[發(fā)明專利]一種基于便攜式眼電采集裝置的無人機控制系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110067755.3
• 申請日: 2021-01-19
• 公開（公告）號: CN112904893A
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李遠清;丁凌崧;瞿軍
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 謝建華

本發(fā)明公開了一種基于便攜式眼電采集裝置的無人機控制系統(tǒng)，系統(tǒng)包括眼電采集裝置、眼電刺激模塊和無人機模塊，眼電采集裝置由主從機兩部分構(gòu)成，兩者之間采用無線通信方式進行信息傳輸，近距離無線通信方式包括Wi?Fi、Bluetooth、ZigBee和NFC，本發(fā)明的便攜式眼電采集裝置進行無人機的控制，解決了傳統(tǒng)眼電采集設(shè)備不易攜帶、操作復(fù)雜的問題，結(jié)合提出的眼電訓(xùn)練及識別算法可以實現(xiàn)無人機的高效控制；通過眼電信號來控制飛行器，擺脫了傳統(tǒng)的手控方式，既可以通過手控加眼控的模式解決雙手無法同時執(zhí)行多個指令的問題，提升控制的靈活性和多樣性，又可以單純采用眼控的模式造福雙手運動障礙的人群；本系統(tǒng)在飛控領(lǐng)域、助殘領(lǐng)域和教育領(lǐng)域都有廣闊的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于飛控技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于便攜式眼電采集裝置的無人機控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

申請?zhí)枮?01710256131.X的發(fā)明專利設(shè)計了一種基于腦電與眼電的飛行器三維空間目標搜索系統(tǒng)和方法，采用腦電信號和眼電信號相結(jié)合的方式進行飛行器的控制，腦電中的MI(運動想象)信號作為決策子系統(tǒng)而眼電中的眨眼信號作為接口轉(zhuǎn)換子系統(tǒng)，眨眼可以切換垂直和水平的MI任務(wù)接口，進而通過左右手的運動想象行為控制飛行器的左右偏航和垂直升降。該系統(tǒng)的控制模式有較好的控制多樣性和場景適應(yīng)能力，但是控制方式較為復(fù)雜，用戶在使用前需要進行較多的適應(yīng)工作。同時，采用電極帽來采集腦電和眼電信號的方式導(dǎo)致該系統(tǒng)的便攜性較低。

申請?zhí)枮?01710298938.X的發(fā)明專利設(shè)計了一種基于可穿戴顯示器的異步腦控?zé)o人機系統(tǒng)，通過不同頻率的穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)刺激單元來刺激大腦產(chǎn)生SSVEP(穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位)，根據(jù)檢測到的電信號判斷使用者想要執(zhí)行的無人機控制指令，但是人眼長時間注視高頻閃爍界面會引起較大的不適感，極端情況下還可能誘發(fā)癲癇。同時，基于SSVEP的控制系統(tǒng)的響應(yīng)速度也非常有限，無法實現(xiàn)快速控制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于便攜式眼電采集裝置的無人機控制系統(tǒng)，采用便攜式裝置獲取EOG(眼電)信號，相較于傳統(tǒng)的基于電極帽和放大器的眼電采集設(shè)備，具有更優(yōu)的便攜性和舒適度。同時，通過眼電信號來控制無人機在一定程度上解放了用戶的雙手，提高了無人機控制方式的多樣性。眼電采集裝置主從設(shè)備的交互和無人機控制命令的收發(fā)均采用無線通信方式，拓展了系統(tǒng)的控制距離和應(yīng)用場景的適應(yīng)性，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種基于便攜式眼電采集裝置的無人機控制系統(tǒng)，系統(tǒng)包括眼電采集裝置、眼電刺激模塊和無人機模塊，眼電采集裝置由主從機兩部分構(gòu)成，兩者之間采用無線通信方式進行信息傳輸，近距離無線通信方式包括Wi-Fi、Bluetooth、ZigBee和NFC，主從機上電后都需要進行初始化流程，包括時鐘初始化、板載外設(shè)初始化和藍牙的GAP層及GATT層的初始化；接著從機進入廣播狀態(tài)，在2.4GHz頻段的三個廣播信道中發(fā)送廣播包，包含從機的設(shè)備名稱、UUID和設(shè)備地址等信息，而主機則進入掃描狀態(tài)，根據(jù)預(yù)設(shè)的對端特征尋找目標設(shè)備，進而在主從機之間建立連接；從機在與主機建立連接后進入數(shù)據(jù)采集階段，通過高精度的AD芯片和生物電極從用戶的頭部獲取EOG信號，采用的是單極導(dǎo)聯(lián)方式，REF參考電極和RLD右腿驅(qū)動電極均置于耳后，而EOG信號電極置于額頭處，在MCU中設(shè)置10ms的定時器以100Hz的頻率采集數(shù)據(jù)；在MCU中進行預(yù)處理后通過藍牙協(xié)議將數(shù)據(jù)發(fā)送到主機端，主機再將接收到的數(shù)據(jù)通過串口發(fā)送到眼電采集模塊，進而可以根據(jù)實時數(shù)據(jù)繪制眼電波形；