脑机接口技术研究综述

脑机接口技术(brain computer interface,BCI)不依赖于常规大脑信息输出通路,该技术建立了一种直接的信息交流和控制通道,为人脑和外界之间提供了一种全新的交互方式。简要介绍了BCI技术的定义和基本组成及发展现状,并对皮层慢电位、视觉诱发电位、眼动产生的α波、P300电位和基于运动想象的μ节律及β波5种脑机接口技术的研究方向作了简要阐述,最后指出目前BCI研究面临的挑战及未来的应用前景。     

脑机接口技术研究概述

脑机接口(Brain-Computer Interface, BCI)是在人脑和外界之间建立不依赖于常规大脑信息输出通路(外周神经和肌肉组织)的一种通讯系统.本文概述了基于脑电信号(EEG)的BCI技术的基本原理、研究方法、类型、研究现状,并分析了目前存在的问题与应用前景.     

人体心电信号检测系统的研究

设计了一种能采集人体微弱心电信号的检测系统,此系统使用前端电路实现对心电信号的采集,通过滤波、陷波电路过滤掉人体及器件产生的干扰信号,后级放大及电平抬高电路为模拟信号进行模数转换做准备,最后使用MPS430单片机进行A/D转换,从而实现心率的读取。测试结果表明,此系统达到了良好的检测效果。     

自适应脑机接口研究综述

脑机接口(BCI)不依赖于外周神经和肌肉,在大脑与外部设备之间建立起直接交流的通路。近年来,该技术在识别准确率和系统交互速率方面已取得巨大突破。然而,脑电(EEG)信号非平稳特性较强且用户主观状态波动较大,传统脑机接口技术对大脑活动的动态变化欠缺适应性,影响了脑机接口系统的控制稳定性,也限制了其智能化发展和应用。自适应脑机接口可根据大脑当前状态动态调整诱发范式和实时更新识别模型,从而增强脑控系统对非平稳大脑活动的适应性,提高其控制精度和鲁棒性,实现更加实用化的脑控系统,对推动脑机接口技术进一步发展极具意义。该文对自适应脑机接口的相关研究进行了回顾和总结,并对该技术未来发展的方向进行了展望。     

脑机接口标准化研究

围绕脑机接口标准化研究,中国电子技术标准化研究院提前布局、夯实基础,不仅在国际标准化工作中取得历史性突破,同时统筹推进国内标准化工作,在国际国内标准化顶层设计、标准科研、标准研制等方面取得积极进展,形成“一体两翼”的工作格局。     

基于运动想象脑机接口的AuFBCSP方法

针对基于运动想象的脑机接口问题,提出了一种新的特征提取方法,即加强的滤波带宽共同空间模式方法。与传统的滤波带宽共同空间模式方法相比,文中提出的方法充分考虑了被试在进行运动想象时发生事件相关去同步时段的特异性,从而得到更多的特征,并利用这些特征分类,取得更高的准确率和kappa值。在特征的选择上,利用BCI的竞赛数据,将基于互信息的方法和基于准确率的方法进行对比,发现基于准确率的特征选择方法优于基于互信息的特征选择方法。     

国际脑计算机接口竞赛介绍及参赛经验谈

脑计算机接口(BCI)技术的研究是近几年才发展起来的一个具有学科交叉特点的前沿探索领域,其目的是实现脑与计算机设备的直接通讯;国际脑计算机接口竞赛由BCI研究领域的主要学术团体联合发起,旨在征集和检验新的BCI实现思路及相关数据处理算法,吸引和鼓励不同领域的研究者参与BCI研究.本文简要阐述了脑计算机接口的概念和发展情况,分析了历届BCI竞赛的设置和开展情况,最后详细介绍了我们的参赛经验和一些体会,供感兴趣的指导教师和研究生参考.     

脑电信号反馈控制装置的设计

本文研究设计了专用于治疗神经系统脑部疾病的智能化离电信号反馈控制装置。在分析人体脑电信号的基础上，将脑电生物反馈与电磁反馈有机结合，能有效地调节脑神经细胞的电活动。临床研究表明，该装置对神经系统一些脑部疾病有显著疗效。     

机-脑接口研究

机-脑接口的一个具体应用是对睡眠的监测和控制。研究发展一种无干扰、不唤醒监测和控制“醒-睡过渡过程”中那些妨碍入睡思维活动的方法。基于Vxworks实时操作系统和ARM微处理器的“微型手腕式嵌入式计算机”。可产生刺激信号,控制、测量、记录、处理使用者的应答信息,分析脑的状态。由于它的微小结构（舍传感器）及其与环境的独立性,保证了使用者无干扰。利用“非限定微行为反应技术”,保证了使用者无唤醒。该方法可将入睡潜伏期测量的精度从十几分钟提高到6S左右,并在小样本实验中有效控制了“醒一睡过渡过程”中那些妨碍入睡的思维活动,显著缩短了入睡时间。为中断那些讨厌的干扰性思维和过多不能控制的焦虑提供了一种新途径。     

2022年脑机接口研究进展

脑机接口（brain-computer interface,BCI）旨在大脑与外部环境之间建立一种不依赖于外周神经系统的交流与控制通道,从而实现大脑与外部设备的直接交互。脑机接口的初衷是帮助运动障碍患者利用其意图直接控制辅助设备,提高患者生活质量并重拾生活信心。随着脑机接口技术的发展,脑机接口应用已拓展至游戏娱乐、学习教育、智能家居和军事等领域。作为脑科学与类脑智能研究的重要部分,脑机接口已成为多个国家的科技战略重点。随着脑科学、计算科学、人工智能等领域快速发展,脑机接口技术的进步步伐加速,脑机接口已成为全球科技前沿热点。脑机接口技术主要涉及硬件、软件和算法,其中硬件主要包括脑信号采集与处理器件,是保障脑机接口性能的前提;软件的优化将降低脑机接口系统的使用门槛,惠及更多人群;算法则主要是对脑信号进行分析与处理,以又准又快地解读用户意图。脑机接口在硬件、软件和算法三方面的技术进步不仅推进脑机接口从实验室演示走向实际应用,同时也将拓宽脑机接口的应用范围。因此,本文从关键技术、典型应用等方面着手对2022年脑机接口领域的研发热点进行回顾和梳理,以期增进脑机接口研究现状的了解。同时,对当前脑机...     

24GHz 车载防撞雷达射频前端设计

本文介绍了一个24GHz 车载防撞雷达射频前端系统。本系统是基于德国Innosent 公司推出的一款工作在24GHz 窄波束的雷达收发器IVS-179 而设计的,包括了输入信号的放大、偏置电路以及输出信号的滤波和放大电路。该系统 通过发射电磁波和接收反射的电磁波经过下变频等处理得出目标的距离和速度的信号,传给信号处理模块。     

基于头皮脑电的游戏型脑机接口应用研究综述

游戏型脑机接口(game-BCI)是指将脑机接口与游戏结合,通过对脑电信号的识别,使用户完成对游戏的直接控制,不仅为健康人提供了新型的游戏交互方式,也为残障人士提供了新的康复治疗途径。相比于其它侵入性BCI,基于头皮脑电的BCI有无创、时间分辨率高、成本低、便携性好等优势,具有更加广泛的应用前景。该文对基于头皮脑电的游戏型脑-机接口技术进行了总结,将其按控制信号类型分为主动式、反应式、被动式以及混合范式,介绍不同类型游戏BCI的控制策略和应用场景,并对比分析了游戏BCI中不同类型脑电信号常采用的分类算法,最后讨论了该领域目前存在的问题和未来的发展方向。     

小波滤波与AR模型在脑电信号处理的应用

针对脑-计算机接口技术中的脑电信号处理、事件相关同步和事件相关去同步的特点,提出了一种基于离散小波滤波和AR模型来提取脑电信号特征向量的方法。利用Daubechies类小波函数对脑电信号进行4层分解,然后使用Burg算法提取脑电信号8阶AR模型系数,最后用BP神经网络进行分类和比较。得到最优的正确率为71.64%,小波滤波的效果要优于FIR滤波器。     

心电信号采集电路的设计

心电信号是人类最早研究生物电信号之一,并较早的应用到医学临床。本文根据心电信号的低频率、低幅值和人体高阻抗等特点,设计了一个用于心电信号采集的电路。该电路主要由传感器电极、右腿驱动电路、前置放大电路、低通滤波电路、高通滤波电路、50Hz陷波电路以及后置放大电路组成。该电路较好的降低了共模信号的干扰以及工频干扰,可以采集到较好的心电信号。     

应用于脑机接口的便捷式头皮电极

脑电信号幅度弱、频率低,容易受环境及其他内源性电生理信号干扰.电极作为头皮脑电记录的首要关键器件,其性能的好坏,直接影响着脑机接口技术的发展.随着脑机接口技术逐渐走向成熟,在实验室中使用的传统湿电极尽管信号质量好,但佩戴和安放需要专业人员操作,使用后的设备需要清洗和晾晒等维护,大大限制了脑机接口技术的发展和推广应用.为...     

一种热电偶传感器信号调理电路设计

在航空电子设备设计中,温度信号是常用的重要信号之一,如何设计合理的电路对传感器信号进行准确采集,具有重要的意义。文章介绍了一种热电偶传感器信号调理电路,该电路能将传感器信号调理成适用的电压信号,再经过AD进行采集,输入到可编程逻辑器件或处理器中进行计算。     

脑机接口信号处理的研究进展

目前,神经电刺激领域发展较为迅速,主要应用领域是对脑部核团进行电刺激,用于治疗或缓解患者相关病症,主要调整参数方式为主观调节,医生根据患者情况进行参数调节,让患者感受相关刺激后决定是否采用该参数,存在调整不精准、不适应、不及时等情况.随着市场需求增加,通信技术发展,远程医疗逐渐能够解决程控调整的及时性问题,但更本质的解...     

基于发音想象的脑机接口的研究综述

脑机接口作为患有交流或肢体障碍的病人与机器设备交流沟通的一种技术，近年来在生物医学工程、康复工程等领域受到广泛关注。基于发音想象的脑机接口作为一种新型的脑机接口方式，由于其具有为患有言语障碍的病人提供有效、舒适的言语交流的潜力，其相关研究正在迅速发展。本文首先介绍常见的基于发音想象的脑机接口所用到的信号采集技术，然后详述现有文献中的相关研究内容和信号处理算法，最后讨论基于发音想象的脑机接口存在的问题以及对未来工作进行展望。      

脑机接口用例国际标准提案研究

通过总结前期脑机接口国际标准工作中取得的成果,分析《脑机接口用例》国际标准提案所收集的20例国内外脑机接口用例潜在的标准化研究方向,目前已有脑机接口用例的标准化需求集中在伦理道德、信号采集、信号预处理及分析、性能评价及可靠性、管理政策等方面。下一步工作中应进一步扩展脑机接口用例收集,为未来脑机接口技术标准化工作奠定基础。     

基于极微弱脑电编解码技术的脑机接口前沿展望

脑机接口是人机交互领域中迅速发展的新兴技术,在系统交互速率和指令集数量等方面已经取得较大突破,但现有脑机接口技术多基于高鲁棒性的脑电特征进行编解码,欠缺舒适性和交互友好性,导致目前该技术的应用场景受限且不利于用户进行多线程作业,限制了脑机接口技术走向实际应用.面向脑机交互过程中的实际应用需求,需要开发基于极微弱脑电的编...