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航天员混合现实训练与支持技术研究

载人航天 2023年第4期29卷 470-477页

作者：晁建刚许振瑛何宁孙庆伟魏源宏胡帅星中国航天员科研训练中心人因工程重点实验室北京100094 航天工程大学宇航科学与技术系北京101416

基于航天员地面单人便携训练、多人协同操作训练、空间在轨操作辅助支持以及远程协同支持等工程任务需要,开展混合现实训练与支持技术研究。设计了航天员混合现实训练与支持的工程实现总体技术框架,针对航天员地面训练环境、在轨任务环... 详细信息

基于航天员地面单人便携训练、多人协同操作训练、空间在轨操作辅助支持以及远程协同支持等工程任务需要,开展混合现实训练与支持技术研究。设计了航天员混合现实训练与支持的工程实现总体技术框架,针对航天员地面训练环境、在轨任务环境以及远程支持环境等特殊因素,对混合现实头盔头部位姿实时估计技术、多人协同操作技术以及远程支持场景匹配等关键技术进行研究。试验验证和航天员体验表明,技术方法有效、用户体验良好,满足空间站航天员地面与长期在轨典型性训练和支持任务需求,提高了训练支持质量和效率。

关键词：航天员混合现实位姿估计场景匹配

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面向任务的激光跟踪测量场规划

面向任务的激光跟踪测量场规划

作者：许振瑛国防科学技术大学

学位级别：硕士

对于面向任务的激光跟踪测量,测量场规划是指在给定仪器、被测对象以及测量精度要求的前提下,规划确定激光跟踪仪、公共点、增强参考点(Enhanced Reference Points,ERS)的数量及位置。在实际工程环境下,测量场规划目前主要依靠技师经验... 详细信息

对于面向任务的激光跟踪测量,测量场规划是指在给定仪器、被测对象以及测量精度要求的前提下,规划确定激光跟踪仪、公共点、增强参考点(Enhanced Reference Points,ERS)的数量及位置。在实际工程环境下,测量场规划目前主要依靠技师经验和实验方法,效率和精度保证均很难满足应用需求。论文针对激光跟踪测量的需求研究了站位、公共点的自动规划问题,主要工作有:1.针对复杂任务相关的测量场环境,对其中的产品、工装、仪器、公共点等元素进行抽象,构建了统一的基于多边形的激光跟踪仪布站可行域、公共点分布可行域、激光跟踪仪、公共点等测量场元素模型,为测量场自动规划提供基础。2.构建了激光跟踪仪站位及公共点在可行域内移动的算法,该方法通过近似等效处理各可行域、计算激光跟踪仪或公共点与其相对位置关系的方式确定站位及公共点的位置。3.提出了基于粒子群优化算法(Particle Swarm Optimization,PSO)和仿真评估的激光跟踪测量场自动规划算法:以PSO为规划引擎更新站位及公共点布局,结合计算机辅助测量软件进行模拟测量进行测量不确定度评估,该算法可以较快获得置信度范围约束下的可行或者最优的测量场布局方案。4.研究了包括公共点和激光跟踪仪布局可行域构建、测量场布局仿真过程中测量点的导入、激光跟踪仪性能参数评估等方面在内的激光跟踪测量场规划前置处理,提高了测量场布局自动规划的准确性与效率。5.以防空导弹弹翼安装角的测量任务为例证对象,设计了激光跟踪仪站位布局实验及公共点布局实验,通过对比仿真和实测数据,验证了规划方法的有效性。

关键词：激光跟踪测量测量场自动规划测量不确定度 PSO

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增强现实航天飞行训练系统空间定位

航天医学与医学工程 2018年第2期31卷 255-260页

作者：何宁晁建刚许振瑛陈炜中国航天员科研训练中心北京100094 中国航天员科研训练中心人因工程重点实验室北京100094

目的研究增强现实(augmented reality,AR)航天飞行训练空间定位问题。方法采用同步定位与建图(simultaneous localization and mapping,SLAM)技术提出增强现实航天飞行训练系统框架;构建包含图像获取,特征提取描述与匹配、相机位姿估计... 详细信息

目的研究增强现实(augmented reality,AR)航天飞行训练空间定位问题。方法采用同步定位与建图(simultaneous localization and mapping,SLAM)技术提出增强现实航天飞行训练系统框架;构建包含图像获取,特征提取描述与匹配、相机位姿估计,图优化以闭环检测及构图的空间定位算法,并对算法进行实验验证。结果通过与高精度全站仪数据比较,验证了算法的测量精度和有效性。结论本文方法能够以主动方式向航天员提供飞行训练引导信息,减轻航天飞行训练认知负担。

关键词：空间定位同步定位与建图技术增强现实航天飞行训练

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面向航天员训练的混合现实场景理解方法研究

载人航天 2020年第1期26卷 26-33页

作者：李畅晁建刚何宁陈炜许振瑛中国航天员科研训练中心北京100094 中国航天员科研训练中心人因工程重点实验室北京100094

针对航天员混合现实系统在人机交互过程中尚未实现自主智能诱导的局限性,结合航天器舱内环境的特殊性,构建了一种航天员混合现实空间场景理解原型系统架构,提出了基于深度学习的空间场景自主理解方法,采用合成样本的方法建立了舱内设备... 详细信息

针对航天员混合现实系统在人机交互过程中尚未实现自主智能诱导的局限性,结合航天器舱内环境的特殊性,构建了一种航天员混合现实空间场景理解原型系统架构,提出了基于深度学习的空间场景自主理解方法,采用合成样本的方法建立了舱内设备数据库,实现了基于深度学习算法的自主舱内设备识别。实验结果表明,对舱内设备识别的mAP值达到79.8%,混合现实空间场景理解原型架构和场景理解方法可以有效解决航天员舱内训练设备操作状态变化的自然识别需求,并实现混合现实虚拟流程的自主引导。

关键词：场景理解混合现实航天员目标识别

杭州市临安区冬季PM_(2.5)化学组成特征和来源解析

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浙江大学学报（理学版） 2024年第4期51卷 511-520页

作者：马勤许振波杭州市临安生态环境监测站浙江杭州311399

为研究杭州市临安区PM_(2.5)的污染特征及来源,于2021年12月23日至2022年2月28日在线监测临安区的PM_(2.5),并运用正交矩阵因子分解法(PMF)进行来源解析。结果表明,观测期间临安区PM_(2.5)平均质量浓度为53.91μg·m^(-3),NO_(3)^(-)和... 详细信息

为研究杭州市临安区PM_(2.5)的污染特征及来源,于2021年12月23日至2022年2月28日在线监测临安区的PM_(2.5),并运用正交矩阵因子分解法(PMF)进行来源解析。结果表明,观测期间临安区PM_(2.5)平均质量浓度为53.91μg·m^(-3),NO_(3)^(-)和有机物对PM_(2.5)的贡献较大,分别占31.07%和19.66%。氮氧化率(NOR)、硫氧化率(SOR)和二次有机物(SOC)浓度的分析结果表明,临安区冬季PM_(2.5)的二次转化较明显,对PM_(2.5)有重要贡献。来源解析结果表明,临安区冬季PM_(2.5)主要有七类来源,分别为二次硝酸盐(52%)、二次硫酸盐(16%)、机动车尾气(14%)、燃煤(6%)、扬尘(5%)、工业排放(5%)和生物质燃烧(2%)。在污染过程中,二次硝酸盐和机动车尾气的贡献有所上升,建议当地政府在污染期间控制机动车尾气排放,降低PM_(2.5)浓度。

关键词： PM_(2.5) 化学组成二次生成硝酸盐来源解析

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缺陷诱导电子-金属载体相互作用加速固液界面Fenton反应

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Chinese Journal of Catalysis 2024年第6期61卷 247-258页

作者：毛海舫刘洋许振民卞振锋上海应用技术大学化学与环境工程学院上海201418 上海师范大学资源化学教育部重点实验室稀土功能材料上海市重点实验室上海200234

水体污染物的深度氧化去除是环境领域的研究热点.芬顿反应作为典型的高级氧化技术(AOPs)被广泛用于水中有机污染物的去除.对于非均相芬顿反应,催化剂表面Fe^(3+)/Fe^(2+)的循环是决定其活性的主要因素.Fe^(3+)还原的关键在于接受额外电... 详细信息

水体污染物的深度氧化去除是环境领域的研究热点.芬顿反应作为典型的高级氧化技术(AOPs)被广泛用于水中有机污染物的去除.对于非均相芬顿反应,催化剂表面Fe^(3+)/Fe^(2+)的循环是决定其活性的主要因素.Fe^(3+)还原的关键在于接受额外电子,因此电子是提升芬顿反应效率的关键.传统非均相催化剂由于表面“惰性”,限制了固液界面电子的传递,导致Fe^(3+)/Fe^(2+)的循环效率处于较低的水平.因此设计一种具有高效界面电子传递性能的催化剂对提高芬顿反应效率至关重要.本文通过简易的酸处理法,成功合成了富含缺陷的NH_(2)-UiO-66(d-NU)材料,并将其用于水中有机污染物的去除.核磁共振氢谱(1H NMR)、热重分析(TG)、傅里叶红外光谱(FTIR)和X射线吸收精细结构(EXAFS)等多种表征证明了酸处理诱导NH_(2)-UiO-66上缺陷结构的形成.光电流、电化学阻抗和时间分辨瞬态荧光光谱结果表明,缺陷结构的形成可有效促进光生电子-空穴的分离.与不含缺陷的NH_(2)-UiO-66(NU)相比,d-NU在光芬顿氧化过程中表现出更优的4-CP去除效率,其降解动力学速率常数是NU的11倍,极大地加速了4-CP的去除进程.实验及理论计算结果表明缺陷的形成破坏了Zr配位结构的几何对称性,导致Zr位点电荷密度的不对称分布.该不对称结构有利于Fe^(3+)富集到Zr-O簇上,并通过电子-金属-载体相互作用(EMSI)形成Zr‒O‒Fe桥键,促进催化剂固液界面电子的传输,提高催化剂界面Fe^(3+)/Fe^(2+)的循环效率.实际应用实验结果表明,在d-NU/Fe^(3+)/H_(2)O_(2)光芬顿体系中,环境水体中常见无机离子对4-CP的降解影响很小.同时,d-NU/Fe^(3+)/H_(2)O_(2)光芬顿体系能够对多种有机污染物保持较高的去除效率,且催化活性在经过10次循环后没有明显的衰减,说明d-NU具有较好的抗离子干扰性、降解多种污染物的普适性和结构稳定性.通过液相色谱-质谱监测确定了4-CP的降解途径,并通过毒理学模拟4-CP及其降解生成中间体的生物毒性,结果表明,4-CP降解过程中形成的中间体的综合毒性低于4-CP.综上,本研究揭示了MOF基芬顿催化剂中金属氧簇的配位关系对芬顿反应的作用机制,提出了富含缺陷的MOFs与Fe^(3+)之间电子转移的作用机制,为进一步开发高效芬顿催化剂提供了新思路.

关键词：缺陷 NH_(2)-UiO-66 三价铁还原电子-金属支撑作用芬顿反应

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基于系统动力学的城市应急物资动员潜力研究

灾害学 2024年第3期39卷 30-35页

作者：王晓光许振宇西安航空学院经济管理学院陕西西安710077 西北大学公共管理学院(应急管理学院) 陕西西安710127

应急物资是政府应对各类突发事件的物质基础,应急物资动员潜力研究有利于了解和提高政府应对突发事件的应急物资保障能力。该文基于系统动力学和城市应对突发事件实际情况,以应急物资最终产品供给量来度量应急物资动员潜力,分析构成应... 详细信息

应急物资是政府应对各类突发事件的物质基础,应急物资动员潜力研究有利于了解和提高政府应对突发事件的应急物资保障能力。该文基于系统动力学和城市应对突发事件实际情况,以应急物资最终产品供给量来度量应急物资动员潜力,分析构成应急物资动员潜力的五个子模块提供应急物资的内在机理,并以实例进行数值模拟,仿真结果表明:政府的动员力度越大,应急物资供给增速越快;企事业单位储备量、居民的应急物资储备量对应急物资动员潜力的影响非常大;外来支援物资量受到社会组织募捐物资储备、其他地区受灾情况及社会关注度的影响,政府可以通过加大宣传力度来提高外来支援物资量。

关键词：系统动力学应急物资城市突发事件动员潜力

含隐式哈密顿函数随机振动系统概率密度的两步数据驱动辨识

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Acta Mechanica Sinica 2024年第5期40卷 150-160页

作者：陈钰瑛王神龙焦古月 School of Mechanical Engineering University of Shanghai for Science and Technology Shanghai China

更非线性随机振动是一种常见现象,预测其概率密度是振动工程的重要组成部分.本文提出了一种数据驱动的方法,用于识别具有隐式哈密顿函数的随机振动系统中响应概率密度的显式表达式.该过程包括两个步骤,一是识别哈密顿函数,二是计算稳态... 详细信息

更非线性随机振动是一种常见现象,预测其概率密度是振动工程的重要组成部分.本文提出了一种数据驱动的方法,用于识别具有隐式哈密顿函数的随机振动系统中响应概率密度的显式表达式.该过程包括两个步骤,一是识别哈密顿函数,二是计算稳态响应的概率密度,前者利用拟哈密顿系统的运动微分方程,从模拟数据中识别出哈密顿函数;后者则从识别出的哈密顿函数估计出概率密度的对数,并获取显式表达式.它们的未知系数可通过求解一组待定方程得到.该方法适用于不能简单导出哈密顿函数的系统,如具有复杂刚度的系统.本文给出了两个例子以证明我们提出方法的适用性和有效性,即非线性振动能量采集器和具有LuGre摩擦的杜芬振子。结果表明,我们所提出的方法在效率上优于蒙特卡罗模拟,对参数变化不敏感,可以用于瞬态概率密度分析,且其应用范围比随机平均法更广.

关键词：哈密顿函数概率密度显式表达式非线性随机振动随机平均法蒙特卡罗模拟拟哈密顿系统未知系数

农业伦理视域下“藏粮于地”与“藏粮于草”的辩证关系——兼论《粮食安全保障法》第二章“耕地保护”

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草业学报 2024年

作者：赵安柏瑛兰州大学草地农业科技学院兰州文理学院经管学院

从农业伦理视角看“藏粮于地”与“藏粮于草”之间的互补共赢关系。聚焦2023年新颁布的《粮食安全保障法》第二章“耕地保护”，认为耕地保护不光是保面积，还要保水、保土、保肥、保多元种植模式、保农业系统多样性等。本研究采用了文... 详细信息

从农业伦理视角看“藏粮于地”与“藏粮于草”之间的互补共赢关系。聚焦2023年新颁布的《粮食安全保障法》第二章“耕地保护”，认为耕地保护不光是保面积，还要保水、保土、保肥、保多元种植模式、保农业系统多样性等。本研究采用了文献综述、实地调研、案例分析等方法，梳理了耕地面积和耕地质量等资源的刚性约束，种植业的结构性问题和粮食连增的不可持续性，粮草多元种植实现耕地改良和增加后备土地的科研成果、政策共识，并从黄河流域的6个调研县筛选了粮草轮作复种、套作间作、混播混贮等3个典型案例作为佐证。本研究认为种植业结构调整处于农业结构调整的首要位置，尤其是在粮食产量达到人年均400 kg口粮安全点之后，就不应该再制定过高的粮食生产目标，而应适时启动“藏粮于草”计划来保护耕地、增草增粮。“藏粮于草”更符合农业伦理学模式，是伦理学在植物生产层中的创新性应用。建议将口粮、饲粮、饲草种植分别统计，因地制宜开展粮草多元种植模式。

关键词：藏粮于地藏粮于草耕地保护粮食安全农业伦理