What you thought you knew about motion sickness isn't necessarily so

Motion sickness symptoms, stimuli, and drug therapy are discussed. Autogenic feedback training (AFT) methods of preventing motion sickness are explained. Research with AFT indicates that participants who had AFT could withstand longer periods of Coriolis acceleration, participants with high or low susceptibility to motion sickness could control their symptoms with AFT, AFT for Coriolis acceleration is transferable to other motion sickness stimuli, and most people can learn AFT, though with varying rates of learning.     

倒视刺激后人体姿态平衡的非正常变化

为评价人体暴露于感觉矛盾环境后中枢对感觉输入的调整功能,１０名健康男性青年在间隔为５～７天的不同日期分别经受上下倒视、左右倒视刺激试验,并在两种倒视前、后分别进行动态姿态平衡测试。倒视刺激可引起明显的失定向（定向障碍）和运动病症状,并导致姿态平衡功能降低。失定向和不适症状程度不同者,平衡功能的降低程度和指标也有不同：无症状和症状轻者一般只可能有轻度平衡反应的延迟;症状严重者,除了有明显的反应延迟外,还有维持身体平衡能力的降低、平衡策略和感觉器作用的改变。在倒视前、后的动态姿态平衡功能测试,可能客观地反映人体对失匹配感觉信息的整合功能,从而暴露潜在性平衡功能不稳定性,有助于运动病易感性的评价。     

机器人系统的动态混合力/位置控制的几何原理

基于在位形空间中受约束系统的几何性质,对机器人系统的运动及所受的约束力进行研究。通过引入法空间及切空间的概念,实现了机器人运动及力的解耦控制,从而简化了控制系统。通过对双臂机器人系统的位置/力动态混合控制的数字仿真,说明本方法简单、可行。     

多关节脚限位装置机构设计与仿真分析

对在空间微重力环境下,通过连接空间机械臂来固定和支撑航天员在轨维修操作的多关节脚限位器装置进行研究。多关节脚限位器装置限制航天服的靴子防止航天员脱离脚限位器,同时为航天员在轨维修操作提供多个自由度的调节范围。对多关节脚限位器装置的多关节结构进行设计与分析,针对某些特定动作进行运动学仿真,并进行试验验证。此外,还对关节运动范围进行了分析,使用Adams软件对载荷限制单元防冲击载荷与缓慢变化载荷的能力进行了仿真分析。     

重力姿轨耦合效应引起的太阳能电站轨道共振

以任意相控阵天线式空间太阳能电站为研究对象,主要研究了其在轨运行过程中受到的重力姿轨耦合效应对其轨道运动的影响。首先,通过Hamilton原理建立起考虑重力姿轨耦合效应时的姿态运动和轨道运动的方程。其中,任意相控阵天线式空间太阳能电站被简化成刚体,它的重力势能以其结构尺寸和其轨道半径的比值为小量进行泰勒展开,并保留至二阶项。之后,采用解析的方法对方程进行分析,并发现当电站的姿态运动满足一定条件时,其轨道运动将会出现共振现象。此外,重力姿轨耦合效应还会引起空间太阳能电站轨道运动长期的漂移,通过选择合适的轨道运动初始条件可以消除漂移;而且,在一定条件下,重力姿轨耦合效应还会引起轨道运动的发散。最后,数值仿真结果验证了分析的正确性。     

基于机器学习的空间翻滚目标实时运动预测

借助监督式机器学习（ML）方法,对空间翻滚目标的运动状态预测问题进行研究,为空间机器人抓捕空间翻滚目标提供可靠的数据依据。基于物理模型的运动预测方法依赖理想的建模假设,需要连续的视觉反馈信息,解决目标预测问题的能力有限。因此,本文采用机器学习中纯数据驱动方式的稀疏伪输入高斯过程（SPGP）回归方法进行空间翻滚目标的运动预测。给定空间翻滚目标运动状态的历史观测数据,通过连续优化真实观测数据,得到稀疏的伪训练数据集,进而在线快速预测目标的运动状态,预测的计算效率达到毫秒级。此外,利用马尔科夫链蒙特卡洛（MCMC）法处理连续优化过程,克服由于随机初始值造成的优化过程陷入局部极小值问题。利用Snelson数据验证了所提稀疏伪输入高斯过程回归方法的正确性,并通过4组仿真算例验证了所提方法对于空间翻滚目标运动预测的有效性和鲁棒性。     

六自由度电动平台电动缸附加运动误差量化分析

六自由度电动平台通过六个电动缸的协调伸缩和旋转运动,结合上下铰链的两自由度转动,实现上平台在三维空间的六自由度运动.由于电动缸通过螺旋副实现缸杆的直线运动,其直线运动与旋转运动之间存在螺旋关系,因此缸杆相对于缸筒的被动转动会引起缸杆的附加直线运动,从而对六自由度电动平台的位姿精度产生影响.针对六自由度电动平台进行了运动学分析.在此基础上进一步计算了电动缸在平台运动过程中产生的被动螺旋附加运动,并对该运动引起的误差进行了量化分析.仿真结果表明,在六自由度电动平台运动过程中产生的被动螺旋附加运动误差达到毫米数量级,将会对平台的位姿精度产生显著影响.对于高精度运动平台来说,必须研究补偿算法对其进行补偿.     

Stability of Gyro with Harmonic Nonlinearity in Spinning Vehicle

A stability analysis of a single-axis rate gyroscope mounted in a space vehicle which is spinning with uncertain angular velocity ?z about the spin axis of the gyro is presented. The complete nonlinear equation of motion, which includes the fundamental and second harmonic nonlinear terms, arising due to ?z, is considered. For time-varying ?z(t), using the circle criterion, it is shown that the gimbal motion is globally asymptotically stable if the Nyquist plot of the linear transfer function of the gyro lies in the interior of a certain disk. For the case of uncertain constant ?z, using the Lyapunov approach, conditions for global asymptotic stability (GAS) and asymptotic stability are derived. Stable regions in parameter space of the gyro and state space are obtained. Analytical relations for the selection of gyro parameters are derived.     

基于运动信息的视频图像空间目标检测

针对卫星拍摄的以深空为背景的视频图像中空间运动目标的检测问题进行了研究,提出了一种基于运动信息的目标检测算法。首先,通过均值滤波对图像进行降噪处理；然后,采用基于局部统计的可变阈值来分割单帧图像,使用灰度重心法计算像点坐标。当卫星凝视目标区域时,恒星可以认为是静止的,而目标依旧在运动,基于此,可检测出空间运动目标。基于某型卫星在轨拍摄的视频图像验证了算法的有效性。     

基于图像质量度量准则的空间目标平动补偿

为了获得空间目标的微动信息,需要对雷达回波中的高速平动分量进行精确补偿。针对空间目标高速运动对微动信息提取的影响问题,首先分析了空间目标平动对微多普勒频率的调制影响,得到目标高速平动,特别是平动加速度、平动加加速度对微多普勒频率趋势性调制现象将干扰微多普勒频率提取的结论。在此基础上,利用目标平动直接导致目标多普勒频谱展宽的特点,提出了一种基于图像质量度量准则的空间目标平动参数估计方法,并根据估计出的平动参数实现运动补偿。最后,采用空间目标多散射中心模型,进行平动补偿分析,仿真结果验证了该方法的有效性。     

Parametric Identification of a Return Space Vehicle during Vertical Landing

Real values of parameters for a space vehicle and its steering devices are specified by using the motion parameters measured in flight based on solving the differential equations of motion.     

欠驱动机器人的动力学耦合奇异研究

欠驱动机械臂的运动只能从动力学水平进行控制,从动关节的运动是通过主动关节的动力学耦合间接控制的。主、被动关节之间的动力学耦合特征与机械臂关节空间的位形有关,因此在欠驱动机械臂运动过程中可能发生动力学耦合奇异,某些被动关节的运动变得不可控。从关节空间和操作空间两个角度分析了欠驱动机械臂的动力学耦合问题,给出从以上两种工作空间度量系统动力学耦合的指标。提出一种基于输入变量非线性变换的滑模变结构控制方法,用于实现欠驱动机械臂操作空间中的连续轨迹控制。通过平面二连杆欠驱动机械臂和只有一个主动关节的平面三连杆欠驱动机械臂进行了仿真,仿真结果证明提出的控制方法是可行的。     

模拟失重条件下航天员旋转运动方法实验验证

航天员太空飞行中,需要改变自身位置与朝向以完成不同的作业任务,当其无法触碰到手脚限制器等借助物时,会涉及通过自身动作的转换产生人体旋转的问题。为此,首先基于Roberson-Wittenburg方法建立了人体动力学方程,据此提出能够使得人体转动的肢体操作方法,然后采用悬吊法模拟太空失重环境,对比不同控制方法产生的旋转作用效果,发现肢体旋转时与身体的夹角和肢体旋转速度是影响人体旋转完成时间和关节力矩的主要因素,最后结合推荐动作与实验结果提出空间姿态变换运动的操作建议。结果表明本文推荐动作有一定的优越性,对航天员处于太空中的自旋转运动具有实用意义。     

Asymptotically Stable Motions of a Gyro in a Spinning Vehicle

An analysis of the motion of a single-axis rate gyroscope mounted in a space vehicle which is spinning with uncertain constant angular velocity xz about the spin axis of the gyro is presented. The nonlinearity in the equation of motion of the gimbal is retained. Using the Lyapunov approach, regions are obtained in the k-xz plane where k is the torsional spring constant, for asymptotic stability and for global asymptotic stability, and an estimate of the region of stability in state space is presented. Analytical relations for the selection of the gyro parameters are derived.     

机器人在轨装配无标定视觉伺服对准方法

针对在轨装配过程中机器人"手眼"关系无法进行有效标定及机器人系统和被操作物惯性参数不定的情况,在传统的无标定视觉伺服基础上设计了深度估计器,基于机器人和图像运动的测量数据在线估计目标特征的深度值,并在机器人关节控制环中设计滑模控制器实时控制机器人关节运动,根据反馈图像信息纠正系统误差完成对准跟踪,通过仿真验证了方法的有效性。所提的无标定视觉伺服对准方法使机器人在装配过程中免去了复杂的"手眼"关系的标定程序,克服了机器人系统及被操作物惯性参数不确定性给装配精度造成的影响,提高了"手眼协调"的鲁棒性,保证机器人能够在复杂的太空环境下完成在轨装配任务。     

基于干扰观测器的天基观测航天器姿态控制设计

与地基空间目标监视系统相比,天基观测系统具有监视范围广,不受国界限制,观测精度高等优点,是未来空间目标观测技术的重要发展方向。但天基观测航天器工作时,相机转台的运动,太阳能帆板挠性部件的弹性振动与航天器的姿态运动相互影响,构成强耦合的非线性系统,传统的控制方案无法实现对这类天基观测航天器的高精度姿态控制。文章针对某一空间观测航天器的任务要求,设计了基于干扰观测器的前馈补偿航天器姿态控制系统,仿真实验结果表明:姿态角控制精度小于 0.06°,姿态角速度精度小于 0.03(°)/s,达到了精度要求。     

Target tracking with a network of Doppler radars

By observing a Doppler signal at several points in space, it is possible to determine the position, velocity, and acceleration of a moving target. Parameter identification for a constant-acceleration motion model is studied, and the Cramer-Rao bound on motion parameter uncertainty is obtained for phaseand frequency-based estimation strategies, with the result that the preferred strategy depends upon the sensor/target geometry and target motion. Direct identification of the constant-acceleration trajectory model from the Doppler signal requires a 9-dimensional nonlinear optimization. Exploiting symmetry in the sensing geometry, a novel trajectory representation is presented which reduces the nonlinear optimization to one in 3 dimensions, with additional parameters obtained by linear identification. Baseball tracking using a network of four Doppler radars is experimentally demonstrated     

轨道运动对高轨卫星成像的影响及补偿

针对三轴稳定静止轨道气象卫星图像运动补偿技术,分析了轨道运动误差源对有效载荷成像仪成像光轴的影响.基于轨道确定数据,采用空间成像矢量修正方法,对轨道运动引起的光轴偏离进行补偿.根据高分辨率成像对光轴高指向精度的指标要求,研究了轨道确定误差和有效载荷伺服控制系统误差对图像配准精度的影响关系,并指出了进一步提高图像配准精度的措施.仿真结果表明了补偿方法的可行性.     

Gyro Motion Boundedness under Uncertain Angular Acceleration about Vehicle Output Axis

An analysis of the motion of a single-axis rate gyroscope mounted in a space vehicle which has uncertain time-varying acceleration and deceleration ?x(t) about the output axis of the gyro is presented. Using a Lyapunov function, a condition for boundedness of the gyro motion is derived. It is shown that by a proper selection of the parameters of the gyro, its motion can be forced to remain in a small neighborhood (called region of ultimate boundedness) of the origin in ? - ? plane after a certain finite interval of time for any bounded uncertain ?x(t). Analytical relations for the selection of gyro parameters to keep the error caused in the measurement of the input rate due to ?x within desirable limits are derived.     

航天器复杂约束姿态机动的自主规划

 研究了星载设备经受动态环境的多种几何约束和动力学约束时,航天器姿态机动历程的星上规划方法。将完整姿态映射为三维姿态描述空间中的点,姿态路径的规划问题转化为中间节点的规划。随机搜索空间中的一组节点,在相邻节点间采用施加动力学约束的Euler转动姿态制导律,并考查Euler转动过程中的几何约束。用快速搜索随机树方法搜索到可行解,再利用姿态空间特性对路径加以优化。仿真显示算法能在大范围内快速得到可行解,优化措施有助缩短机动时间。离散化的节点规划保证了复杂约束情况下解的有效性,并具有概率完备性。