关于脑电波控制飞行器的研究现状概述

【摘 要】 本文对新兴的脑电波控制技术在飞行器操作方面的应用作了描述，包括其概况、工作原理和过程中存在的问题，并对将来的发展概况和相关领域的关系作了分析和展望。

【关键词】 脑电波 控制技术 无线传输 飞行器

脑电波控制技术，是通过脑电波传感器探测大脑头皮电流变化和血液的流动信息，然后根据脑电波的不同特点来操控物体移动[1]。目前已应用在医疗设备、机器人以及玩具上。尤其是为残疾人开发专用的可以不用手脚来操作的轮椅、汽车、电脑、玩具等，将给他们带来极大便利。作为深入研究的脑电波控制飞行器也出现了多种形式，有平板式的、有立体式的、还有蜘蛛形式等等。但是其系统工作原理是基本一致的[2]。

1 系统工作原理

被控的飞行器上有可接受上下左右方向飞行的信号接收端口，这些端口通过无线方式接受来自控制软件发出的命令[3]。而这些命令的产生来自人的大脑想法。当控制者想让飞行器往上飞的时候，这种想法会使得大脑的活动产生一种脑电波[4]，这种脑电波通过戴在控制者头上的附有感应器的头套捕捉到，然后通过逻辑程序产生信号，这个信号通过无线发送到达飞行器上的向上飞行接收端口，启动向上飞行的执行器，然后向上飞行[5]。所以看到的是控制者利用脑电波操纵飞行器在虚拟和真实世界中改变动作控制者在测试时完全不需要移动身体，只要戴上附有感应器的头套，望着电脑屏幕，就可以凭意念，自如控制飞行器。

2 存在问题

（1）理论上在生物学领域，当控制者产生向上飞行的意念的时候，一定有一个脑电波信号会强烈地突出，逻辑编程就是要的这个信号[6]。但是实际中我们知道大脑的活动有深层的潜意识和浅层的显意识，而这些活动能够产生的脑电波是不一样的，具体差别和捕捉方式有待进一步的研究。

（2）由于人脑属于生物个体，在一定时间内，重复多次的时候，同样的意念，却产生不了相同的脑电波，也就是说相同的意念，却产生不了相同的飞行动作。这在实验中可以看到，第一次实验的时候操作着可以很轻松地快速完成所规定的动作，等到第二遍做同样的动作的时候我们看到操作者嘴唇发紫，脸色发青，但是仍然没有能使飞行器。这是因为脑力消耗大，短时间内供血不足，不能使大脑产生足够能量的脑波。

（3）由于意念的深浅不一，人的同样的意念产生不了相同的脑波。另一方面大脑的供血机制也会使得相同的意念也产生不了相同的脑波，所以实际的操作事实上使用的是一种伪意念。

（4）伪意念是指借助一些可以产生较为明显脑电波的一些特定的动作，比如通过意念想像自己右手握拳，飞行器就会向右转，如果双手握拳时，飞行器便会向上升，如果双手不动，飞行器就下降。也有的研究采取通过意念想像自己眨双眼为向上，咬牙则为向下，握着左拳头为向左，握着右拳头则为向右[7]。

（5）不管用什么样的意念并不是每个人一开始就能够轻易通过脑电波来控制飞行器，因为大多数人的脑电波并不“干净”，里面存在很多干扰信号。因此，操作人员必须经过一定的训练，首先他们会尝试通过脑电波来控制电脑屏幕中光标的移动，以锻炼让自己能够发出足够清晰的脑电波指令，这样计算机才能准确的捕捉到其中的信息并加以转化[8]。

（6）在得到比较清晰的脑电波之后，必要的信号处理是需要的，比如通过软件的滤波，使得发到飞行器接收器上的信号能够比较清晰和明确。

（7）由于不同的实验者都有自己的意念定义，类似于有不同的编码方式，所以要想形成批量的成型的产品，将来会面临着标准规划和统一问题。

3 前景

综观目前的行业发展状况，脑控飞行器只是诸多脑控或者脑电波研究的一个分支[9]，发的发展将会影响或者依存着其他的相关分支的发展，其中包括：脑电阻仪行业发展、脑电波分析仪行业、肌电诊断仪器行业、脑电实时分析记录仪、眼动图仪行业、眼震电图仪行业、视网膜电图仪行业等等[10]。由于都属于新兴的分支，所以投入更多的研究会使得其相互分享结果，得以共同的发展。

参考文献：

[1]琳内·麦克塔格特.梁永安.念力的秘密：释放你的内在力量[M].北京：华夏出版社，2012年.

[2]徐敏.安效民.飞行器空气动力特性分析与计算方法[M].西安：西北工业大学出版社，2012年.

[3]孙学康.刘勇.无线传输与接入技术[M].北京：人民邮电出版社，2010年.

[4]WARRENT.Blume.MASAKOKaibara，刘兴洲.儿童脑电图谱[M].北京：海洋出版社，2006年.

[5]段洪君.史小平.微型飞行器建模与控制[M].北京：科学出版社，2012年.

[6]于海生.计算机控制技术[M].北京：机械工业出版社，2011年.

[7]蔡国玮.陈本美，李崇兴，王彪.无人驾驶旋翼飞行器系统[M].北京：清华大学出版社，2012年.

[8]孙增圻.邓志东，张再兴.智能控制理论与技术[M].（第2版）.北京：清华大学出版社，2011年.

[9]喻金钱，喻斌.短距离无线通信详解：基于单片机控制[M].北京：航空航天大学出版社，2009年.

[10]王成元.夏加宽，孙宜标.现代电机控制技术[M].北京：机械工业出版社，2009年.