面向脑控车辆的共享控制方法研究.pdf

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1、学校代码：10286分类号：U461密级：公开UDC：629学号：150253面向脑控车辆的共享控制方法研究研究生姓名：龚蕾导师姓名：殷国栋申请学位类别工学硕士学位授予单位东南大学一级学科名称机械工程论文答辩日期2018年6月2日二级学科名称车辆工程学位授予日期20年月日答辩委员会主席陈南评阅人盲审2018年6月3日硕士学位论文面向脑控车辆的共享控制方法研究专业名称：机械工程研究生姓名：龚蕾导师姓名：殷国栋本论文获国家重点研发计划（2016YFB0100906、2016YFD0700905）和国家自然科学基

2、金（U1664258、51575103）资助。THESHAREDCONTROLMETHODFORBRAIN-CONTROLLEDVEHICLEAThesisSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYGONGLeiSupervisedbyYINGuodongSchoolofMechanicalEngineeringSoutheastUniversityJune2018东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交

3、的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：日期：东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、《中国学术期刊（光盘版）》电子杂志社有限公司、万方数据电子出版社、北京万方数据股份有限公司有权保留本人所送交学位论文的复印

4、件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布（包括以电子信息形式刊登）论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布（包括以电子信息形式刊登）授权东南大学研究生院办理。研究生签名：导师签名：日期：摘要面向脑控车辆的共享控制方法研究研究生姓名：龚蕾导师姓名：殷国栋学校名称：东南大学摘要脑控车辆是指驾驶员通过思维直接控制的车辆，它已经成为智能车辆的前沿研究领域。脑控车辆的研究在科学理论和实际应用方面

5、都有重要意义。在科学理论方面，不仅可以促进脑控车辆关键技术的研究，而且有助于从大脑神经表达的角度来研究对驾驶行为的认知。在实际应用方面，可以提高残疾人或肢体运动受限者的活动范围，也可以为正常驾驶员提供一个驾驶车辆的新途径，甚至是为无人驾驶提供新的脑控辅助系统，在民用和军用领域中都有广阔的应用前景。但是脑机接口（BrainComputerInterface，BCI）本身具有一些固有问题，如：识别准确率低、响应时间长和信息传输率低，从而导致脑控车辆的控制性能不佳。本文围绕脑控车辆的共享控制方法实现了脑控车辆系统

6、，在BCI弊端不可避免的情况下提高其控制性能，并进行了在线测试。本文取得的主要贡献及创新成果包括以下方面：（1）建立了基于运动想象BCI的脑控车辆方向与速度综合控制模型，包括脑控驾驶员模型、运动想象模型、脑机接口模型、控制模型以及车辆模型。仿真结果表明，所建立模型可以完成驾驶任务，且其驾驶性能容易受到BCI识别准确率的影响。（2）设计了一种基于模糊控制的脑控车辆共享控制方法。通过摄像头和超声波采集环境信息，当在线识别到有运动想象的脑电指令产生时，则进入基于模糊控制的容错机制，当没有识别到运动想象的脑电指令时

7、则进入基于模糊控制的辅助驾驶模块，由模糊逻辑运动控制器执行最终的实际控制指令。既能对错误的脑电信号进行修正，也能够在没有脑电指令的情况下自主监督车辆。仿真结果表明，该共享控制方法可以显著提升脑控车辆的控制性能。（3）搭建了脑控车辆系统平台，设计了规范化的实验流程并进行了离线实验和在线实验，在线实验分为3种类型，分别为BCI直接控制、不考虑避障的共享控制以及考虑避障的共享控制。通过与仿真结果对比，验证了本文提出的脑控车辆模型和共享控制方法的有效性。实验表明该共享控制方法可以显著提高小车的控制性能，同时能够大大

8、降低脑控驾驶员的疲劳程度。关键词：脑机接口，脑控车辆，模糊控制，共享控制IAbstractTheSharedControllerMethodforBrain-controlledVehicleApplicant:GONGLeiSupervisor:YINGuodongUniversity:SoutheastUniversityAbstractAbrain-controlledvehiclereferstoaveh