基于稳态视觉诱发电位的脑-机接口实验研究

为提取应用于脑-机接口系统的稳态视觉诱发电位信号(SSVEP),运用叠加平均与快速傅里叶变换(FFT)相结合的方法,由其频谱图上得到作为输入信号的稳态视觉诱发电位信号.通过实验确定了叠加平均次数与最佳视觉刺激颜色,并对混合闪光刺激下SSVEP的提取进行了研究.实验结果表明,该方法提取出的SSVEP信号能够反映使用者的控制意图,可应用于脑-机接口系统.     

稳态体感诱发电位的提取与分析

对人体施加较高频率的电流刺激可以引起稳态体感诱发电位。为了诱发并提取出稳态体感诱发电位,该文设计并实现了一种可由计算机精确控制刺激电流的强度和频率等参数的新型体感诱发电位刺激器,给出了提取稳态体感诱发电位的检测方法,还讨论了能够在实验过程中减少刺激伪迹的措施。同时,给出了一种可在较短时间及噪声环境下提取出稳态体感诱发电位的频域分析方法,并与提取瞬态诱发电位采用的叠加平均方法进行了比较。理论分析与实验结果表明,该方法可以在较短时间内用头皮电极提取出稳态体感诱发电位,可以用在术中监护受试者的神经传导水平,而且其幅值的分布能够反映大脑对体感刺激的响应。     

基于EMD闪光视觉诱发电位的单次提取方法

探讨了基于EMD方法的单通道闪光视觉诱发电位(FVEP)信号的单次提取方法.应用EMD方法的自适应多分辨率特性,首先把单通道闪光视觉诱发电位信号进行EMD分解,然后根据FVEP的频率特征,选择对应的IMF分量进行重构,得到有效去噪后的FVEP信号,可实现FVEP信号的单次提取.与目前临床最常用的叠加平均方法比较,说明利用EMD方法单次提取的FVEP信号能够准确反映FVEP的典型特征信息,满足了临床应用要求.     

改进的Wigner-ville分布提取P300视觉诱发电位

对视觉诱发电位P300快速有效提取是脑-机接口技术研究的重要问题.针对脑电信号非平稳性的特点,采用改进的Wigner-ville分布(WVD)提取视觉诱发电位P300.首先,以Oddball实验范式作为视觉诱发刺激范式,获取脑电测量信号;然后,利用共平均参考、带通滤波、数据分割等方法对采集的脑电信号进行预处理,以去除各种噪声和干扰,获得诱发脑电数据.最后,采用少次相干平均结合改进的Wigner-ville分布方法,提取P300视觉诱发电位.仿真结果表明:对比传统的Wigner-ville分布,改进的方法能够有效地获得视觉诱发电位P300,同时抑制交叉项干扰,克服了长时间视觉刺激引起神经系统疲劳而导致P300电位产生误差,为建立在线脑-机接口系统提供支持.     

用于稳态视觉诱发电位目标识别的多尺度特征融合卷积神经网络方法

针对传统稳态视觉诱发电位(SSVEP)脑电信号目标识别方法分类精度低、提取特征不充分、方法复杂且耗时等问题,提出一种基于多尺度特征融合卷积神经网络的SSVEP信号分类识别方法(SSVEP-MF)。利用小波变换将多通道SSVEP信号整合转化为二维图像作为输入样本集;建立多尺度特征融合卷积神经网络模型(MFCNN),该模型利用三层二维卷积核实现图像样本不同尺度特征的充分提取,构建多尺度特征融合单元对不同层级特征进行融合,并通过全连接等操作完成模型的训练;将样本集输入到MFCNN模型中实现脑电信号特征自适应提取及端到端分类。所提SSVEP-MF方法能够充分提取信号各层级特征,实现短时间视觉刺激下SSVEP信号的有效识别,并具有较高的目标识别效率。实验结果表明,在1 s刺激时长时,相比传统功率谱密度分析方法、典型相关分析方法以及普通卷积结构方法,所提方法的识别准确率分别提升了18.57%、20.08%及7.03%,有效提高了基于稳态视觉诱发电位范式下脑机接口的信号识别性能。     

基于多通道时频相干的诱发电位单次提取

针对信噪比低、频带宽的诱发电位信号单次提取问题，提出了一种在时间—频率域中的多通道相干成分分离算法．本算法采用头皮电板进行多通道同步观测和记录，在各通道的观测数据中诱发电位信号具有较高的相干性，而其他干扰信号的相干性较低，因此根据其相干性将诱发电位信号与其他信号分离，实现诱发电位的提取．为实现相干成分的分离，本算法首先应用于小波包分解将信号在时频域展开，然后通过计算相干系数确定相干的诱发电位信号在时频域中的分布区，并据此去除噪声的能量分布而得到诱发电位的时频域分布，再通过小波包重构就可以分别提取出各通道中高信噪比的诱发电位信号．本算法可以有效地提取各类宽频带信号，能够极大地提高低信噪比信号的辨识能力，具有良好的非重复信号捕捉性能，应用此算法已成功地实现了视觉诱发电位的单次提取．     

小波变换在视觉诱发电位信号提取中的应用

在基于视觉诱发电位脑机接口研究中，需要在强噪声背景下迅速准确地提取出微弱的视觉诱发电位信号。对信号进行小波分解，分析诱发电位信号及噪声在不同尺度上的分布特点，选择诱发电位信号能量相对集中且能较好反映信号主要特征的频带设计了小波时频滤波器。小波时频滤波器结合少量次累加平均，可提高信噪比，提取出视觉诱发电位信号。实验表明，平均刺激9-20次就能提取出信号。本方法能准确快速地提取出有明显特征的诱发电位信号，有利于提高脑机接口通信速度及正确率。     

基于稳态视觉诱发电位的脑-机接口研究

实现了一个以液晶显示器(LED)产生刺激频率的稳态视觉诱发电位(SSVEP)脑-机接口系统(BCIs)。为了从脑电中提取出稳态视觉诱发电位(SSVEP)信号,运用基于快速傅里叶变换(FFT)的方法和基于Mallat小波及AR模型分析法这两种处理方法对脑电信号进行离线分析。实验结果表明,用这两种方法提取SSVEP信号都可以达到很高的准确率;而基于FFT的方法更适用于脑-机接口系统。因此用基于FFT的方法完成了这个SSVEPBCIs的在线实验。     

基于微机控制的LED光源控制系统设计

为了增强机器视觉中捕捉图像的清晰度以及提高图像的分辨率,获得优质稳定的图像,需要设计一款基于微机PWM信号控制的LED光源控制器．该控制器以STC12C5608AD为系统控制核心,采用单片机自身的PCA／PWM寄存器产生PWM信号控制IRFIK220N场效应管的开关状态而对光源的亮暗程度进行控制．PWM调光技术属于数字化调节,不仅可以避免常规模拟调光过程中发生光线偏移现象,并且可以精确控制调光的程度,改善机器视觉过程中提取图像的质量．     

基于小波变换提取和分析兔体感诱发电位

单次提取兔体感诱发电位，并定位和分析诱发电位波形成分．麻醉兔，以0．5Hz频率电脉冲刺激兔下肢隐神经，3764Hz采样频率收集兔头皮电位．采用一维多分辨分析提取兔体感诱发电位，并用连续小渡变换定位和分析诱发电位波形成分．单次诱发电位的小波变换与叠加平均诱发电位比较表明，Daubechies小波多分辨分析可以单次提取诱发电位．连续小渡变换能够精确定位诱发电位中波形成分，并可采用连续小波变换分析诱发成分的频域特性．连续小波变换技术把一维时域信号投影到二维时频空间研究将成为医学信号处理的一个有用方法．     

超低纹波PWM编码技术分析

传统PWM(pulse width modulation)技术的不足之处是会产生纹波脉冲,对其他电路产生干扰。这对很多精度要求比较高的应用场合是非常不利的。一种基于脉冲编码的数字PWM方案,可以大幅度降低输出纹波的强度,可表述为:将PWM脉冲序列均匀的分布到整个PWM周期之中,最理想的情况是达到单个脉冲的程度。理论上PWM输出纹波与PWM信号各次谐波幅值具有很强的正相关关系,其中基波与二次谐波的所产生的纹波最为显著。深入的分析表明,这种编码映射方法可以将这2项均降低到数字PWM信号最低极限数量级。初步实验表明,这种技术的效果非常显著。     

3D非扫描成像激光雷达距离精度的Cramer-Rao下限

利用参数估计的方法进行了3D非扫描成像激光雷达距离精度的研究,根据数理统计的理论,分析了距离估计方差的Cramer-Rao下限（CRLB）,推导出了3D非扫描成像激光雷达距离估计方差的CRLB计算公式。 利用Monte Carlo仿真结果证明了推导的距离估计方差的CRLB具有有效性。 通过推导的距离估计方差的CRLB,对3D非扫描成像激光雷达的距离精度影响因素进行了分析,结果表明,减小脉宽、增加脉冲强度、提高采样速率、降低系统噪声、增加探测器量子效率都可以有效提高目标距离精度。      

有源电力滤波器滞环电流的模糊控制策略

针对有源电力滤波器(APF)固定环宽滞环电流控制补偿范围有限的问题,提出一种基于模糊控制的可变环宽滞环电流控制策略.通过对APF的建模和对滞环电流控制原理的分析可知谐波电流补偿能力与滞环环宽密切相关.以指令电流与实际电流的偏差及其变化率为输入变量建立模糊控制规则,实现滞环环宽随补偿要求进行调节.PSIM仿真结果表明:所提方法可以改善APF对谐波电流的跟踪性能,尤其是在过零点和顶点时性能改善较为明显.实验样机的实验数据证明,该方法可以加强APF谐波治理效果,有较好的实用性.     

抑制共模电压的不对称NZPWM技术

为了抑制共模电压,消除死区效应导致的共模电压尖峰,提出一种可通过软件实现的不对称无零矢量脉宽调制技术。在对已有技术进行分析的基础上,调整了开关次序,并对有效矢量的作用时间作了限制。利用不对称的矢量合成算法,弥补最小作用时间限制导致的电压畸变。实验结果表明:该算法可以完全消除死区效应导致的异常脉冲尖峰,从而将共模电压幅值抑制到普通算法的1/3。因此,该方法具有较好的有效性和实用性。     

抑制共模电压的不对称NZPWM技术

为了抑制共模电压,消除死区效应导致的共模电压尖峰,提出了一种可通过软件实现的不对称无零矢量脉宽调制技术。在对已有技术进行分析的基础上,调整了开关次序,并对有效矢量的作用时间作了限制。利用不对称的矢量合成算法,弥补最小作用时间限制导致的电压畸变。实验结果表明:该算法可以完全消除死区效应导致的异常脉冲尖峰,从而将共模电压幅值抑制到普通算法的三分之一。因此,该方法具有较好的有效性和实用性。     

脉宽调制流体位置控制系统稳定性的研究

在分析自然采样、双沿调制模拟式脉宽调制器的基础上,找出了由其组成的脉宽调制流体位置控制系统的特殊性,提出了系统稳定的必要条件.在由三通气动高速开关阀和差动气缸组成的脉宽调制高压气动位置控制系统上进行了实验研究。     

Boost前置功率因数补偿电路的调制脉宽分析

针对Boost前置电路调整功率因数时控制调制脉冲宽度问题，分析了功率因数条件，推导出Boost电路的调整脉冲宽度函数，指出该函数恰与Boost电路稳态工作条件近似，并讨论了电路理想条件、输出电压纹波、纹波电流和过零点畸变等相关问题。     

基于MSP430单片机的BUCK型数字电源设计与实现

提出一种基于MSP430单片机的BUCK变换器数字电源,开关频率为80KHz,效率在70%以上。用MSP430单片机内部自带的A/D对输出电压进行测量,与设定值进行比较,比较结果控制P-MOSFET栅极驱动PWM(脉冲宽度调制)波的占空比,电压值可通过按键设定,实现输出电压的数字化控制,并加外围的欠压及过流保护、电流测量等电路构成小型高效率的数字电源。     

基于定子磁链轨迹跟踪的优化PWM高性能闭环控制

在低开关频率下采用优化脉冲宽度调制(pulse width modulation, PWM) 可获得较小的谐波畸变, 但将其直接应用于高性能闭环控制系统时会引起PWM 波形紊乱和系统过流. 给出了一组离线求解得到的特定谐波消除脉宽调制(selected harmonic eliminated pulse width modulation, SHEPWM) 开关角, 分析了将优化PWM 应用于高性能闭环控制系统会造成系统过流的原因. 深入研究了基于定子磁链轨迹跟踪的优化PWM 闭环控制方案, 给出了一种结合SHEPWM 特点的脉冲实时修正策略, 实现了采用优化PWM 的磁链轨迹跟踪高性能控制. 通过三电平逆变器异步电机驱动系统的仿真实验验证了该策略的有效性. 结果表明,驱动系统在200∽300 Hz的低开关频率下获得了较小的电流谐波畸变, 同时具有快速动态响应能力.