印二威;鄧寶松;閆野
• 申請（專利權）人: 中國航天員科研訓練中心;中國人民解放軍軍事科學院國防科技創新研究院
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 北京辰權知識產權代理有限公司 11619
• 代理人: 劉廣達

1.一種無人設備控制系統，其特征在于，包括：

交互模塊，用于顯示控制選項或模式識別結果，將事件時刻發送至腦電波采集模塊；

腦電波采集模塊，用于采集腦電波信號，與事件時刻進行同步，得到數字信號，發送至處理模塊；

處理模塊，用于對數字信號進行預處理、提取特征、模式識別后，發送特征和模式識別結果至監督模塊；

監督模塊，用于對腦控能力進行監測或糾錯，根據特征計算腦控置信度或糾錯結果，發送模式識別結果至交互模塊或發送控制命令至無人設備；所述監督模塊包括：腦控能力監測單元，用于根據接收到的刺激特征，判斷用戶的腦控置信度，若腦控置信度大于等于置信閾值，則發送模式識別結果至交互模塊；自動糾錯單元，用于根據反饋特征和模式識別結果，生成糾錯結果或控制命令，發送糾錯結果至交互模塊或發送控制命令至無人設備；

其中，腦控置信度的具體計算步驟如下：

①腦控能力監測單元從處理模塊中得到刺激呈現開始后的腦電頻域成分中所有刺激頻率的特征值，以及反饋呈現后腦電時域成分的特征值；

②通過判斷穩態視覺誘發電位特征值最大值所對應的刺激是目標的腦控置信度S是否超過置信閾值K，來確定用戶當前的腦控能力是否可以可靠地輸出模式識別結果，此時計算出的置信度代表用于當前的腦控能力；若其值大于閾值，則輸出識別結果；否則，返回刺激呈現部分，繼續采集腦電波信號；所述刺激是目標的腦控置信度S計算公式如下：

式中，A_m為各刺激頻率處特征值最大值所對應的刺激，特征值最大的刺激為目標，因此A_m表示通過算法所識別和預測出的目標，X＝[x₁,x₂,…,x_N]為各刺激頻率處的特征值，N為刺激的數目，P表示概率；由于無任何先驗信息的情況下，各刺激為目標的概率相等，且各刺激為目標相互獨立；因此：

③通過離線實驗建立目標和非目標所對應的特征值的概率分布，由于目標識別時，將特征值最大的刺激識別為目標，其余刺激識別為非目標，因此利用每個試次最大特征值建立目標的概率分布，其余特征值建立非目標的概率分布，其中，每個試次表示每個刺激呈現之后下個刺激呈現之前的實驗數據；假設各個刺激為目標的事件獨立且各刺激的特征值服從高斯分布；則目標和非目標特征值的概率密度函數服從正態分布，可以表示為：

式中，x^T和x^NT分別為目標和非目標的特征值，μ和σ為均值和標準差，符號～表示服從某個分布，在此表示x^T服從分布，x^NT服從分布；那么對于某刺激是目標或者非目標的概率就可以表示為相應分布的累積概率密度函數其中f(x)為概率密度函數；

④根據計算出特征值最大值所對應的刺激是目標的腦控置信度S。

2.如權利要求1所述的控制系統，其特征在于，所述交互模塊包括：

視覺刺激單元，用于根據顯示指令生成控制選項和/或確認信息，發送至顯示單元；

結果反饋單元，用于根據模式識別結果或糾錯結果，生成顯示指令，發送至視覺刺激單元；

事件發生單元，用于將視覺刺激單元發送控制選項和/或確認信息至顯示單元的事件時刻發送至腦電波采集模塊。

3.如權利要求1所述的控制系統，其特征在于，所述腦電波采集模塊包括：

電極單元，用于采集用戶的腦電波信號；

放大單元，用于對腦電波信號進行放大，發送至同步單元；

同步單元，用于將事件時刻與放大后的腦電波信號進行同步，將同步好的腦電波信號發送至模數轉換單元；

模數轉換單元，用于對同步后的腦電波信號進行模數轉換，得到數字信號；

數據發送單元，用于將所述數字信號發送至信號處理模塊。

4.如權利要求1所述的控制系統，其特征在于，所述處理模塊，包括：

預處理單元，用于對數字信號進行采樣、濾波和去除噪聲處理后，發送至特征提取單元；

特征提取單元，用于根據數字信號中同步的事件時刻，提取數字信號的特征，得到刺激特征或反饋特征，發送至模式識別單元和監督模塊；

模式識別單元，用于計算所述刺激特征或反饋特征的得分，得到模式識別結果，發送至監督模塊。