[发明专利]一种利用脑电控制车辆的方法和利用该方法的智能车辆

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用脑电控制车辆的方法和利用该方法的智能车辆。具体是指，利用脑电波进行目的地选择的方法和利用该方法进行控制的智能车辆，该智能车辆（尤其是智能车辆的控制系统）通过传感器等采集与用户注视目的地刺激时的脑电信号，通过分析脑电信号，识别出用户的意图，然后将用户所选择的目的地信息发送给智能车辆的自主导航系统，并由此控制智能车辆移动到达目的地。本发明提出的方法不需要任何的肢体运动和语言，只需要用户进行脑-机接口的任务，通过对对应脑电信号的分析获得命令，实现智能车辆的移动。本发明属于认知神经科学、信息技术领域和自动控制领域的综合应用。

背景技术

对于肢体运动障碍的患者而言，能够到室外进行运动成为这些患者的一种梦想。在现有的助残车辆中，主要以轮椅（代步车）为主。普通的轮椅需要有外力推动轮椅进行移动，或者通过轮椅使用者自身转动轮椅的双轮进行移动；而智能轮椅以电动轮椅为基础，在传统的电动轮椅的基础上，增加了各种计算控制单元，传感检测单元等智能设备，通过计算控制单元将手柄控制电压的变化信号传输给电机，实现对智能轮椅的控制。然而对于四肢均不能有效操作的高位截瘫患者而言，操作手柄也是一件很困难的事情。因此研究者根据不同的人群，研发出不同的适合各种人群的智能轮椅，如：适合肢体能动性比较好的人群的操作杆控制、按键控制等方式，适合肢体能动性比较差的人群的语音控制、肌电信号控制以及脑电控制等方式。

基于脑电的控制方式，直接建立了人大脑和被控物理设备（例如智能轮椅）之间的沟通，能够将用户的意图直接通过大脑传递给运动控制单元。实现完全不通过肢体运动或其它身体运动的对外界物理设备的控制。能够满足肢体严重运动障碍者移动的需求。但是现有的各种智能辅助移动设备，均以电动轮椅为基础。而轮椅在速度以及活动范围方面严重受限，这样也就造成用户的活动范围只能局限于轮椅的活动范围，无法进一步的扩大用户的自理能力和活动空间。

车辆作为一个高速运行的载人移动设备，在活动的范围和速度方面都远远的优于轮椅。但是对于肢体障碍者而言，车辆的控制是一个远比轮椅控制复杂的多的过程。对于对车辆的控制，在速度和安全性方面的要求要远远的高于轮椅等低速运行的辅助移动设备。脑-机接口技术在实时性和准确性方面的局限，是无法完全的满足高速和安全的要求。如何依据脑-控轮椅的方式，实现通过脑电对车辆的控制就成为一个严重制约脑-控车辆发展的一个问题。

事实上，现有的智能车辆能够利用本身所具有的智能控制功能、智能导航功能以及智能避障功能等方面的优势，在事先设定好的规则下，自主的完成用户所需要完成的任务。也就是说用户可以事先设定好对智能车辆的控制，其余的工作可以完全由智能车辆本身的智能部分完成。这样用户只是完成了选择的工作，更多的工作可以通过车辆本身的功能实现，只要用户的选择结果能够正确的反应用户的目的，智能车辆本身就可以有效的完成用户的需要。

现有的脑-机接口方式主要为P300、SSVEP以及MI三类，其中P300由于可以提供多种选择项，同时P300脑-机接口方式有较高的准确率，因此该方式在多项选择控制方面有明显的优势。虽然无论何种方式的脑-机接口方式，完全的识别准确是无法实现的，但是通过反复的确认，却可以很好的保障意图的识别。而意图的选择是在车辆静止下进行的，故不存在移动过程中速度和时间的问题，以及由此引发的安全性问题，因此该种形式的控制完全可以实现大脑对车辆的直接控制。

基于脑电进行目的地选择的智能车辆一般具有刺激显示系统、脑电信号采集及处理系统和智能车辆三部分组成。而决定系统是否能够顺利运行的关键在于三点：第一，脑-机接口所需要刺激是否能够充分的体现出用户所有可能的意图选择；第二，用户所选择目标对应的脑电反应是否能够准确的检测出来；第三，当智能车辆获得指令之后，是否能够有效的完成指令所规定的任务。由于，现有的脑-机接口主要是在事先规定好的刺激形式下，由用户根据自身的需要选择所需的对象，这样也就造成可选择的目的地数目的局限。而对于脑电的采集与分析而言，目前大部分的研究更多的是在室内实验室的条件下。对于有着更多干扰信息的汽车驾驶室内，现有的方法不能够可靠的检测出所需要的脑电信号。因此，提出一种新的基于脑电进行目的地选择的智能车辆成为本发明的目的。

发明内容