本發(fā)明涉及汽車技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于腦電駕駛的車輛控制方法、系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

腦機(jī)接口是一種連接大腦和外部設(shè)備的實(shí)時(shí)通信系統(tǒng)，可以代替人正常的外圍神經(jīng)和肌肉組織，實(shí)現(xiàn)人與計(jì)算機(jī)之間或者人與外部環(huán)境之間的通信，是在人腦與計(jì)算機(jī)或其它電子設(shè)備之間建立的直接交流和控制的通道。通過這種通道，人就可以直接通過腦來表達(dá)想法或操縱設(shè)備，把大腦發(fā)出的信息直接轉(zhuǎn)換成能夠驅(qū)動外部設(shè)備的命令，代替人的肢體或語言器官實(shí)現(xiàn)人與外界的交流以及對外部環(huán)境的控制。例如，可以通過腦機(jī)接口對車輛進(jìn)行控制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明旨在提出一種基于腦電駕駛的車輛控制方法，該方法能夠使駕駛員利用意圖實(shí)現(xiàn)對車輛的駕駛控制。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種基于腦電駕駛的車輛控制方法，包括以下步驟：s1：采集駕駛員的腦電波信號，并對所述駕駛員的腦電波信號進(jìn)行處理和分類識別以獲取所述腦電波信號的產(chǎn)生方式，其中，所述腦電波信號的產(chǎn)生方式包括穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)產(chǎn)生方式、事件關(guān)聯(lián)誘發(fā)產(chǎn)生方式或運(yùn)動想象產(chǎn)生方式；s2：根據(jù)所述腦電波信號的產(chǎn)生方式和預(yù)先設(shè)定的規(guī)則將所述腦電波信號轉(zhuǎn)換為所述駕駛員的意圖信號；s3：接收所述意圖信號，并對所述意圖信號進(jìn)行運(yùn)算處理以獲取車輛控制指令；s4：根據(jù)所述車輛控制指令對所述車輛進(jìn)行駕駛控制。

進(jìn)一步的，所述車輛控制指令包括腦電控制電話的撥出與接聽指令、腦電控制飲料的選擇指令、腦電控制車窗升降和天窗開閉指令、腦電控制車內(nèi)空調(diào)的制冷或制熱指令、腦電控制車載多媒體指令、腦電控制發(fā)動機(jī)的啟動或停止指令、腦電控制車輛前進(jìn)或后退指令、腦電控制車輛轉(zhuǎn)向指令以及腦電控制車輛制動指令中的一種或多種。

進(jìn)一步的，對所述駕駛員的腦電波信號進(jìn)行處理和分類識別以獲取所述腦電波信號的產(chǎn)生方式，包括：對所述駕駛員的腦電波信號進(jìn)行整形、濾波和放大處理以獲得第一腦電處理 信號；對所述第一腦電處理信號進(jìn)行去噪處理以獲得第二腦電處理信號；以及對所述第二腦電處理信號進(jìn)行特征提取和分類識別，以根據(jù)每種產(chǎn)生方式對應(yīng)的腦電波信號強(qiáng)度閾值判斷所述腦電波信號的產(chǎn)生方式。

進(jìn)一步的，采用典型相關(guān)分析算法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法、貝葉斯-卡爾曼濾波算法、線性判別分析算法、遺傳算法或概率模型算法對提取到的特征信號進(jìn)行分類識別。

進(jìn)一步的，所述腦電波信號的采集區(qū)域與所述腦電波信號的產(chǎn)生方式相對應(yīng)。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明所述的基于腦電駕駛的車輛控制方法具有以下優(yōu)勢：

本發(fā)明所述的基于腦電駕駛的車輛控制方法，通過采集駕駛員的腦電波信號，并對駕駛員的腦電波信號進(jìn)行處理和分類識別以獲取腦電波信號的產(chǎn)生方式，其中，腦電波信號的產(chǎn)生方式包括穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)產(chǎn)生方式、事件關(guān)聯(lián)誘發(fā)產(chǎn)生方式或運(yùn)動想象產(chǎn)生方式，然后根據(jù)腦電波信號的產(chǎn)生方式和預(yù)先設(shè)定的規(guī)則將腦電波信號轉(zhuǎn)換為駕駛員的意圖信號，并對意圖信號進(jìn)行運(yùn)算處理以獲取車輛控制指令，以及根據(jù)車輛控制指令對車輛進(jìn)行駕駛控制，從而能夠使駕駛員利用意圖實(shí)現(xiàn)對車輛的駕駛控制。

本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提出一種基于腦電駕駛的車輛控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠使駕駛員利用意圖實(shí)現(xiàn)對車輛的駕駛控制。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種基于腦電駕駛的車輛控制系統(tǒng)，包括：包括腦電信號采集裝置和車輛控制裝置，所述腦電信號采集裝置與所述車輛控制裝置之間進(jìn)行通信，其中，所述腦電信號采集裝置，用于采集駕駛員的腦電波信號，并對所述駕駛員的腦電波信號進(jìn)行處理和分類識別以獲取所述腦電波信號的產(chǎn)生方式，以及根據(jù)所述腦電波信號的產(chǎn)生方式和預(yù)先設(shè)定的規(guī)則將所述腦電波信號轉(zhuǎn)換為所述駕駛員的意圖信號，其中，所述腦電波信號的產(chǎn)生方式包括穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)產(chǎn)生方式、事件關(guān)聯(lián)誘發(fā)產(chǎn)生方式或運(yùn)動想象產(chǎn)生方式；所述車輛控制裝置，用于接收所述意圖信號，并對所述意圖信號進(jìn)行運(yùn)算處理以獲取車輛控制指令，以及根據(jù)所述車輛控制指令對所述車輛進(jìn)行駕駛控制。

進(jìn)一步的，所述車輛控制指令包括腦電控制電話的撥出與接聽指令、腦電控制飲料的選擇指令、腦電控制車窗升降和天窗開閉指令、腦電控制車內(nèi)空調(diào)的制冷或制熱指令、腦電控制車載多媒體指令、腦電控制發(fā)動機(jī)的啟動或停止指令、腦電控制車輛前進(jìn)或后退指令、腦電控制車輛轉(zhuǎn)向指令以及腦電控制車輛制動指令中的一種或多種。

進(jìn)一步的，所述腦電信號采集裝置包括：腦電采集器，用于采集所述駕駛員的腦電波信號；第一處理單元，用于對所述駕駛員的腦電波信號進(jìn)行整形、濾波和放大處理以獲得第一腦電處理信號；第二處理單元，用于對所述第一腦電處理信號進(jìn)行去噪處理以獲得第二腦電 處理信號，并對所述第二腦電處理信號進(jìn)行特征提取和分類識別以根據(jù)每種產(chǎn)生方式對應(yīng)的腦電波信號強(qiáng)度閾值判斷所述腦電波信號的產(chǎn)生方式，以及根據(jù)所述腦電波信號的產(chǎn)生方式和所述預(yù)先設(shè)定的規(guī)則將所述腦電波信號轉(zhuǎn)換為所述駕駛員的意圖信號；發(fā)射單元，用于發(fā)射所述意圖信號。

進(jìn)一步的，所述第二處理單元采用典型相關(guān)分析算法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法、貝葉斯-卡爾曼濾波算法、線性判別分析算法、遺傳算法或概率模型算法對提取到的特征信號進(jìn)行分類識別。

進(jìn)一步的，所述腦電波信號的采集區(qū)域與所述腦電波信號的產(chǎn)生方式相對應(yīng)。

所述的基于腦電駕駛的車輛控制系統(tǒng)與上述的基于腦電駕駛的車輛控制方法相對于現(xiàn)有技術(shù)所具有的優(yōu)勢相同，在此不再贅述。

附圖說明

構(gòu)成本發(fā)明的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1為本發(fā)明實(shí)施例所述的基于腦電駕駛的車輛控制方法的流程圖；

圖2為臨床上腦電波信號采集的標(biāo)準(zhǔn)電極位置圖；

圖3為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)腦電波信號的視覺信號源；

圖4為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的誘發(fā)p300腦電波信號的視覺信號源；

圖5為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的腦電控制電話的撥出與接聽的示意圖；

圖6為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的腦電控制飲料選擇的示意圖；

圖7為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的腦電控制車窗升降和天窗開閉的示意圖；

圖8為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的腦電控制空調(diào)的制冷或制熱的示意圖；

圖9為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的腦電控制車載多媒體的示意圖；

圖10為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的腦電控制發(fā)動機(jī)的啟動或停止的示意圖；

圖11為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的腦電控制車輛行駛的示意圖；

圖12為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的腦電控制選擇gps導(dǎo)航系統(tǒng)中的目的地及行車路線的示意圖；

圖13為根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例所述的基于腦電駕駛的車輛控制方法的流程圖；

圖14為本發(fā)明實(shí)施例所述的基于腦電駕駛的車輛控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；以及

圖15為本發(fā)明實(shí)施例所述的基于腦電駕駛的車輛控制系統(tǒng)另一個(gè)結(jié)構(gòu)框圖。

附圖標(biāo)記說明：

100-基于腦電駕駛的車輛控制系統(tǒng)、腦電信號采集裝置10、車輛控制裝置20、腦電采集器11、第一處理單元12、第二處理單元13和發(fā)射單元14。

具體實(shí)施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。

下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。

圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的基于腦電駕駛的車輛控制方法的流程圖。

如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的基于腦電駕駛的車輛控制方法，包括如下步驟：

s101：采集駕駛員的腦電波信號，并對駕駛員的腦電波信號進(jìn)行處理和分類識別以獲取腦電波信號的產(chǎn)生方式，其中，腦電波信號的產(chǎn)生方式包括穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)產(chǎn)生方式、事件關(guān)聯(lián)誘發(fā)產(chǎn)生方式或運(yùn)動想象產(chǎn)生方式。

具體地，人腦信號的采集方式大體分為侵入式和非侵入式，其中，侵入式是將電極直接植入大腦皮層區(qū)域，該方式對人腦有很大的損傷，容易引發(fā)免疫等不良反應(yīng)；非侵入式的裝置(如電極帽)具有佩戴方便、對大腦無傷害且便于操作的優(yōu)點(diǎn)，但信號的空間分辨率不高。出于安全性考慮，本發(fā)明采用非侵入式采集人腦信號。

在采用非浸入式采集人腦信號時(shí)，可采集的信號包括：腦電波信號、腦磁信號、功能性核磁共振成像和血氧水平依賴信號。出于對價(jià)格低廉、操作方便、實(shí)用性強(qiáng)等方面的考慮，本發(fā)明通過采集駕駛員的腦電波信號來對車輛進(jìn)行駕駛控制，而且腦電波信號還具有良好的時(shí)間分辨率、易用性和便攜性。臨床上，對腦電波信號進(jìn)行采集的標(biāo)準(zhǔn)電極位置如圖2所示，腦電波信號的采集區(qū)域與腦電波信號的產(chǎn)生方式相對應(yīng)。

在對駕駛員的腦電波信號采集完成后，需要對腦電波信號進(jìn)行處理和分類識別以獲取腦電波信號的產(chǎn)生方式。其中，對駕駛員的腦電波信號進(jìn)行處理和分類識別以獲取腦電波信號的產(chǎn)生方式，包括：對駕駛員的腦電波信號進(jìn)行整形、濾波和放大處理以獲得第一腦電處理信號；對第一腦電處理信號進(jìn)行去噪處理以獲得第二腦電處理信號；以及對第二腦電處理信號進(jìn)行特征提取和分類識別，以根據(jù)每種產(chǎn)生方式對應(yīng)的腦電波信號強(qiáng)度閾值判斷腦電波信號的產(chǎn)生方式。其中，采用典型相關(guān)分析算法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法、貝葉斯-卡爾曼濾波算法、線性判別分析算法、遺傳算法或概率模型算法對提取到的特征信號進(jìn)行分類識別。

具體而言，特征提取是以特征信號作為源信號，確定各種特征參數(shù)并以此作為向量，組成表征信號特征的特征向量。特征參數(shù)包括時(shí)域信號(如幅值)和頻域信號(如頻率)兩大類，相應(yīng)的特征提取方法也分為時(shí)域法、頻域法和時(shí)-頻域方法，如：短時(shí)快速傅里葉變換。

特征信號的分類識別是基于不同的人為意識使腦電活動產(chǎn)生不同特性的響應(yīng)，確定意識 的類型與特征信號之間的關(guān)聯(lián)，分類識別后的特征信號對應(yīng)相應(yīng)的控制信號。特征信號的分類識別方法包括：典型相關(guān)分析算法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法、貝葉斯-卡爾曼濾波算法、線性判別分析算法、遺傳算法或概率模型算法等。

另外，為了降低人為意圖誤識別的概率，可以為腦電波信號設(shè)置腦電波信號強(qiáng)度閾值，并且當(dāng)采集到的腦電波信號的強(qiáng)度大于腦電波信號強(qiáng)度閾值時(shí)，該腦電波信號才視為有效。其中，強(qiáng)度閾值是采集駕駛員在不接受任何誘導(dǎo)和刺激，即大腦處于空想狀態(tài)下的腦電波信號的強(qiáng)度。由于不同駕駛員在不接受任何誘導(dǎo)以及刺激，即大腦處于空想狀態(tài)下的腦電波信號的強(qiáng)度不同，因此不同的駕駛員所設(shè)置的強(qiáng)度閾值不同。

也就是說，在對駕駛員的腦電波信號采集完成后，首先對腦電波信號進(jìn)行整形、濾波、放大和去噪處理，然后利用短時(shí)快速傅里葉變換等方法提取腦電波信號的特征信號，并采用典型相關(guān)分析算法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法、貝葉斯-卡爾曼濾波算法、線性判別分析算法、遺傳算法或概率模型算法對提取到的特征信號進(jìn)行分類識別，并通過對腦電波信號強(qiáng)度閾值比較，以獲取腦電波信號的產(chǎn)生方式，包括穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)產(chǎn)生方式、事件關(guān)聯(lián)誘發(fā)產(chǎn)生方式或運(yùn)動想象產(chǎn)生方式。

其中，(1)穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)方式是指當(dāng)視覺器官受到一個(gè)固定頻率的視覺刺激時(shí)，在人腦視覺皮層oz區(qū)域，即頭部枕區(qū)(睡覺時(shí)頭部與枕頭相接觸的位置)，產(chǎn)生一個(gè)連續(xù)的與刺激頻率相關(guān)的響應(yīng)(通常是刺激頻率的基頻或倍頻)，形成腦電波信號電位變化。而且，無論通過何種視覺刺激，包括視覺信號源的閃爍、旋轉(zhuǎn)、放大和縮小等，都可以產(chǎn)生視覺誘發(fā)現(xiàn)象。當(dāng)人眼看到上述視覺信號源時(shí)，通過視覺神經(jīng)傳輸至大腦皮層，刺激大腦皮層活動，生成腦電波信號，此時(shí)通過傳感器可以采集到相應(yīng)的腦電波信號。如圖3所示，不同的視覺信號源，如不同的閃爍頻率7hz、8hz、9hz可以對應(yīng)不同的控制信號，當(dāng)識別到相應(yīng)頻率的視覺信號源誘發(fā)的腦電波信號時(shí)，輸出相對應(yīng)的控制信號。

在根據(jù)視覺信號源誘發(fā)的腦電波信號輸出相應(yīng)的控制信號時(shí)，需要預(yù)先確定視覺信號源的個(gè)數(shù)以及不同視覺信號源的閃爍頻率。視覺信號源的個(gè)數(shù)依據(jù)所需的控制信號而定，每個(gè)視覺信號源對應(yīng)一個(gè)控制信號。由于穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)腦電波信號的頻率與視覺信號源的閃爍頻率相關(guān)(通常是相等或倍數(shù)的關(guān)系)，因此，通過對穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)腦電波信號的頻率與視覺信號源的閃爍頻率進(jìn)行匹配，相關(guān)度最大的，即為腦電波信號的識別結(jié)果，然后將與識別出的腦電波信號相對應(yīng)的控制信號輸出至外部設(shè)備，即可對外部設(shè)備實(shí)施控制。

(2)事件關(guān)聯(lián)誘發(fā)產(chǎn)生方式利用了事件相關(guān)電位，事件相關(guān)電位是一種能夠反映人認(rèn)知過程的腦電波信號，利用特定的多個(gè)或多樣的刺激引起大腦的電位變化，在大腦的相應(yīng)部位產(chǎn)生可以檢測出的、與刺激有相對固定時(shí)間間隔的生物電反應(yīng)，通過從頭顱表面采集獲取 大腦誘發(fā)電位，可以分析腦部神經(jīng)的生理變化，從而反映人的認(rèn)知狀態(tài)。

p300電位是一種典型的事件相關(guān)電位。當(dāng)人在受到特定刺激后300～400ms左右的時(shí)間范圍內(nèi)，被誘發(fā)的腦電波信號在時(shí)間及空間上相互疊加，正電位波幅達(dá)到最大。因此，可以利用通過物理刺激等事件的發(fā)生誘發(fā)產(chǎn)生的p300電位，對外部設(shè)備進(jìn)行控制。

在采用視覺刺激的方式誘發(fā)p300電位時(shí)，可以在腦區(qū)fz、cz、pz、oz、p3、p4、p7、p8等位置對腦電波信號進(jìn)行采集。與穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)方式相似，事件關(guān)聯(lián)誘發(fā)產(chǎn)生方式也需要預(yù)先確定視覺信號源的個(gè)數(shù)(依據(jù)所需的控制信號而定)，每個(gè)視覺信號源對應(yīng)一個(gè)控制信號，誘發(fā)p300電位的視覺信號源如圖4所示。視覺信號源的分布應(yīng)盡量增加彼此之間的距離，避免相互之間對被試者產(chǎn)生干擾，而且，視覺信號源要以隨機(jī)的時(shí)間間隔發(fā)亮，并且同時(shí)只能有一個(gè)視覺信號源處于明亮狀態(tài)。在對外部設(shè)備進(jìn)行控制的過程中，被試者需要保持清醒，將注意力集中在所要發(fā)送指令對應(yīng)的視覺信號源上。由于p300電位在受到特定刺激后300～400ms的時(shí)間范圍內(nèi)，達(dá)到最大正向波幅，但波幅也會很快減弱甚至消失。因此，在視覺信號源發(fā)亮后的300～400ms的時(shí)間范圍內(nèi)，可以檢測到明顯的p300電位，即可將與該視覺信號源相對應(yīng)的控制信號輸出至外部設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對外部設(shè)備的控制。

運(yùn)動想象產(chǎn)生方式是指通過想象人體某部位的運(yùn)動(實(shí)際部位并未發(fā)生任何運(yùn)動)，在大腦相應(yīng)的運(yùn)動區(qū)域，激發(fā)具有運(yùn)動記憶的腦部細(xì)胞，產(chǎn)生腦電電位變化。與穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)方式和事件相關(guān)誘發(fā)方式不同的是，運(yùn)動想象產(chǎn)生方式激發(fā)的腦電波信號屬于自發(fā)的腦電波信號，可以在腦區(qū)fz、cz、pz、oz、c3、c4、cp3、cp4等位置對腦電波信號進(jìn)行采集。被試者通過想象身體不同部位的運(yùn)動，如左手、右手、腳、舌頭等，激發(fā)腦部相應(yīng)運(yùn)動區(qū)域的腦電波信號。由于人在想象身體不同部位的運(yùn)動時(shí)，腦電波信號在腦部不同的位置被激發(fā)，因此，可以通過分析采集區(qū)域采集到的腦電波信號的強(qiáng)弱差異，判斷被試者當(dāng)前正在進(jìn)行哪個(gè)部位的運(yùn)動想象。一般情況下，如果腦區(qū)c3位置采集到的腦電波信號的強(qiáng)度明顯高于其他位置的腦電波信號，則被試者正在進(jìn)行右手運(yùn)動的想象；如果腦區(qū)c4位置采集到的腦電波信號的強(qiáng)度明顯高于其他位置的腦電波信號，則被試者正在進(jìn)行左手運(yùn)動的想象；如果腦區(qū)cp3和cp4位置采集到的腦電波信號的強(qiáng)度明顯高于其他位置的腦電波信號，則被試者正在進(jìn)行舌頭運(yùn)動的想象；如果腦區(qū)fz位置采集到的腦電波信號的強(qiáng)度明顯高于其他位置的腦電波信號，則被試者正在進(jìn)行腳部運(yùn)動的想象。

為了提高識別運(yùn)動想象的正確率，在對運(yùn)動想象產(chǎn)生的腦電波信號進(jìn)行識別之前，先記錄被試者進(jìn)行不同部位運(yùn)動想象時(shí)的腦電波信號，并將其作為標(biāo)準(zhǔn)樣本。在對外部設(shè)備進(jìn)行控制時(shí)，將實(shí)時(shí)采集到的腦電波信號與標(biāo)準(zhǔn)樣本進(jìn)行匹配，將此時(shí)的腦電波信號歸為相似程度最高的一類中，并將相對應(yīng)的控制信號輸出至外部設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對外部設(shè)備的控制。

由于三種不同的腦電波信號的產(chǎn)生方式不同，腦電波信號的采集區(qū)域不同，相對應(yīng)的識別方法不同，因此，三者之間不會產(chǎn)生相互影響，可以同時(shí)區(qū)分。而且，腦電波信號都是通過人為意圖，自發(fā)或誘發(fā)的方式產(chǎn)生，腦電波信號的強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于大腦其他活動產(chǎn)生的腦電強(qiáng)度，因此在腦電波信號的識別過程中，可以忽略大腦潛意識等其他活動產(chǎn)生的腦波輻射。

s102：根據(jù)腦電波信號的產(chǎn)生方式和預(yù)先設(shè)定的規(guī)則將腦電波信號轉(zhuǎn)換為駕駛員的意圖信號。

具體地，在利用三種不同的腦電波信號對車輛進(jìn)行控制時(shí)，由于三種不同的腦電波信號通過不同的方式被誘發(fā)，并且腦電波信號的采集區(qū)域與腦電波信號的產(chǎn)生方式相對應(yīng)，因此，通過對不同腦區(qū)位置進(jìn)行腦電波信號的采集、處理和分類識別，可以判斷出當(dāng)前腦電波信號的變化是由哪種方式誘發(fā)的，然后根據(jù)腦電波信號的產(chǎn)生方式和預(yù)先設(shè)定的規(guī)則，可以識別出駕駛員的意圖。

s103：接收意圖信號，并對意圖信號進(jìn)行運(yùn)算處理以獲取車輛控制指令。

具體地，由于腦電波信號所代表的人為意圖是一一對應(yīng)的，因此，在對車輛進(jìn)行駕駛控制時(shí)，可以預(yù)先根據(jù)需要控制的車輛上的設(shè)備確定所需要的控制信號的個(gè)數(shù)以及控制內(nèi)容，并保證腦電波信號與控制信號一一對應(yīng)。

s104：根據(jù)車輛控制指令對車輛進(jìn)行駕駛控制。

具體地，車輛控制指令包括腦電控制電話的撥出與接聽指令、腦電控制飲料的選擇指令、腦電控制車窗升降和天窗開閉指令、腦電控制車內(nèi)空調(diào)的制冷或制熱指令、腦電控制車載多媒體指令、腦電控制發(fā)動機(jī)的啟動或停止指令、腦電控制車輛前進(jìn)或后退指令、腦電控制車輛轉(zhuǎn)向指令以及腦電控制車輛制動指令中的一種或多種。

(1)腦電控制電話的撥出與接聽

在駕駛員撥打電話時(shí)，可以通過對不同字母組合分類選項(xiàng)的閃爍頻率或p300等視覺誘發(fā)的腦電波信號的識別，轉(zhuǎn)換為控制信號，對電話通訊錄中的人名按照預(yù)先排列分類的字母組合進(jìn)行選擇，如圖5a和圖5b所示，確定后撥出電話進(jìn)行呼叫；通過想象左手運(yùn)動和右手運(yùn)動誘發(fā)的腦電波信號的識別，轉(zhuǎn)換為控制信號，對電話通訊錄中的人名按照預(yù)先排列分類的字母組合進(jìn)行選擇，如圖5a和圖5b所示，確認(rèn)后撥出電話進(jìn)行呼叫；通過心里默念字母或姓名等方式誘發(fā)的腦電波信號的識別，轉(zhuǎn)換為控制信號，對電話通訊錄中的人名進(jìn)行選擇，確定后撥出電話進(jìn)行呼叫。

在駕駛員接聽電話時(shí)，如圖5c所示，可以通過對接聽或拒絕兩種不同選項(xiàng)的閃爍頻率或p300等視覺誘發(fā)的腦電波信號的識別，轉(zhuǎn)換為控制信號，對電話進(jìn)行接聽或拒絕的選擇控制；通過想象左手運(yùn)動和右手運(yùn)動誘發(fā)的腦電波信號的識別，轉(zhuǎn)換為控制信號，對電話進(jìn) 行接聽或拒絕的選擇控制。

(2)腦電控制飲料的選擇

在駕駛員選擇飲料時(shí)，可以通過對不同種類飲料選項(xiàng)的閃爍頻率或p300等視覺誘發(fā)的腦電波信號的識別，轉(zhuǎn)換為控制信號，對飲料進(jìn)行選擇，如圖6所示；通過想象左手運(yùn)動和右手運(yùn)動誘發(fā)的腦電波信號的識別，轉(zhuǎn)換為控制信號，對飲料的種類選項(xiàng)進(jìn)行選擇切換，確認(rèn)后進(jìn)行控制，如圖6所示；通過心里默念字母或飲料的種類等方式誘發(fā)的腦電波信號的識別，轉(zhuǎn)換為控制信號，對飲料進(jìn)行選擇。

(3)腦電控制車窗升降和天窗開閉

在駕駛員控制車窗升降時(shí)，可以通過對不同車窗或天窗選項(xiàng)的閃爍頻率或p300等視覺誘發(fā)的腦電波信號的識別，轉(zhuǎn)換為控制信號，對車窗或天窗進(jìn)行選擇，如圖7所示，然后通過升降對應(yīng)的不同的閃爍頻率或p300等視覺誘發(fā)的腦電波信號的識別，轉(zhuǎn)換為控制信號，對選定的車窗或天窗進(jìn)行升降控制；通過對想象左手運(yùn)動和右手運(yùn)動誘發(fā)的腦電波信號的識別，轉(zhuǎn)換為控制信號，對車窗或天窗進(jìn)行分類或選擇，如圖7所示，然后通過對想象左手運(yùn)動和右手運(yùn)動誘發(fā)的腦電波信號的識別，轉(zhuǎn)換為控制信號，對選定的車窗或天窗進(jìn)行升降控制；通過心里默念車窗或天窗的方式誘發(fā)的腦電波信號的識別，轉(zhuǎn)換為控制信號，對車窗或天窗進(jìn)行選擇，然后通過心里默念升降的方式誘發(fā)的腦電信號的識別，轉(zhuǎn)換為控制信號，對車窗或天窗的升降進(jìn)行控制。

(4)腦電控制車內(nèi)空調(diào)的制冷或制熱

在駕駛員控制車內(nèi)空調(diào)的制冷或制熱時(shí)，可以通過對增加溫度或降低溫度選項(xiàng)的閃爍頻率或p300等視覺誘發(fā)的腦電波信號的識別，轉(zhuǎn)換為控制信號，對溫度升降進(jìn)行選擇，如圖8所示；通過對想象左手運(yùn)動和右手運(yùn)動誘發(fā)的腦電波信號的識別，轉(zhuǎn)換為控制信號，對溫度升降進(jìn)行選擇，如圖8所示；通過心里默念增加溫度或降低溫度的方式誘發(fā)的腦電波信號的識別，轉(zhuǎn)換為控制信號，對溫度升降進(jìn)行控制。

(5)腦電控制車載多媒體

在駕駛員控制車載多媒體如收音機(jī)時(shí)，可以通過車內(nèi)收音機(jī)不同節(jié)目選項(xiàng)的閃爍頻率或p300等視覺誘發(fā)的腦電波信號的識別，轉(zhuǎn)換為控制信號，對收音機(jī)不同節(jié)目進(jìn)行選擇，如圖9a所示；通過對想象左手運(yùn)動和右手運(yùn)動誘發(fā)的腦電波信號的識別，轉(zhuǎn)換為控制信號，對收音機(jī)不同節(jié)目進(jìn)行選擇，如圖9a所示。

在駕駛員控制車載多媒體如cd機(jī)時(shí)，可以通過車內(nèi)cd機(jī)不同文件選項(xiàng)的閃爍頻率或p300等視覺誘發(fā)的腦電波信號的識別，轉(zhuǎn)換為控制信號，對cd機(jī)不同文件進(jìn)行選擇，如圖9b所示；通過對想象左手運(yùn)動和右手運(yùn)動誘發(fā)的腦電波信號的識別，轉(zhuǎn)換為控制信號，對 cd機(jī)不同文件進(jìn)行選擇，如圖9b所示。

然后，通過多媒體設(shè)備音量增減選項(xiàng)的閃爍頻率或p300等視覺誘發(fā)的腦電波信號的識別，轉(zhuǎn)換為控制信號，對多媒體設(shè)備音量的增減進(jìn)行控制，如圖9a和9b所示；通過對想象左手運(yùn)動和右手運(yùn)動誘發(fā)的腦電波信號的識別，轉(zhuǎn)換為控制信號，對車內(nèi)多媒體設(shè)備的音量進(jìn)行控制，如圖9a和9b所示；通過心里默念音量增加或音量降低的方式誘發(fā)的腦電波信號的識別，轉(zhuǎn)換為控制信號，對音量的增減進(jìn)行控制。

(6)腦電控制發(fā)動機(jī)的啟動或停止

在駕駛員控制發(fā)動機(jī)的啟動或停止時(shí)，可以通過發(fā)動機(jī)的啟動和停止選項(xiàng)對應(yīng)的不同的閃爍頻率或p300等視覺誘發(fā)的腦電波信號的識別，轉(zhuǎn)換為控制信號，對發(fā)動機(jī)的啟動和停止進(jìn)行控制，如圖10所示；通過對想象左手運(yùn)動和右手運(yùn)動誘發(fā)的腦電波信號的識別，轉(zhuǎn)換為控制信號，對發(fā)動機(jī)的啟動和停止進(jìn)行控制，如圖10所示；通過心里默念啟動和停止的方式誘發(fā)的腦電波信號的識別，轉(zhuǎn)換為控制信號，對發(fā)動機(jī)的啟動和停止進(jìn)行控制。

(7)腦電控制車輛前進(jìn)或后退、腦電控制車輛轉(zhuǎn)向以及腦電控制車輛制動中的一種或多種

在駕駛員控制車輛前進(jìn)或后退、左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)以及制動時(shí)，可以通過車輛的前進(jìn)、后退、制動、左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)選項(xiàng)對應(yīng)的不同的閃爍頻率或p300等視覺誘發(fā)的腦電波信號的識別，轉(zhuǎn)換為控制信號，對車輛的前進(jìn)、后退、制動、左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)進(jìn)行控制，如圖11所示；通過對想象左手運(yùn)動和右手運(yùn)動誘發(fā)的腦電波信號的識別，轉(zhuǎn)換為控制信號，對車輛的前進(jìn)和制動進(jìn)行控制，如圖11所示；通過對想象左手運(yùn)動和右手運(yùn)動誘發(fā)的腦電波信號的識別，轉(zhuǎn)換為控制信號，對車輛的左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)進(jìn)行控制，如圖11所示；通過心里默念前進(jìn)、后退、制動、左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)的方式誘發(fā)的腦電波信號的識別，轉(zhuǎn)換為控制信號，對車輛的前進(jìn)、后退、制動、左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)進(jìn)行控制。

(8)腦電控制雨刷擺動

在駕駛員控制雨刷擺動時(shí)，可以通過雨刷擺動和停止選項(xiàng)對應(yīng)的不同的閃爍頻率或p300等視覺誘發(fā)的腦電波信號的識別，轉(zhuǎn)換為控制信號，對雨刷的擺動和停止進(jìn)行控制；通過對想象左手運(yùn)動和右手運(yùn)動誘發(fā)的腦電波信號的識別，轉(zhuǎn)換為控制信號，對雨刷擺動和停止進(jìn)行控制；通過心里默念雨刷擺動和停止的方式誘發(fā)的腦電波信號的識別，轉(zhuǎn)換為控制信號，對雨刷擺動和停止進(jìn)行控制。

(9)腦電控制選擇gps導(dǎo)航系統(tǒng)中的目的地及行車路線

在駕駛員通過gps導(dǎo)航系統(tǒng)選擇目的地時(shí)，可以通過gps導(dǎo)航系統(tǒng)中的目的地選項(xiàng)對應(yīng)的不同的閃爍頻率或p300等視覺誘發(fā)的腦電波信號的識別，轉(zhuǎn)換為控制信號，對目的地進(jìn) 行選擇，如圖12a所示；通過對想象左手運(yùn)動和右手運(yùn)動誘發(fā)的腦電波信號的識別，轉(zhuǎn)換為控制信號，對目的地進(jìn)行控制，如圖12a所示；通過心里默念字母或目的地的方式誘發(fā)的腦電波信號的識別，轉(zhuǎn)換為控制信號，對目的地進(jìn)行控制。

在駕駛員通過gps導(dǎo)航系統(tǒng)選擇目的地后，還對行車路線進(jìn)行選擇，此時(shí)可以通過gps導(dǎo)航系統(tǒng)中的行車路線選項(xiàng)對應(yīng)的不同的閃爍頻率或p300等視覺誘發(fā)的腦電波信號的識別，轉(zhuǎn)換為控制信號，對行車路線進(jìn)行選擇，如圖12b所示；通過對想象左手運(yùn)動和右手運(yùn)動誘發(fā)的腦電波信號的識別，轉(zhuǎn)換為控制信號，對行車路線進(jìn)行控制，如圖12b所示；通過心里默念字母或行車路線的方式誘發(fā)的腦電波信號的識別，轉(zhuǎn)換為控制信號，對行車路線進(jìn)行控制。

(10)腦電控制車輛經(jīng)過改裝增加的其他輔助設(shè)備

也就是說，腦電控制車輛并不局限于普通車輛內(nèi)部已有的設(shè)備功能，對于經(jīng)過改裝增加的其他輔助設(shè)備功能，同樣可以在腦電控制方式下完成。

結(jié)合圖13所示，該基于腦電駕駛的車輛控制方法，可以有以下步驟：

s1301：固定頻率的視覺刺激，或者事件發(fā)生刺激，或者想象人體部位的運(yùn)動。也就是說，可以利用穩(wěn)態(tài)視覺、事件關(guān)聯(lián)誘發(fā)腦電波信號，或者利用運(yùn)動想象產(chǎn)生腦電波信號。利用多種方式產(chǎn)生腦電波信號，不僅可以大大提高控制指令的個(gè)數(shù)，而且可以在控制不同的外部設(shè)備時(shí)進(jìn)行切換，即利用不同方式產(chǎn)生的腦電波信號對不同的外部設(shè)備進(jìn)行控制。

s1302：腦電波信號的采集。

s1303：腦電波信號的預(yù)處理(整形、濾波、放大、去噪)。

s1304：通過預(yù)先設(shè)置的強(qiáng)度閾值判斷是否檢測到明顯的穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)的腦電波信號。如果是，執(zhí)行步驟s1305；如果否，執(zhí)行步驟s1306。

s1305：分類識別穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)的腦電波信號的頻率。

s1306：通過預(yù)先設(shè)置的強(qiáng)度閾值判斷是否檢測到明顯的p300腦電波信號。如果是，執(zhí)行步驟s1307；如果否，執(zhí)行步驟s1308。

s1307：分類識別p300腦電波信號的誘發(fā)事件。

s1308：通過預(yù)先設(shè)置的強(qiáng)度閾值判斷是否檢測到明顯的運(yùn)動想象產(chǎn)生的腦電波信號。如果是，執(zhí)行步驟s1309；如果否，執(zhí)行步驟s1310。

s1309：分類識別人想象運(yùn)動的部位。

s1310：當(dāng)前為空想狀態(tài)，無控制命令輸出。

s1311：按照預(yù)先設(shè)定的規(guī)則將腦電波信號轉(zhuǎn)換為控制信號。

s1312：輸出控制信號實(shí)現(xiàn)對外部設(shè)備的控制。

本發(fā)明所述的基于腦電駕駛的車輛控制方法，通過采集駕駛員的腦電波信號，并對駕駛員的腦電波信號進(jìn)行處理和分類識別以獲取腦電波信號的產(chǎn)生方式，其中，腦電波信號的產(chǎn)生方式包括穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)產(chǎn)生方式、事件關(guān)聯(lián)誘發(fā)產(chǎn)生方式或運(yùn)動想象產(chǎn)生方式，然后根據(jù)腦電波信號的產(chǎn)生方式和預(yù)先設(shè)定的規(guī)則將腦電波信號轉(zhuǎn)換為駕駛員的意圖信號，并對意圖信號進(jìn)行運(yùn)算處理以獲取車輛控制指令，以及根據(jù)車輛控制指令對車輛進(jìn)行駕駛控制，從而能夠使駕駛員利用意圖實(shí)現(xiàn)對車輛的駕駛控制，包括電話的撥出與接聽、飲料的選擇、車窗升降和天窗開閉、車內(nèi)空調(diào)的制冷或制熱、車載多媒體的控制、發(fā)動機(jī)的啟動或停止、車輛的前進(jìn)或后退、車輛轉(zhuǎn)向以及車輛制動等。

進(jìn)一步地，如圖14所示，本發(fā)明的實(shí)施例公開了一種基于腦電駕駛的車輛控制系統(tǒng)100，包括：腦電信號采集裝置10和車輛控制裝置20。

具體而言，結(jié)合圖14所示，腦電信號采集裝置10與車輛控制裝置20之間進(jìn)行通信，腦電信號采集裝置10用于采集駕駛員的腦電波信號，并對駕駛員的腦電波信號進(jìn)行處理和分類識別以獲取腦電波信號的產(chǎn)生方式，以及根據(jù)腦電波信號的產(chǎn)生方式和預(yù)先設(shè)定的規(guī)則將腦電波信號轉(zhuǎn)換為駕駛員的意圖信號，其中，腦電波信號的產(chǎn)生方式包括穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)產(chǎn)生方式、事件關(guān)聯(lián)誘發(fā)產(chǎn)生方式或運(yùn)動想象產(chǎn)生方式；車輛控制裝置20用于接收意圖信號，并對意圖信號進(jìn)行運(yùn)算處理以獲取車輛控制指令，以及根據(jù)車輛控制指令對車輛進(jìn)行駕駛控制。

其中，人腦信號的采集方式大體分為侵入式和非侵入式，其中，侵入式是將電極直接植入大腦皮層區(qū)域，該方式對人腦有很大的損傷，容易引發(fā)免疫等不良反應(yīng)；非侵入式的裝置(如電極帽)具有佩戴方便、對大腦無傷害且便于操作的優(yōu)點(diǎn)，但信號的空間分辨率不高。出于安全性考慮，本發(fā)明采用非侵入式采集人腦信號。

在采用非浸入式采集人腦信號時(shí)，可采集的信號包括：腦電波信號、腦磁信號、功能性核磁共振成像和血氧水平依賴信號。出于對價(jià)格低廉、操作方便、實(shí)用性強(qiáng)等方面的考慮，本發(fā)明通過采集駕駛員的腦電波信號來對車輛進(jìn)行駕駛控制，而且腦電波信號還具有良好的時(shí)間分辨率、易用性和便攜性。臨床上，對腦電波信號進(jìn)行采集的標(biāo)準(zhǔn)電極位置如圖2所示，腦電波信號的采集區(qū)域與腦電波信號的產(chǎn)生方式相對應(yīng)。

在對駕駛員的腦電波信號采集完成后，需要對腦電波信號進(jìn)行處理和分類識別以獲取腦電波信號的產(chǎn)生方式。進(jìn)一步的，如圖15所示，腦電信號采集裝置10包括：腦電采集器11、第一處理單元12、第二處理單元13和發(fā)射單元14。腦電采集器11用于采集駕駛員的腦電波信號；第一處理單元12用于對駕駛員的腦電波信號進(jìn)行整形、濾波和放大處理以獲得第一腦電處理信號；第二處理單元13用于對第一腦電處理信號進(jìn)行去噪處理以獲得第二腦電 處理信號，并對第二腦電處理信號進(jìn)行特征提取和分類識別以根據(jù)每種產(chǎn)生方式對應(yīng)的腦電波信號強(qiáng)度閾值判斷腦電波信號的產(chǎn)生方式，以及根據(jù)腦電波信號的產(chǎn)生方式和預(yù)先設(shè)定的規(guī)則將腦電波信號轉(zhuǎn)換為駕駛員的意圖信號；發(fā)射單元14用于發(fā)射意圖信號。其中，第二處理單元13采用典型相關(guān)分析算法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法、貝葉斯-卡爾曼濾波算法、線性判別分析算法、遺傳算法或概率模型算法對提取到的特征信號進(jìn)行分類識別。

具體而言，特征提取是以特征信號作為源信號，確定各種特征參數(shù)并以此作為向量，組成表征信號特征的特征向量。特征參數(shù)包括時(shí)域信號(如幅值)和頻域信號(如頻率)兩大類，相應(yīng)的特征提取方法也分為時(shí)域法、頻域法和時(shí)-頻域方法，如：短時(shí)快速傅里葉變換。

特征信號的分類識別是基于不同的人為意識使腦電活動產(chǎn)生不同特性的響應(yīng)，確定意識的類型與特征信號之間的關(guān)聯(lián)，分類識別后的特征信號對應(yīng)相應(yīng)的控制信號。特征信號的分類識別方法包括：典型相關(guān)分析算法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法、貝葉斯-卡爾曼濾波算法、線性判別分析算法、遺傳算法或概率模型算法等。

另外，為了降低人為意圖誤識別的概率，可以為腦電波信號設(shè)置腦電波信號強(qiáng)度閾值，并且當(dāng)采集到的腦電波信號的強(qiáng)度大于腦電波信號強(qiáng)度閾值時(shí)，該腦電波信號才視為有效。其中，強(qiáng)度閾值是采集駕駛員在不接受任何誘導(dǎo)和刺激，即大腦處于空想狀態(tài)下的腦電波信號的強(qiáng)度。由于不同駕駛員在不接受任何誘導(dǎo)以及刺激，即大腦處于空想狀態(tài)下的腦電波信號的強(qiáng)度不同，因此不同的駕駛員所設(shè)置的強(qiáng)度閾值不同。

也就是說，在腦電采集器11對駕駛員的腦電波信號采集完成后，首先通過第一處理單元12對腦電波信號進(jìn)行整形、濾波和放大處理，然后通過第二處理單元13進(jìn)行去噪處理，并利用短時(shí)快速傅里葉變換等方法提取腦電波信號的特征信號，并采用典型相關(guān)分析算法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法、貝葉斯-卡爾曼濾波算法、線性判別分析算法、遺傳算法或概率模型算法對提取到的特征信號進(jìn)行分類識別，并通過對腦電波信號強(qiáng)度閾值比較，以獲取腦電波信號的產(chǎn)生方式，以及根據(jù)腦電波信號的產(chǎn)生方式和預(yù)先設(shè)定的規(guī)則將腦電波信號轉(zhuǎn)換為駕駛員的意圖信號，最后發(fā)射單元14通過藍(lán)牙、wifi、無線局域網(wǎng)、zigbee、usb以及rs232等方式將意圖信號發(fā)送至車輛控制裝置20。

由于三種不同的腦電波信號的產(chǎn)生方式不同，腦電波信號的采集區(qū)域不同，相對應(yīng)的識別方法不同，因此，三者之間不會產(chǎn)生相互影響，可以同時(shí)區(qū)分。而且，腦電波信號都是通過人為意圖，自發(fā)或誘發(fā)的方式產(chǎn)生，腦電波信號的強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于大腦其他活動產(chǎn)生的腦電強(qiáng)度，因此在腦電波信號的識別過程中，可以忽略大腦潛意識等其他活動產(chǎn)生的腦波輻射。

車輛控制裝置20在接收到意圖信號后，對意圖信號進(jìn)行運(yùn)算處理以獲取車輛控制指令，其中，車輛控制指令包括腦電控制電話的撥出與接聽指令、腦電控制飲料的選擇指令、腦電 控制車窗升降和天窗開閉指令、腦電控制車內(nèi)空調(diào)的制冷或制熱指令、腦電控制車載多媒體指令、腦電控制發(fā)動機(jī)的啟動或停止指令、腦電控制車輛前進(jìn)或后退指令、腦電控制車輛轉(zhuǎn)向指令以及腦電控制車輛制動指令中的一種或多種。然后，車輛控制裝置20通過低速、中速和高速can總線將車輛控制指令發(fā)送至對應(yīng)的設(shè)備以對車輛進(jìn)行駕駛控制。

需要說明的是，本發(fā)明實(shí)施例的基于腦電駕駛的車輛控制系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)方式與本發(fā)明實(shí)施例的基于腦電駕駛的車輛控制方法的具體實(shí)現(xiàn)方式類似，具體請參見方法部分的描述，為了減少冗余，不做贅述。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。