一种用于调控鸟类飞行行为的方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于调控鸟类飞行行为的方法及系统，用于固定在鸟类身体上的终端设备，其中终端设备与远端设备和安装在鸟类头部的刺激器进行通信，该方法包括接收来自于远端设备的控制命令；获取鸟类的位置和姿态信息，并根据所述鸟类的位置和姿态信息解码鸟类的行为意图；根据所述行为意图对所述神经刺激参数进行修正，以得到修正后的神经刺激参数；以及将所述修正后的神经刺激参数对应的刺激命令发送至所述刺激器，以对鸟类的相应脑区进行刺激，进而调控鸟类的飞行行为。本发明专利技术解决了神经控制鸟类飞行行为准确性差且无法及时应对突发情况的问题。对突发情况的问题。对突发情况的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种用于调控鸟类飞行行为的方法及系统


[0001]本专利技术一般地涉及脑神经刺激
更具体地，本专利技术涉及一种用于调控鸟类飞行行为的方法及系统。

技术介绍

[0002]动物机器人利用微电极对生物脑中的特定区域进行刺激以唤起相应运动。基于动物现有的运动机制以微电流刺激方式控制动物运动行为的生物机器人，在灵活性、稳定性和能量效率方面具有优势。
[0003]鸽子具有非凡的飞行能力和清晰的神经解剖结构使其成为研究刺激如何操纵飞行行为的理想实验对象。研究微刺激激活大脑区域来改变动物的行为，继而将动物响应行为作为神经刺激的参考量应用于神经调控，对动物机器人的闭环调控具有重要意义。
[0004]现有的动物神经刺激器主要针对啮齿类和灵长类动物设计，针对鸟类以及集群动物的神经刺激器较少。申请号为2017102400731、名称为一种用于鸟类户外飞行神经调控的装置及方法的中国专利技术专利申请，就公开了将装置固定穿戴于鸟类身上，同时对鸟类的头部植入电极，当满足预编程判据条件时，向刺激模块发送相应的刺激信号。例如当GPS模块成功获取被追踪目标当前的位置信息后，GPS模块发送鸟类的位置坐标和状态信息给主控模块与预设通道GPS坐标进行判定，并根据前后两次的坐标变化判定鸟类的飞行方向；当鸟类飞出预设通道时，根据获取的飞行方向和偏转方向，主控模块向刺激信号模块发送相应的刺激信号，通过鸟类头部的电极刺激鸟类，促使其回到预期飞行通道内。
[0005]该利用神经调控控制鸟类户外飞行的方式主要依托于设置在鸟类身上的GPS，并且利用GPS信号仅能对鸟类的大致位置进行监测和控制，而无法针对具体的飞行行为进行调控。由于鸟类在飞行过程中的飞行状态和姿态的变化较为频繁，可能会导致前一时刻的飞行控制参数并不适用于此时的调控过程，导致飞行过程频繁发生偏离。同时，由于该方案中鸟类户外飞行时主要通过预设的程序进行控制，无法对出现的突发状况进行处理，例如离群的鸟类的归群问题等。
[0006]基于此，如何解决目前神经控制鸟类飞行行为准确性差且无法及时应对突发情况的问题，是目前神经刺激器领域研究的重点之一。

技术实现思路

[0007]为解决上述一个或多个技术问题，本专利技术提出通过鸟类的位置和姿态信息解码行为意图，根据行为意图对神经刺激参数进行修正，使得通过远端进行飞行控制时，能够有效适应鸟类姿态频繁变化的特点，从而实现鸟类的准确的刺激，对鸟类飞行行为进行准确调控。同时通过终端设备远端设备和刺激器之间的通信交互过程，使得用户可以对突发状况及时进行干预处理，保证了鸟类飞行过程的合理控制。为此，本专利技术在如下的多个方面中提供方案。
[0008]在第一方面中，本专利技术提供了一种用于调控鸟类飞行行为的方法，所述方法用于
固定在鸟类身体上的终端设备，其中所述终端设备与远端设备和安装在鸟类头部的刺激器进行通信，所述方法包括：接收来自于远端设备的控制命令，所述控制命令包括神经刺激参数；获取鸟类的位置和姿态信息，并根据所述鸟类的位置和姿态信息解码鸟类的行为意图；根据所述行为意图对所述神经刺激参数进行修正，以得到修正后的神经刺激参数；以及将所述修正后的神经刺激参数对应的刺激命令发送至所述刺激器，以对鸟类的相应脑区进行刺激，进而调控鸟类的飞行行为。
[0009]在一个实施例中，所述根据所述鸟类的位置和姿态信息解码鸟类的行为意图包括：获取当前时刻和历史时刻所述鸟类的姿态角和运动加速度，所述姿态角包括航向角和俯仰角；根据当前时刻和历史时刻对应的姿态角判断所述鸟类是否发生转向；根据当前时刻对应的俯仰角和运动加速度，以及历史时刻对应的俯仰角和运动加速度，判断所述鸟类是否发生起飞或降落。
[0010]在一个实施例中，所述根据当前时刻对应的俯仰角和运动加速度，以及历史时刻对应的俯仰角和运动加速度，判断所述鸟类是否发生起飞或降落包括：根据历史时刻和当前时刻对应的俯仰角的偏差是否大于俯仰角阈值；响应于历史时刻和当前时刻对应的俯仰角的偏差大于俯仰角阈值，根据历史时刻和当前时刻对应的运动加速度判断所述鸟类的运动方向和速度变化情况。
[0011]在一个实施例中，所述根据所述行为意图对所述神经刺激参数进行修正，以得到修正后的神经刺激参数包括：判断鸟类当前行为意图与所述控制命令对应的飞行行为是否一致；若所述鸟类当前行为意图与所述控制命令一致，则不向所述刺激器发送神经刺激参数；若所述鸟类当前行为意图与所述控制命令不一致，确定鸟类当前行为意图与所述控制命令对应的飞行行为之间的偏差，并根据所述偏差生成修正后的神经刺激参数。
[0012]在一个实施例中，将所述修正后的神经刺激参数对应的刺激命令发送至所述刺激器之前，所述方法还包括：判断距离上次刺激的时间间隔是否满足预设要求；响应于所述时间间隔满足预设要求，将修正后的神经刺激参数对应的刺激命令发送至所述刺激器，以生成正负脉冲信号并向鸟类的脑部进行刺激。
[0013]在一个实施例中，所述判断距离上次刺激的时间间隔是否满足预设要求包括：判断当前刺激命令距上次刺激指令之间的时间间隔T是否满足预设条件，所述时间间隔T为上次刺激工作时长的5倍。
[0014]在一个实施例中，所述方法还包括：判断任意相邻两次刺激后所述鸟类的位置和姿态信息是否发生变化；响应于连续三次任意相邻两次刺激后所述鸟类的位置和姿态信息均未发生变化，停止向所述刺激器发送神经刺激参数，停止刺激10秒。
[0015]在一个实施例中，所述方法还包括：获取刺激器中刺激电极与鸟类脑组织之间的生物阻抗值；根据生物阻抗值确定刺激器的电极工作状态，并根据所述生物阻抗值来调整刺激参数，使得刺激器在各种阻抗下都可以稳定的输出设定的恒流双相脉冲。
[0016]在第二方面中，本专利技术还提供了一种用于调控鸟类飞行行为的系统，包括安装在鸟类头部的刺激器、远端设备以及终端设备；所述终端设备与刺激器和远端设备之间通过通信过程实现了如前文一个或多个实施例所述的方法。
[0017]本专利技术的方案实现了如下有益效果：（1）在生物体头部放置刺激器，背部放置终端设备，用户通过远端设备进行操作，
基于此可以实现对鸟类飞行过程的灵活控制，同时用户可以对群体飞行过程进行监控，从而在出现突发状况时及时通过交互过程进行调控，提升鸟类飞行行为调控过程的有效性。
[0018]（2）通过鸟类当前时刻和历史时刻的姿态角和运动加速度，可以实现对鸟类是否发生转向、起飞或降落，从而实现对鸟类行为意图的准确判定，从而提升该鸟类飞行行为控制过程的准确性。
[0019]（3）通过判定鸟类当前的行为意图和控制命令对应的飞行行为是否一致，并在不一致时根据偏差生成神经刺激参数，可以有效减少对鸟类的刺激的次数，保证生物体的健康；同时能够根据实际情况生成合适的参数，有效提升调控过程的准确性。
[0020]（4）通过设置两次刺激之间的时间间隔要求，可以避免对鸟类进行频繁刺激，有效保证鸟类的健康。
[0021]（5）本专利技术的方案中还通过判断两次刺激后鸟类的位置和姿态信息是否发生变化，来判本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于调控鸟类飞行行为的方法，其特征在于，所述方法用于固定在鸟类身体上的终端设备，其中所述终端设备与远端设备和安装在鸟类头部的刺激器进行通信，所述方法包括：接收来自于远端设备的控制命令，所述控制命令包括神经刺激参数；获取鸟类的位置和姿态信息，并根据所述鸟类的位置和姿态信息解码鸟类的行为意图；根据所述行为意图对所述神经刺激参数进行修正，以得到修正后的神经刺激参数；以及将所述修正后的神经刺激参数对应的刺激命令发送至所述刺激器，以对鸟类的相应脑区进行刺激，进而调控鸟类的飞行行为。2.根据权利要求1所述的用于调控鸟类飞行行为的方法，其特征在于，所述根据所述鸟类的位置和姿态信息解码鸟类的行为意图包括：获取当前时刻和历史时刻所述鸟类的姿态角和运动加速度，所述姿态角包括航向角和俯仰角；根据当前时刻和历史时刻对应的姿态角判断所述鸟类是否发生转向；根据当前时刻对应的俯仰角和运动加速度，以及历史时刻对应的俯仰角和运动加速度，判断所述鸟类是否发生起飞或降落。3.根据权利要求2所述的用于调控鸟类飞行行为的方法，其特征在于，所述根据当前时刻对应的俯仰角和运动加速度，以及历史时刻对应的俯仰角和运动加速度，判断所述鸟类是否发生起飞或降落包括：根据历史时刻和当前时刻对应的俯仰角的偏差是否大于俯仰角阈值；响应于历史时刻和当前时刻对应的俯仰角的偏差大于俯仰角阈值，根据历史时刻和当前时刻对应的运动加速度判断所述鸟类的运动方向和速度变化情况。4.根据权利要求1所述的用于调控鸟类飞行行为的方法，其特征在于，所述根据所述行为意图对所述神经刺激参数进行修正，以得到修正后的神经刺激参数包括：判断鸟类当前行为意图与所述控制命令对应的飞行行为是否一致；若所述鸟类当前行为意图与所述控制命令一致，则不向所述刺激器发...

【专利技术属性】
技术研发人员：尚志刚，杨龙，黄迎港，李志辉，杨莉芳，李蒙蒙，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：