四轴无人机飞行控制的多模态脑机接口技术

作     者：周淳 杨朝旭 荣海军 ZHOU Chun;YANG Zhaoxu;RONG Haijun

作者机构：西安交通大学机械结构强度与振动国家重点实验室陕西西安710049 西安交通大学航天航空学院陕西西安710049 

基　　金：国家自然科学基金资助(12002254) 陕西省自然科学基金资助(2020JM-072) 

出 版 物：《飞行力学》 (Flight Dynamics)

年 卷 期：2021年第39卷第4期

页      码：81-87页

摘      要：提出一种面向四轴无人机飞行控制的多模态脑机接口系统,利用有限状态机将自发的脑电图信号转化为命令,以控制四轴无人机在空间飞行。首先,针对传统固定窗口对有效信号割裂的问题,通过滑动窗口计算脑电图O2通道信号的方差来确定睁闭眼状态,并利用脑电图Fp2通道中的眼电伪迹快速计算眨眼次数,以此识别用户是否正在刻意眨眼,避免了用户自然眨眼对系统的影响,同时保证了系统的舒适度。然后,为了解决控制命令与必要飞行模式数量不相等的问题,设计有限状态机实现只通过两种不同类型的脑电信号对四轴无人机起飞、降落、悬停、旋转和前进等多种飞行模式的控制。最后,确立试验范式并开展相关试验,结果表明飞行任务的成功率达到91%,证明了该脑机接口系统对四轴无人机控制的有效性和可靠性。

主 题 词：多模态脑机接口 有限状态机 四轴无人机 飞行控制 睁闭眼 

学科分类：08[工学] 081105[081105] 082503[082503] 0825[工学-环境科学与工程类] 0811[工学-水利类] 

D　O　I：10.13645/j.cnki.f.d.20210611.010

馆 藏 号：203104673...