一种人体头部运动姿态的测量方法

为了解决人体头部在空间环境中运动时,头部的不良姿态对人体身心健康的影响,设计了一种三维姿态传感器用于测量人体头部运动姿态．三维姿态传感器以单片机为处理核心,恒温系统保证系统的测量精度,两路MEMS高精度加速度传感器测量X轴和Y轴姿态,MEMS磁强计测量Z轴姿态,测得的姿态信号经过16位ADC转换器进行模数转换后,由单片机完成数据处理,通过CAN将三种初始姿态信息欧拉角、方向余弦和四元数传输到计算机．用户可以根据不同需要选择一种初始数据采用专用软件实时计算所需的姿态角、速度和位移量等姿态信息．通过计算结果分析,得出人们在不同环境空间里人体身心最佳状态时头部运动的角度、速度和位移等的姿态信息范围,为人们在以后的生活和工作中更好的调控人体头部姿态提供一个标准,使人体始终处在一个舒适愉悦的状态．实验结果表明三维姿态传感器的测量精度分别达到0．08°、0．03°、0．05°,达到了一般实际工程的测量精度要求,且此方法快速、简单、切实可行．     

基于RBF神经网络的人体动态姿态识别算法

利用三轴加速度传感器对人体姿态加速度信号进行采集和处理,通过径向等函数（RBF）神经网络算法对数据进行训练和分类,从而达到对人体基本动态姿态的识别。实验表明,该算法可以达到90％以上的识别率。     

可穿戴式人体跌倒监测与定位系统设计与实现

系统以FPGA作为嵌入式控制器,三轴加速度传感器采集人体跌倒姿态参数,卡尔曼滤波算法抑制噪声输出,三级阀值比较跌倒特征向量;GPS模块检测跌倒发生位置,GSM模块发送远程报警短信;手机APP实时接收报警信号,查询人体跌倒位置及时救援。经测试,系统检测精度高、稳定可靠、报警延时小、待机时间长,可广泛用于老年人摔倒检测。     

一种非线性姿态系统的渐近解耦控制律

介绍了一种非线性姿态系统的渐近解稳定控制律。从卫星姿态控制的具体问题出发,针对姿态系统模型自身的非线性特点和控制任务要求,将原非线性控制系统变换为一渐近解耦、渐近稳定系统。在三个体轴旋转角速度和三个姿态角都可以得到的前年下,选取姿态角偏差作了新的状态变量,给出角偏差方程解耦时体轴旋转角速度所应满足的一个条件,并通过构造一类稳定的系统,求解出使这个解耦条件渐近成立的非线性反馈稳定控制律。所得到的渐近     

基于WSN的人体姿态辨识系统设计

针对老年人摔倒时可能因无法得到及时救助而发生危险的情况,设计了基于WSN的人体姿态辨识系统,包括人体姿态感知节点、数据采集节点和实时监控管理平台等三部分,能对多目标人体姿态进行实时辨识,一旦人体姿态存在异常能立刻进行报警,从而保证了目标的人身安全.实验检测结果表明,系统能在不影响使用者日常生活的前提下,同时对多个目标的人体姿态进行正确辨识,当监测到目标处于跌倒姿态时,可以及时进行报警,满足了对老年人活动状态进行实时监控的需求.     

轮控小型月球探测器姿态稳定的非线性预测控制

针对月球探测器飞行任务要求,推导三轴姿态稳定非线性预测控制器,以抑制反作用轮低速摩擦等对姿态的扰动,满足月球探测器高精度姿态稳定控制精度和稳定度的要求．仿真结果表明该控制器控制精度高,能有效抑制飞轮低速摩擦等对姿态的扰动．     

基于无人机平台的制导控制半实物仿真系统研究

基于无人机制导控制一体化和实时仿真技术,设计了一种新的包括惯性导航系统、GPS系统、三轴转台、仿真计算机和显示监控系统等的半实物仿真系统.该系统运用仿真计算机采集导航控制一体计算机的输出信号,进行无人机运动学、动力学模型实时解算,并将姿态信息传输给三轴转台;三轴转台和惯性测量装置完成无人机航向、姿态等模拟;导航和控制计算机运用导航信息生成控制指令,传输到仿真计算机.试验结果表明:惯性导航算法设计合理,仿真步长1ms,控制信号误差小于1%,该系统可以实现微型化,模块化,改进后可应用到无人机的制导和控制系统中.     

欠驱动航天器姿态调节滑模控制

针对欠驱动航天器的姿态调节问题,设计了基于滑模变结构控制方法的控制器．给出基于四元数的三轴稳定欠驱动航天器动力学模型和运动学模型,在此基础上首先利用广义逆和二阶滑模趋近律设计了航天器欠驱动轴的姿态调节控制律,给出了欠驱动轴控制器所具有的一般形式,分析了控制器的可实现性,并引入微小摄动量以保证控制器解的存在,在保证欠驱动轴稳定的情况下,又设计了一阶滑模趋近律控制器实现可控轴的调节,最后证明了该控制方法在干扰作用下是有界稳定的,并进行了数值仿真,验证了所推导控制律对欠驱动航天器姿态调节控制的有效性．     

面向三轴气浮台的室内星敏感器定姿方法

为解决三轴气浮台垂直于地面转轴转角(偏航轴转角)难以精确测量的问题,提出了使用室内星敏感器进行三轴姿态角测量的方法.考虑到室内星敏感器与在轨星敏感器工作环境的区别,基于在轨星敏感器姿态测量方法对室内星敏感器姿态测量方法进行了研究与改进.在建立室内星敏感器姿态测量模型的基础上,采用迭代算法寻优得到三轴台高精度的三轴姿态.针对迭代算法对初始值要求较为严格的情况,采用粒子群优化算法寻优得到初始姿态矩阵.数学仿真结果验证了室内星敏感器测姿方法能够在快速测量3个转轴转角的基础上,提高偏航轴转角的精度.     

航天器对接试验台三轴姿态调整锁定机构研究

针对航天器特性、试验台系统技术要求及对接初始姿态设定的要求,研制了一套三轴姿态调整锁定机构,实现调整过程简便、解锁迅速、质量轻、安全可靠、精度高．采用D—H坐标系建立了动力学模型,进行了初始结构和驱动参数设计．在此基础上,应用虚拟样机技术对机构进行了设计可行性验证及进一步参数优化．仿真表明根据空间机构原理设计的三轴调整锁定机构能够达到指标要求的运动空间,无运动死点,结构合理,空间对接前解锁迅速．以驱动力作为优化目标,通过敏感度分析,确定了合理的优化结构参数,使机构所需驱动力下降了7．8％,并且转臂和连杆结构质量轻、安装灵活方便．     

采用卷积神经网络的老年人跌倒检测系统设计

为了利用便携式设备准确检测老年人的跌倒状况,针对传统算法中人为设计特征造成的不完备性,构建一种基于卷积神经网络（CNN）的老年人跌倒检测模型. 以智能手机内置的三轴传感器作为数据获取源,将采集的人体姿态信息进行滤波、标准化、采样等操作后,输入到所设计的模型中;采用梯度下降和适应性动量优化方法进行多层卷积神经网络训练和优化,获得模型关键参数训练并优化模型关键参数;利用学习到的深层次特征进行样本分类. 实验结果表明：所设计的模型对于跌倒检测的准确率明显高于一般的机器学习算法模型,并且在对跌倒和非跌倒的区分检测中,精确率和召回率都保持了较高的稳定水平.     

空间喷气移动装置的姿态控制建模与仿真

喷气移动装置是宇航员在太空中进行舱外活动时的辅助移动装置,通过坐标变换和刚体动力学知识建立了喷气移动装置在空间运动中的运动学模型和动力学模型,利用MATLAB对其在空间中的运动进行模拟仿真,给出运动轨迹、三轴角速度变化曲线和三轴力矩变化曲线,并对其进行分析,验证了模型的正确性.     

基于加速度传感器的人体姿态跟踪角度算法

人类肢体的运动可以简化为像连杆的刚性运动,而运动着的四肢与躯干之间总能形成一个角度关系.利用在人体手臂上固定三轴加速度传感器,通过一定的变换能实时计算出手臂与躯干上固定点的角度信息.基此设计了一种新的改进角度算法,通过实验对结果数据进行分析,并利用软件建立人体模型,在OSG平台上进行仿真,证明了算法的正确性以及在人体姿态跟踪中应用的可行性.     

基于卷积姿态机的潜航员作业姿态识别方法

针对现有潜航员作业姿态识别分析方法中识别过程繁琐、识别精度低的问题,提出基于卷积姿态机的潜航员作业姿态识别分析方法. 对人体姿态特征进行结构化编码,构建空间及投影坐标系进行解析,定义肢体角度计算公式与肢体特殊状态判断流程. 通过搭建潜航员作业姿态识别算法,实现作业姿态RGB图像空间特征与纹理特征的提取,输出潜航员作业姿态关节点、肢体角度与状态数据. 通过采集潜航员作业姿态图像构建潜航员作业姿态样本数据集,对所提方法进行应用验证. 在算法测试中,识别算法的PCK指标值达到81.2%. 在应用验证实验中,算法识别关节点的平均准确率达到87.7%. 该方法在潜航员作业姿态识别分析上是可靠的,可以有效地识别与分析潜航员作业姿态中的危险因素.     

Axis intersection measurement of three-axis turntable with two crosshair targets

In order to measure three-axis intersection error, two crosshair targets were fixed in the inner axis frame of a three-axis turntable. Also a theodolite was used to point its telescope to the targets and to measure the horizontal angles when three axes were on equi-spaced angle positions. The calculation equations of the axis intersection were deduced from the mounting position of the theodolite, positions of two targets, angular positions of three axes, and the measured horizontal angles with the theodolite. Finally, a practical measurement is carried out on a horizontal three-axis turntable and error analysis is conducted.     

三轴仿真转台系统模型建立及解耦控制研究

三轴仿真转台的惯性耦合、速度耦合及重力效应是影响仿真精度的主要因素.采用 MATLAB 中simulink 的仿真方法研究三轴仿真转台系统动力学模型以及解耦控制算法.运用多刚体系统运动理论和拉—欧方程建立了系统动力学模型,提出了一种二阶系统反馈解耦控制方法,利用该控制方法设计了三轴仿真转台的解耦控制器,运用 MATLAB 软件的仿真工具箱,对三轴仿真转台整个机电系统进行了系统仿真,结果证明所提出的解耦控制方法及所设计的解耦控制器的有效性和实用性.     

也谈“向右侧卧有利于食物在胃肠里顺利运行”

章试从人体消化管的基本结构,基本生理特征以及神经支配等方面论及人体的睡姿与食物运行的关系,对传统的“向右侧卧有利于食物在胃肠里顺利运行”的看法提出质疑。     

基于DBAN的监控视频数据挖掘

视频挖掘主要涉及三个层次的工作:视频数据预处理,视频特征数据提取及视频模式发现与表示.针对监控视频数据,以人体姿势识别和行为理解为挖掘任务开展视频数据挖掘研究.提出了一个带有二维身体部位表示法的动态贝叶斯动作网(DBAN)基本框架来提高人体姿势定位的准确性及行为识别的精度,并通过实验证明了该方法的有效性.     

岩石分数阶蠕变损伤本构模型研究

红层边坡蠕滑现象显著,岩石具有较强的蠕变特性。为了反映岩石蠕变全过程,基于岩石蠕变的阶段特征,通过弹性体、基于分数阶微积分的软体元件和黏塑性体来分别描述岩石蠕变的弹性应变、黏弹性应变和黏塑性应变。将损伤变量加入弹性体,引入SN元件改进分数阶软体元件,综合改进后的考虑时效损伤的弹性体和基于分数阶微积分的非定常黏滞体和黏塑性体,构建新的三元件蠕变损伤本构模型。采用RLW-2000三轴流变试验系统开展红层泥岩三轴压缩蠕变试验,再引用相关文献中盐岩和红砂岩典型蠕变数据,通过三种岩石蠕变曲线对该模型进行验证,证明所建模型的合理性和适用性。