基于稳态视觉诱发电位的电力载波传输控制系统研究
基于稳态视觉诱发电位的电力载波传输控制系
统研究
Abstract ：It is a new man?machine interaction way to control the external devices with the
human EEG. Therefore ，the power line carrier transmission control system based on steady state
visual evoked potential （SSVEP ）is researched. A set new intelligent home system to control the
home terminals with EEG in real time was designed. The power line carrier communication
technology is integrated in the system to solve the communication problem between the man of limited
mobility and outside world ，and also solve the limitation problem between RF interference and
transmission distance of the traditional control mode. The LED controlled by single chip
microcomputer is taken as the visual stimulator in the system. The EEG algorithm is processed on
LabVIEW platform ，in which the power spectrum estimation is used to extract the evoked potential
vector in real time to generate the brain?computer interface （BCI ）control command. The control
command can realize the household power line transmission through the power line carrier module and
operation control in home terminal. The experimental results verify that the average recognition rate of
the designed system can reach up to 95% ，and the average control time for single household app?
liance switch is about 6 seconds.
Keywords ：BCI ；smart home ；steady state visual evoked potential ；power line carrier
0 引 言
脑机接口（Brain Computer Interface，BCI）是一种不同于人脑正常传播机理的通信方式，
它运用工程技术手段建立人脑与机器之间的交互。这种无需肢体运动便可实现外界控制的交互
模式，非常适用于老年人与残障人士等不具备肢体表达能力的人群。在运动康复领域也有着十
分重要的作用和研究意义。BCI 技术的发展为思维正常但是有严重运动障碍的人与外界交流提
供新的途径[1]。视觉诱发电位（Visual Evoked Potential，VEP）是脑电诱发电位的一种，根据
刺激信号的不同可以分为瞬态视觉诱发电位和稳态视觉诱发电位 SSVEP（Steady State
VEP）。瞬态诱发电位的刺激频率一般不超过 4 Hz，当新刺激来到之前上一个刺激响应已经结
束，各次刺激形成的响应在时间上互不重叠，而稳态视觉诱发电位的刺激频率一般超过 6 Hz，
并且各次刺激引起的响应在时间上发生重叠。SSVEP 具有高信息传输率，较短训练时间和易于
提取等优点，因而 SSVEP 是控制系统输入信号。
电力线通信技术（Power Line Communication，PLC）是一种利用中、低压电力线作为通信
介质，实现数据、信号、图像、命令等综合业务传输的通信技术。其具有覆盖范围广、不用打
破原有布线方式、一线两用、各类用电器均可直接作为链接终端等优势，因此被广泛用在远程
抄表、智能家居等领域[2]。
传统稳态视觉诱发电位脑电信号的控制系统中，控制命令往往通过无线通信技术进行传
输。但是无线传输具有无法穿越墙体，特殊环境无线频谱受限等缺点。因此，设计了基于稳态
视觉诱发电位的电力载波传输控制系统，实现了 SSVEP 信号在以电力线为传输线路的基础上
对家庭终端的控制[3?4] 。1 系统构建简介
基于稳态视觉诱发电位的电力载波传输控制系统包括：稳态视觉诱发电位信号诱发与采
集，脑电信号处理，电力载波传输与控制三个环节，系统如图 1所示。所设计的系统主要包
括：单片机控制的 LED 脑电刺激器、脑电信号采集器、LabVIEW 上位机脑电信号处理平台、
电力载波模块与外围控制电路。
2 信号诱发与采集
视觉刺激器提供外部视觉刺激和与人体交互的外部装置，主要功能是产生稳态视觉诱发电
位信号。一般有二极管闪烁和显示屏闪烁两种方式。为实现最佳视觉刺激效果，提取可靠的稳
态视觉诱发电位，系统选用二极管闪烁的模式。视觉刺激器以 ATmega16 为控制核心，控制 5
路分别以14 Hz，14.5 Hz，15 Hz，15.5 Hz，16 Hz，16.5 Hz，17 Hz，17.5 Hz 频率闪烁的2
标签： #控制系统
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基于稳态视觉诱发电位的电力载波传输控制系统研究 Abstract ：It is a new man?machine interaction way to control the external devices with the human EEG. Therefore ，the power line carrier transmission control system based on steady state visual evoked potential （SSVEP ）is researched. A set new intelligent home system to contr...
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