[發明專利]一種基于腦電信號的無人機緊急狀況檢測方法與系統

在審

• 申請號: 202110447134.8
• 申請日: 2021-04-25
• 公開（公告）號: CN113064493A
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發明（設計）人: 畢路拯;陳威;王佳蓉;費煒杰
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G06F3/01
• 分類號: G06F3/01;G06K9/62;G06N3/08;G06N3/04
• 代理公司: 北京東方盛凡知識產權代理事務所(普通合伙) 11562
• 代理人: 張雪

本發明公開一種基于腦電信號的無人機緊急狀況檢測方法與系統，包括以下步驟：S1、實時采集使用者腦電信號，并且進行初步處理，獲得原始腦電信號；S2、基于所述原始腦電信號，提取電位幅值特征和腦網絡特征；S3、壓縮所述電位幅值特征和所述腦網絡特征，通過正則化線性判別分類器進行分類，判斷是否屬于緊急狀況，是，則輸出懸停指令到無人機。本發明提出一種基于腦電信號的無人機緊急狀況檢測方法與系統，其有利于提高無人機飛行時的安全性，當緊急狀況發生時懸停無人機，防止無人機墜落。

技術領域

本發明涉及人機交互科學、認知神經科學和自動控制領域，特別是涉及一種基于腦電信號的無人機緊急狀況檢測方法與系統。

背景技術

腦-機接口(brain-computer interface,BCI)是不依賴于外周神經和肌肉組織等常規大腦輸出通路的一種信號傳導通道,可以被用于取代、恢復、增強、補充或者改善中樞神經的輸出，從而改變中樞神經與其外部或內部環境之間的持續的相互作用。由于低成本和使用方便等優勢，非侵入式的腦-機接口測量腦電信號的這一方式被廣泛的應用于各個領域，其中就包括腦控機器人領域。

近年來，隨著無人機的發展，由于其靈活度高、體積小、操作要求低、飛行高度高和價格親民等優勢，被廣泛應用于偵察、勘探、救援、消防和航拍等領域，然而在無人機使用過程中，由于操作員操作失誤、自身程序出現錯誤或環境影響等原因，有時會導致無人機失控墜落，輕則導致無人機墜毀，重則墜落致人受傷。

為了能夠讓無人機在遭遇緊急狀況時可以緊急懸空，本發明提出一種基于腦電信號的無人機緊急狀況檢測方法與系統，利用腦機接口技術實時檢測操作員的心理生理應急狀況，從而判斷無人機是否遭遇緊急狀況，從而使無人機系統及時做出懸空的應急操作，避免無人機墜落。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于腦電信號的無人機緊急狀況檢測方法與系統，以解決上述現有技術存在的問題，不需要任何的肢體運動和語言，只需要通過分析操作員在無人機遭遇緊急狀況時的腦電信號，即可判斷出是否需要進行緊急懸停，并通過系統實現緊急狀況下無人機的懸停，提高了無人機飛行時的安全性，防止緊急狀況發生時無人機墜落。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：本發明提供一種基于腦電信號的無人機緊急狀況檢測方法，包括以下步驟：

S1、實時采集使用者腦電信號，并且進行初步處理，獲得原始腦電信號；

S2、基于所述原始腦電信號，提取電位幅值特征和腦網絡特征；

S3、壓縮所述電位幅值特征和所述腦網絡特征，通過正則化線性判別分類器進行分類，判斷是否屬于緊急狀況，是，則輸出懸停指令到無人機。

優選的，所述初步處理包括信號放大和模數轉換。

優選的，所述S1中使用者腦電信號采集使用非侵入式的腦電電極，所述腦電電極置于使用者大腦頭皮上。

優選的，所述S2具體包括：

S21，提取所述腦電信號中的腦電事件誘發電位，獲取所述腦電事件誘發電位的幅值，作為所述電位幅值特征；

S22，計算所述腦電信號中的腦網絡的節點信息，優化節點間的關系，獲得鄰接矩陣，并將所述鄰接矩陣的元素作為所述腦網絡特征。

優選的，所述步驟S21具體包括：

S211，對所述原始腦電信號進行預處理，獲得純凈腦電信號，所述預處理包括帶通濾波，采用獨立成分分析濾除眨眼偽跡以及肌電偽跡，采用共平均參考和基線修正濾除噪音；

S212，檢測所述純凈腦電信號，獲得腦電事件誘發電位獲取腦電事件誘發電位的幅值，作為所述電位幅值特征，輸出到決策子系統。

優選的，所述S22包括：