基于脑机接口的智能家居控制系统设计
发布时间：2021-12-22 09:02
脑电信号是脑神经细胞在大脑皮层生理活动形成的电信号,它反应了人不同的认知活动,通过对脑电信号的提取、处理和分析可以得到这些活动的具体形态。脑机接口不需要借助肢体和肌肉运动就可以控制外界设备,对其研究有重要的意义。本系统主要由脑机接口模块、控制模块、界面显示模块、本地网络传输模块、家用设备控制电路等几部分组成。本文的主要工作内容有:1、设计了一种新型的智能家居系统,将新兴的脑机接口技术引入到智能家居中,解决了老年人和残疾人士生活不便问题,极大地满足人们对居住环境智能化需求。2、通过软件设计刺激界面采集脑电信并设计数字滤波器和模拟滤波电路对其进行滤波;针对SSVEP的产生机理和特点,最终选取快速傅里叶变换对脑电信号在频域上进行特征提取。在硬件上,选用三星的S5P6818作为控制核心,该芯片具有多任务、运算速度快、低功耗等特点,并设计智能家居各模块的辅助电路;在软件上,搭建嵌入式开发环境并移植LINUX操作系统,完成ZigBee的组网,透传和各设备驱动模块的软件编程。3、对系统进行功能性测试,通过实验验证了该系统的可行性,且系统的处理速度和控制精度均能达到要求,稳定性和实时性都得到了相应加强...
【文章来源】：西安工程大学陕西省
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２?—位髙度瘫痪病人通过脑机接口控制机械手臂完成喝水任务??２功能康复与增强??
和思维能力，脑机接口可以采集大脑活动信息并转换为驱动外部设备的命令，实现??人与外界的交流以及对外部环境的控制而不依赖神经外周和肌肉组织。??图１－２?—位髙度瘫痪病人通过脑机接口控制机械手臂完成喝水任务??２功能康复与增强??脑机接口可帮助脑功能不全患者重新建立大脑活动意识与肢体运动关系，通过??脑机接口可以获取脑中风患者想要进行肢体动作运动意图，然后通过电刺激或者对??相应的肢体部位物理治疗，通过训练可以重新对肢体动作实现控制从而有可能完全??康复。患有自闭症的儿童一般对运动感知比较弱，可以通过脑机接口检测出他们对??哪些活动感觉比较强烈，然后让他们更多地参与这些项目以提升对大脑运动皮层的??感知。??２??
西安工程大学硕士学位论文??图１－丨电影Ｘ战瞥和绯红女巫??随着近几年来计算机和医学整体水平的提升，脑机接口的应用己成为现实，越??来越多的科学家意识到脑机接口广阔的前景和应用价值［３］。从当初几个兴趣研宄小??组到如今全世界范围内数百个专门研宄机构，同时也取得了不错的研宄成果。??１信息交流与控制??与外界的交流以及对外部环境的控制是人类最基本的需求之一，对于一些重症??肌无力或者因事故导致高位截瘫的患者以及神经肌肉功能有障碍的病人，他们丧失??了对肌肉的控制能力，不具备正常人的生活能力，但是这些人拥有正常的感知系统??和思维能力，脑机接口可以采集大脑活动信息并转换为驱动外部设备的命令，实现??人与外界的交流以及对外部环境的控制而不依赖神经外周和肌肉组织。??图１－２?—位髙度瘫痪病人通过脑机接口控制机械手臂完成喝水任务??２功能康复与增强??脑机接口可帮助脑功能不全患者重新建立大脑活动意识与肢体运动关系，通过??脑机接口可以获取脑中风患者想要进行肢体动作运动意图
【参考文献】：
期刊论文
[1]关于稳态视觉诱发电位SSVEP信号的BCI关键技术研究[J]. 刘文倩. 中国设备工程. 2017(24)
[2]浅谈智能家居的现状及发展[J]. 徐子同. 山东工业技术. 2017(07)
[3]综合时频域及核判别分析的两级特征提取新方法[J]. 孙贤明,樊晓光,禚真福,丛伟,陈少华. 计算机工程与应用. 2018(03)
[4]一种基于ZigBee无线传感网络的智能抄表系统[J]. 金萍,田正其,彭宇菲. 江苏电机工程. 2016(04)
[5]基于ZigBee无线技术的智能家居系统设计[J]. 李泊锋,王亚刚. 电子科技. 2016(03)
[6]基于FFT和优化匹配追踪的谐波/间谐波检测[J]. 陈雷,郑德忠,赵兴涛,廖文喆. 电工电能新技术. 2016(02)
[7]基于稳态视觉诱发电位的在线脑机接口研究[J]. 董恩增,郭光瑞,陈超. 计算机工程与应用. 2017(03)
[8]离散时间信号频域分析中的概念辨析[J]. 周剑雄,石志广,吴京. 电气电子教学学报. 2014(01)
[9]脑机接口在机器人控制中的研究现状[J]. 周春雨,张毅. 数字通信. 2013(04)
[10]一种基于ZigBee的无线抄表系统研究与设计[J]. 汪银芳,马世伟. 测控技术. 2013(01)
博士论文
[1]基于脑功能网络的脑力疲劳检测技术及其形成机理研究[D]. 李刚.山东大学 2017
[2]非线性动力学、因果脑网络与聚类稳定性在脑电信号分析中的应用研究[D]. 陈东伟.太原理工大学 2015
硕士论文
[1]基于Android和ZigBee的智能家居系统的研究与实现[D]. 费翔.东南大学 2017
[2]基于稳态视觉诱发电位脑机接口系统的脑信号处理与研究[D]. 李佳乘.华南理工大学 2015
[3]基于稳态视觉诱发电位频相特征提取的脑机接口算法设计[D]. 孟天伟.天津大学 2014
[4]运动想象脑电信号的特征提取算法研究[D]. 巩笑晓.安徽大学 2014
[5]基于ARM9的嵌入式无线智能家庭网关的设计[D]. 韩玉文.大连海事大学 2012
[6]基于运动想象的脑机接口的研究及其应用[D]. 郭凯.杭州电子科技大学 2011
[7]基于3D视觉刺激器的BCI系统的设计与实现[D]. 梁爽.重庆大学 2011
[8]运动想象脑电信号的分析与处理方法研究[D]. 易振华.北京交通大学 2008
[9]智能家居控制系统的设计与实现研究[D]. 王明秋.华中师范大学 2006
本文编号：3546134
【文章来源】：西安工程大学陕西省
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２?—位髙度瘫痪病人通过脑机接口控制机械手臂完成喝水任务??２功能康复与增强??
和思维能力，脑机接口可以采集大脑活动信息并转换为驱动外部设备的命令，实现??人与外界的交流以及对外部环境的控制而不依赖神经外周和肌肉组织。??图１－２?—位髙度瘫痪病人通过脑机接口控制机械手臂完成喝水任务??２功能康复与增强??脑机接口可帮助脑功能不全患者重新建立大脑活动意识与肢体运动关系，通过??脑机接口可以获取脑中风患者想要进行肢体动作运动意图，然后通过电刺激或者对??相应的肢体部位物理治疗，通过训练可以重新对肢体动作实现控制从而有可能完全??康复。患有自闭症的儿童一般对运动感知比较弱，可以通过脑机接口检测出他们对??哪些活动感觉比较强烈，然后让他们更多地参与这些项目以提升对大脑运动皮层的??感知。??２??
西安工程大学硕士学位论文??图１－丨电影Ｘ战瞥和绯红女巫??随着近几年来计算机和医学整体水平的提升，脑机接口的应用己成为现实，越??来越多的科学家意识到脑机接口广阔的前景和应用价值［３］。从当初几个兴趣研宄小??组到如今全世界范围内数百个专门研宄机构，同时也取得了不错的研宄成果。??１信息交流与控制??与外界的交流以及对外部环境的控制是人类最基本的需求之一，对于一些重症??肌无力或者因事故导致高位截瘫的患者以及神经肌肉功能有障碍的病人，他们丧失??了对肌肉的控制能力，不具备正常人的生活能力，但是这些人拥有正常的感知系统??和思维能力，脑机接口可以采集大脑活动信息并转换为驱动外部设备的命令，实现??人与外界的交流以及对外部环境的控制而不依赖神经外周和肌肉组织。??图１－２?—位髙度瘫痪病人通过脑机接口控制机械手臂完成喝水任务??２功能康复与增强??脑机接口可帮助脑功能不全患者重新建立大脑活动意识与肢体运动关系，通过??脑机接口可以获取脑中风患者想要进行肢体动作运动意图
【参考文献】：
期刊论文
[1]关于稳态视觉诱发电位SSVEP信号的BCI关键技术研究[J]. 刘文倩. 中国设备工程. 2017(24)
[2]浅谈智能家居的现状及发展[J]. 徐子同. 山东工业技术. 2017(07)
[3]综合时频域及核判别分析的两级特征提取新方法[J]. 孙贤明,樊晓光,禚真福,丛伟,陈少华. 计算机工程与应用. 2018(03)
[4]一种基于ZigBee无线传感网络的智能抄表系统[J]. 金萍,田正其,彭宇菲. 江苏电机工程. 2016(04)
[5]基于ZigBee无线技术的智能家居系统设计[J]. 李泊锋,王亚刚. 电子科技. 2016(03)
[6]基于FFT和优化匹配追踪的谐波/间谐波检测[J]. 陈雷,郑德忠,赵兴涛,廖文喆. 电工电能新技术. 2016(02)
[7]基于稳态视觉诱发电位的在线脑机接口研究[J]. 董恩增,郭光瑞,陈超. 计算机工程与应用. 2017(03)
[8]离散时间信号频域分析中的概念辨析[J]. 周剑雄,石志广,吴京. 电气电子教学学报. 2014(01)
[9]脑机接口在机器人控制中的研究现状[J]. 周春雨,张毅. 数字通信. 2013(04)
[10]一种基于ZigBee的无线抄表系统研究与设计[J]. 汪银芳,马世伟. 测控技术. 2013(01)
博士论文
[1]基于脑功能网络的脑力疲劳检测技术及其形成机理研究[D]. 李刚.山东大学 2017
[2]非线性动力学、因果脑网络与聚类稳定性在脑电信号分析中的应用研究[D]. 陈东伟.太原理工大学 2015
硕士论文
[1]基于Android和ZigBee的智能家居系统的研究与实现[D]. 费翔.东南大学 2017
[2]基于稳态视觉诱发电位脑机接口系统的脑信号处理与研究[D]. 李佳乘.华南理工大学 2015
[3]基于稳态视觉诱发电位频相特征提取的脑机接口算法设计[D]. 孟天伟.天津大学 2014
[4]运动想象脑电信号的特征提取算法研究[D]. 巩笑晓.安徽大学 2014
[5]基于ARM9的嵌入式无线智能家庭网关的设计[D]. 韩玉文.大连海事大学 2012
[6]基于运动想象的脑机接口的研究及其应用[D]. 郭凯.杭州电子科技大学 2011
[7]基于3D视觉刺激器的BCI系统的设计与实现[D]. 梁爽.重庆大学 2011
[8]运动想象脑电信号的分析与处理方法研究[D]. 易振华.北京交通大学 2008
[9]智能家居控制系统的设计与实现研究[D]. 王明秋.华中师范大学 2006
本文编号：3546134
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