基于BCI的下肢辅助康复系统的研究

脑-机接口作为一种新颖的人机接口方式,为人脑和外界事物进行信息交流和控制提供了一种全新的通道。该文把脑一机接口技术成功的应用到医疗康复中,利用运动想象时大脑感觉运动区域产生的事件相关同步和事件相关去同步现象来分析左右手运动想象时的脑电信号特征,进而来判断想象者的运动意图,从而实现脑电信号对下肢辅助康复设备的控制,为中风患者做下肢的运动康复性训练。     

基于小波包和ICA的ERD/ERS脑电信号特征提取

在脑机接口研究中,针对运动想象脑电信号的特征提取,采用了一种优化的基于小波包的ICA（独立成分分析）法,用于提取大脑在想象动作时产生事件相关去同步/同步（Event Related Desynchronization or Event Related Synchronization ERD/ERS）信号。利用小波包对脑电信号进行分解去除不同脑电信号之间的统计相关性,抽取包含ERD/ERS现象的特征频带,对每个特征频带分别进行ICA分解,获取与ERD/ERS现象相关的μ节律和β节律。最后引入ERD/ERS系数作为量化指标进行想象动作的识别。分类仿真结果表明,上述方法能够显著增强运动想象脑电信号的ERD/ERS特征信息,对比与独立使用某一种方法,两种方法结合更能有效的提取脑电信号特征波。     

脑-机接口中新的脑电数据分类方法

根据自发脑电的特点,将HMM-AR模型算法运用到脑电状态的分类中,证明它是一种非常有用的分析脑-机接口方法。将Laplacian filter、ICA和HMM-AR方法相结合,用想象左右手运动的BCI数据进行识别,得到了很好的分类结果,有效地区分脑电中运动与非运动两种状态。该算法能够在运动开始后1 s内检验到脑电信号的变化,从而证明了该算法在BCI的实用性,达到了良好的识别效果。     

刺激前后脑电α波相位重排现象研究

对8个被试在视听觉同步刺激模式下采集的脑电数据,选择O1电极探讨刺激前后,从自发脑电到诱发脑电过程中α波(8~13 Hz)相位重排现象。计算每次刺激前的幅度(Pr)、相位(φ),和刺激后的第一个正(P)波和第一个负(N)波的潜伏期与幅度共6个参数。提出了Pr和P、N波幅度之间的3次多项式模型;采用线性回归中异常值检验法量化相位重排的程度,结果表明:从自发脑电到诱发脑电的过程中,α波的相位存在明显的重排现象。     

脑电相位同步性分析方法研究

脑电同步被认为是脑功能区域整合的表现.基于脑电同步产生的生理机制,从信号分析方法着手,研究了如何把希尔伯特变换应用到脑电同步性研究领域,并就此研究提出一种改进的小波分析方法.对真实脑电数据处理的结果证明了该方法在脑电同步分析中的有效性,并比较了2种方法的特点.从结果可以看出,希尔伯特相位同步分析方法更能反映数据的真实性,更符合生物信号的特性.     

基于熟悉人脸范式的P300脑机接口字符输入系统的设计与实现

脑机接口系统是一种使大脑能够不依赖于外周神经和肌肉通道,与外部环境进行交互的系统。基于P300的脑机接口字符输入系统是脑机接口技术的一种典型应用。对基于传统范式的P300脑机接口系统进行改进,设计并实现了基于熟悉人脸范式的P300脑机接口字符输入系统。实验建立了基于熟悉人脸的P300脑机接口系统的信号采集与处理模型,对采集到的数据进行预处理、特征提取,并使用集成支持向量机算法对脑电信号进行分类。结果表明,除P300电位外,熟悉人脸范式诱发出了Vpp和N170电位。与以往传统范式80.6%的字符输入正确率相比,基于熟悉人脸范式的字符输入正确率达到93.5%,具有良好的发展前景。     

采用小波熵和频带能量提取脑电信号特征

对于采用两种不同意识任务(想象左手运动和想象右手运动)的脑-机接口系统,采用脑电信号的小波熵和频带能量作为组合特征,采用Fisher线性判别分析进行分类,最后采用分类准确率和互信息作为评价标准,进行脑电信号的特征提取离线分析结果表明:该算法在分类准确率和互信息上都取得了良好的识别结果,为脑-机接口系统中意识任务的特征提取和分类提供了新方法。     

基于卷积神经网络的多类运动想象脑电信号识别

针对传统多类运动想象（MI）脑电信号的识别方法须进行繁琐的预处理以及特征提取问题,提出基于深度学习的MI信号自动分类方法.在样本表示方面,提出将多通道脑电（EEG）信号转化为一维序列信号处理,在增加样本数量的同时又能够忽略与通道位置相关的空间信息的影响;根据输入信号的特点,采用多层一维卷积神经网络学习不同运动想象状态时脑电信号中的时频信息,自动完成特征提取和分类工作. 将所提出的方法在公共数据集上与多种方法进行比较,并完成对实际采集数据集的分类. 利用所提方法在不需要先验知识的条件下,对脑电信号进行端到端的学习. 结果表明该方法可以获得更高的多分类准确率以及降低个体差异对分类的影响. 所提出的方法有利于促进基于MI 的脑机接口系统的开发.     

四类运动想象脑电信号特征提取与分类算法

针对脑机接口(BCI)系统中存在的信息传输速率较慢和脑电信号识别正确率较低的问题,对多通道四类运动想象脑电信号进行研究.通过对4种运动想象及休息状态脑电信号进行功率谱分析,合理确定预处理滤波器的最佳滤波频段,然后使用PW-CSP,Hilbert变换及归一化处理的方法,对四类运动想象脑电信号进行特征提取,分类算法分为特征信号算术求和与阈值比较的预分类过程及包含单个支持向量机(SVM)的细分类过程,算法复杂度明显比采用多个SVM组合的多类分类算法要低,为实现算法的在线应用打下基础.仿真结果表明,该算法分类正确率高,时间开销小,并且可以通过调节阈值,在正确率与算法复杂度之间获得平衡.     

脑机接口技术研究

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.该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.     

基于多时钟源的时间同步系统设计与应用

根据电力系统时间同步技术规范,基于高稳晶振,设计了一款可同步北斗、GPS、IRIG-B码多时钟源的时间同步系统,电力行业应用表明该系统时间同步精度优于士1 us,守时精度优于1 us/min,能确保在丧失外部同步源时的守时精度,满足电网安全、稳定运行要求.     

基于C#参考式扭矩传感器标定及测试系统的研制

针对扭矩传感器校准测试设备中存在的定位精度不高、对中性较差、测试功能单一等问题,设计了一种参考式扭矩传感器标定及测试系统。系统中对中机构使用锥柄结构,可以提高定位精度和对中性,提高测试的精度,在静态标定和动态测试过程中通过高等级精度扭矩传感器与待测扭矩传感器进行对比。软件部分基于C#语言开发,使用Access数据库存储数据,使用可扩展标记语言(XML)记录传感器初始信息,可实现数据分析、可视化与储存。系统采用多线程技术实现数据采集和硬件控制的协调同步,保证了数据采集精度。结合试验台硬件可以实现系统的静态标定与动态测试两个重要功能。该系统结构简单、实际操作简便、工作效率高。     

基于文本挖掘技术的教育类文献主题识别方法研究

针对传统文本统计学抽样风险问题，采用文本挖掘技术提取相关文献中具有分析价值的信息，引入自然语言处理技术对文献信息进行主题词抽取和清洗，利用文本聚类结合知识图谱和数据可视化，为分析相关文献研究方向的现状、热点和发展趋势等提供依据。以教育类文献为例，通过研究表明，自然语言处理技术与聚类方法结合数据可视化可以为分析当前教育领域的研究热点和发展趋势提供有力的数据支撑。     

惠州市土壤重金属污染信息系统设计

利用组件式GIS开发平台ArcObjects与可视化开发语言C#,对基于SQL Sever2000和ArcSDE的重金属污染信息系统设计与开发进行研究.以广东省惠州市为例,通过104个观测点,利用C#与Matlab混合编程,用神经网络方法插值出其他未观测点的地理坐标和重金属的含量,并应用单因子评价和地统计分析实现基于GIS空间数据分析和管理的信息系统功能.该系统具有对土壤重金属污染状况进行空间变异分析和评价、数据查询、分析和统计等功能,能实现重金属空间变异的可视化表达,为人们的生产生活以及土壤环境质量研究和决定提供服务.     

短突发传输系统的联合导频和迭代译码载波同步简

Considering the low estimation accuracy and small synchronization range of carrier synchronization algorithms in low signal to noise ratio (SNR) for short burst communication systems, a joint pilot and iterative decoding soft-output carrier synchronization algorithm is proposed. Firstly, the received pilot sequence is extracted and modulation is removed, with the modulation-removed signals made cross-correlated. Then the summation of all the correlation values is used to perform initial carrier parameters estimation. Secondly, the pilot sequence is reused with the soft-output information based on the extended Turbo decoder to obtain fine frequency and phase estimation values. Theoretical analysis and simulation results show that the coarse estimation algorithm can satisfy the requirements of the frequency estimation range and estimation accuracy, and preamble-middle pilot placement is optimal for a certain length of the data frame; The turbo decoder can obtain more reliable soft-output information with small residual frequency offset after initial coarse synchronization when the normalized frequency offset is less than 1.5×10^-3, with the joint pilot and soft-output of the decoder used to estimate fine carrier parameters, which can make the turbo code achieve optimal BER performance.     

一种基于主成分回归的DV-Hop定位方法

DV-Hop定位算法是一种被广泛运用的定位算法。在各向同性的密集网络中,DV-Hop可以得到比较合理的定位精度,然而在实际分布的网络中,它的精度受到噪声和信标节点之间几何关系的限制。主成分回归方法利用主成分分析方法对原先数据进行重新构造,删除部分主成分,从而消除部分噪声和多重共线性对回归精度、稳定性的影响。根据DV-Hop算法定位过程,在节点位置估计阶段运用主成分回归的方法对定位数据进行重新综合与提取,仅利用有效定位信息进行位置估计。仿真实验结果证明该改进后的算法同样具有原先算法优良特性,且定位精确度有所提高。     

基于似然比的码辅助Turbo迭代同步算法

针对传统接收机在低信噪比环境中因同步损失而引起的Turbo码纠错性能恶化问题,结合Turbo迭代机制,提出基于对数似然比的最大似然比均值(MMLR)码辅助同步算法。首先采用改进的数据辅助方法,将定时误差控制在一个码元周期内;然后根据信号同步、失步时译码输出似然比分布差异,反馈误差信息,进行迭代相位估计。该算法充分发挥译码器的校正纠错功能辅助同步环节,有效地提高了同步精度。最后针对最小移频键控(MSK)信号建立Turbo-MSK仿真模型。仿真结果表明,在极低信噪比下,该算法能够准确完成定时和相位估计,获得与理想同步近似的可靠性能。     

Research on Synchronization Technology of DSSS Signal Based on UQPSK

In communication systems operating over satellite links,increasing requirement is now being made of unbalanced quaternary phase shift keyed(UQPSK)signals.The signal format is a QPSK signal in w here the tw o orthogonal components of the carrier have unequal pow er and are modulated w ith independent binary data streams of different rates.This transmission scheme is most useful w hen the data of tw o different sources w ith possibly varying rates have to be transmitted in the same frequency band.This feature can be applied to solve the problem of parallel transmission of inter-satellite link(ISL)ranging signal and data information.The direct sequence spread spectrum(DSSS)signal based on UQPSK is introduced into inter-satellite link communication system of navigation satellites.The research is focused on synchronization technology of UQPSK DSSS signal and design of synchronization loop.The establishment of communication system proves the correctness of the synchronization loop.     

基于时空分析的微博演化可视化

针对海量增长的微博信息不利于快速查阅和筛选的问题,在分析微博数据特点的基础上,利用数据挖掘技术和信息可视化技术的有机结合,开发了基于时空分析的微博演化分析系统。该系统侧重于对热点事件所涉及的微博信息的演化分析,在关注热点事件从发生、爆发到最终消亡的同时,更加关注当前热点的微博用户群体的情感分析、关键用户追寻、发布时序分析,并在侧重时间演化过程的同时关注于热点事件的空间地理信息分析。该系统广泛适用于普通微博用户、新闻机构、政府机关等单位。     

基于MAPGIS平台的航道信息管理系统设计与实现

采用MAPGIS平台,以地形图和电子地图为基础,以地形地貌及其他相关地理信息的空间数据和属性数据为核心,利用计算机技术、地理信息系统(GIS)技术、数据库技术、图像处理技术和可视化技术设计了航道信息管理系统;对航运管理、航道整治、工程设计规划、码头建设、船只导航和水情分析等建立快速提供准确的地理信息、便于查询统计及决策分析的管理系统,实现对航道基础地理数据计算机管理与分析决策。