空间机械臂关节维修性设计与验证

空间机械臂维修性对机械臂可靠性和长寿命具有非常重要的意义。在研究国际空间站机械臂在轨维护维修任务和关节产品特点的基础上,结合中国空间站机械臂特点,设计了一种四方协同作业3次出舱的机械臂关节维修方案,通过搭建虚拟维修仿真平台开展了维修仿真验证,完成了模拟维修场景下机械臂关节的维修试验,充分验证了机械臂关节维修的可操作性、可达性、可视性、安全性和流程合理性。

基于单片机的信号发生器设计

该信号发生器以AT89C52单片机和DAC0832芯片为核心进行设计。单片机和D/A芯片通过直接数字合成技术来生成正弦波、三角波和方波,波形的类型和幅度在一定范围内可变。介绍了该信号发生器波形产生的原理、硬件电路和软件编程。该信号发生器具有价格低、性能稳定、升级方便的优点。

AD9857的改善因子测试系统的设计与实现

介绍了一种能够自身产生改善因子测试所需的目标信号和杂波信号的改善因子测试系统;该系统采用高速数字信号处理芯片来模拟产生视频信号,然后由数字上变频器AD9857变频至中频后送入被测接收机进行MTI处理;同时,系统采用虚拟仪器技术设计了控制软面板,从而能够方便快速地对测试信号参数进行控制;最后利用该系统对某型情报雷达的MTI改善因子进行了测量,在雷达工作频率为220MHz,目标速度为20m/s时,测得改善因子约为55dB,非常接近于厂家提供的参考值。

对空情报雷达MTI改善因子测量方法研究

对对空情报雷达动目标显示(MTI)改善因子的测量方法进行了研究.在分析了传统的对消比测量方法、静态改善因子测量方法和分系统改善因子测量方法的优点及其存在的局限性的基础上,提出了一种能够模拟目标信号和复现测量背景的动态测量系统.该系统对测试场地要求较低且通用性强,为实现真正意义上的雷达抗杂波性能评估提供了依据.

一种手势控制小车运动系统的设计与实现

手势识别技术作为自然人机交互发展迅速,本文基于手势识别技术实现了一种手势控制小车运动的系统,该系统基于微型机电系统、惯性传感器和无线通信模块构建了硬件平台,可采集手指的手势信息,通过手势特征数据提取及模板匹配算法,实现手势信息的识别。该系统经过实验测试,证明了该系统的可行性和识别算法的有效性。

雷达自适应频率控制系统干扰检测研究与实现

雷达自适应频率控制系统是针对有源压制性干扰的重要抗干扰措施。对该系统的总体设计、干扰检测算法、最优频率点选择和干扰检测电路等系统组成的关键技术进行介绍。该控制器以单片机和74LS161芯片为核心,综合运用信号检测与估计理论,通过频谱分析找出干扰最小的频点,然后控制发射机以该频点进行工作,达到有效对抗干扰的目的。

基于位置随动控制系统的降维观测器的设计

为改善位置随动控制系统性能,运用线性系统理论中的状态反馈、极点配置、观测器设计等理论,对多个状态变量进行闭环控制。因存在不可直接量测的状态变量,根据实际情况设计一个降维观测器,用估计值代替不可直接量测的状态变量并实现反馈,对其结果在MATLAB/Simuink环境下进行了仿真,验证了其有效性。

高速冲击问题的SPH粒子接触算法三维数值计算

光滑粒子流体动力学方法模拟高速冲击问题时通常采用连续速度算法来计算子弹和靶板的接触,但当子弹和靶板分离时,该算法存在缺陷;为解决高速冲击中的接触问题,基于SPH粒子接触算法,分别对球头钢弹斜冲击钢板和平头钢弹正冲击钢板的过程进行了三维数值计算;通过在SPH粒子上施加接触力的方式计算子弹和靶板发生接触时的接触作用;将SPH粒子接触算法、LS-DYNA970算法、SPH连续速度算法的计算结果和实验结果进行了对比,表明SPH粒子接触算法能够适用于正冲击、斜冲击、复杂接触面的问题。

基于小波变换共空间模式的脑电信号解码

针对运动想象脑电信号实现任务少、识别准确率低等问题,提出了一种基于小波包分解的共空间模式脑电信号特征提取方法。该方法通过长短期记忆网络进行脑电信号解码,采用独立成分分析的方法将运动想象信号进行盲源分离,采用小波包分解方法将每个通道脑电信号按频率分为8组。计算每组信号的功率值,采用递归特性消除方法去除对分类不重要的10个节点特征,将被选择的节点信号采用1对1共空间模式提取空域特征,将特征矩阵输入长短期记忆网络进行脑电信号解码,得到4类运动想象信号分类结果。采用本文方法对公开的脑机接口竞赛数据集(包括左手想象信号、右手想象信号、舌头想象信号、双脚想象信号)前3位受试者数据进行验证,结果表明:本文方法的识别准确率分别为90.28%、94.25%、96.55%,平均识别准确率达到93.69%。与其他方法对比,本文方法识别准确率较高。用识别的脑电信号作为解码控制信号,控制虚拟太空环境中的空间机械臂顺时针或逆时针运动,达到抓取空间中目标物体的目的。

基于表面肌电信号的人机交互软件设计

设计了一种基于Qt的人机交互软件,用于从表面肌电信号中解码出手势,控制空间机械臂灵巧手作业;介绍了肌电信号解码手势并控制仿真灵巧手系统的组成,包括下位机肌电采集接口部分和上位机人机交互软件两部分;详细说明了人机交互软件的3个功能模块,即接收并显示16路神经接口向上位机发送的肌电信号、对肌电信号进行实时手势解码以及控制仿真灵巧手;分析了软件设计过程中的几个关键技术,信号与槽机制、多线程与多进程结合、UDP通信等;最后,设计了基于肌电信号解码3种手势并控制仿真灵巧手的实时实验,手势识别率在98%以上,控制延迟为200 ms左右;实验结果表明,人机交互软件运行稳定,功能齐全,在航天遥操作人机交互系统中具有应用前景。

一种面向空间机械臂目标定位的注视点估计方法

针对虚拟环境下空间目标定位问题,提出了一种空间机械臂目标定位的注视点估计方法。首先,建立了一个注视点估计数据集,采集9名22-25岁受试者在24寸电脑屏幕144个注视点的人脸图像;然后,对数据集中图像进行预处理,截取左、右眼部分,提取图像的均衡化直方图作为特征,设计了一种多流卷积网络对注视点进行估计,144个注视点分类准确率达到87.447%;最后,在虚拟环境下的空间机械臂人机交互仿真平台上,利用视角转换和注视点估计方法估计空间目标三维位置,反解空间机械臂关节角,仿真模拟空间机械臂抓取注视目标。仿真实验表明,提出的注视点估计方法可以正确定位空间目标位置,缩小空间机械臂末端与空间目标的距离,完成抓取空间目标的任务。

基于SSVEP的空间机械臂脑机交互方法

为实现航天员与空间机械臂的脑机交互,针对稳态视觉诱发电位脑机接口(SSVEP-BCI),提出一种基于卷积神经网络的SSVEP信号分类方法;该方法以SSVEP信号经过快速傅立叶变换的特征为输入,经过三层卷积层、全连接等操作实现信号的分类识别;采用清华大学Benchmark数据集对该方法进行测试,在1秒的时间窗口下,平均分类准确率为99.07%,平均信息传输率为149.24 b/min,均明显高于采用典型相关分析或滤波器组典型相关分析的方法;实验对比分析表明,该方法针对短时间窗口的SSVEP信号具有较好的目标分类效果;最后,使用分类后的信号作为控制信号,对仿真环境下的空间机械臂进行操作,实现人和空间机械臂的脑机交互。

组网火控雷达低截获性研究

从火控雷达抗电子侦察的需求出发,研究通过组网技术降低雷达信号截获概率的方法。首先分析雷达侦察系统的前端截获概率以及影响雷达截获的因素,在此基础上,介绍基于交替间歇辐射的火控雷达组网理论,提出脉冲间隔自适应变化的辐射信号模型,并利用窗口函数对组网条件下的截获概率进行研究;最后设定参数,对三部火控雷达组网的效果进行仿真。实验结果证明:利用火控雷达组网的方法可以降低信号的截获概率,延长信号被反辐射武器截获的时间,从而获得良好的作战效能。

盐度对凡纳滨对虾血细胞吞噬与免疫相关因子基因表达的影响

在水温27~29℃下,将平均体长7.01 cm的凡纳滨对虾Litopenaeus vannamei饲养在730 mm×530 mm×450 mm的水族箱中,每箱30只,盐度6、18和30,每个盐度组3个平行,饲养6周,探讨盐度对凡纳滨对虾血细胞吞噬与免疫相关因子基因表达的影响。结果表明:盐度30和18组凡纳滨对虾血细胞吞噬活性显著高于盐度6组对虾(P<0.05),盐度18组血细胞吞噬活性最高。30和18盐度组凡纳滨对虾肝胰腺中Toll样受体(TLR)、免疫缺陷基因(immune deficiency,IMD)、酚氧化酶(PO)、过氧化氢酶(CAT)及溶菌酶(LZM)基因表达水平显著高于盐度6组(P<0.05);18盐度组凡纳滨对虾血细胞中TLR、IMD、PO、SOD及LZM基因表达显著高于6盐度组(P<0.05);盐度30组对虾的TLR基因表达水平显著高于盐度18组(P<0.05),而盐度30组对虾的PO和CAT基因表达水平显著低于盐度18组(P<0.05);其他免疫因子基因的表达水平没有显著性差异。综上,环境中盐度的变化可能通过影响凡纳滨对虾各组织的抗氧化能力、溶菌活性、识别能力和血细胞吞噬活性等,调控凡纳滨对虾细胞和体液免疫。

小球藻多糖对南美白对虾血细胞吞噬及免疫相关因子基因表达的影响

试验在南美白对虾体内注射小球藻多糖(0,5,20μg/g),荧光显微镜观察对虾血细胞的吞噬,实时荧光定量PCR检测对虾免疫相关因子基因的表达,结果表明:小球藻多糖极显著提高对虾的血细胞吞噬活性(P<0.01),5μg/g小球藻多糖的对虾血细胞吞噬与20μg/g小球藻多糖极相比较没有显著性差异(P>0.05);小球藻多糖能够显著提高南美白对虾肝胰腺中免疫相关因子基因的表达水平(P<0.01),5μg/g小球藻多糖极显著提高南美白对虾鳃中的过氧化酶(CAT)、酚氧化酶(PO)和Toll基因表达水平(P<0.01),20μg/g小球藻多糖极显著提高南美白对虾鳃中的CAT、PO、溶菌酶(LZM)、Toll和IMD基因表达水平(P<0.01);5μg/g小球藻多糖极显著增强南美白对虾血细胞中的CAT、PO、LZM、Toll和IMD基因表达水平(P<0.01),20μg/g小球藻多糖极显著增强南美白对虾血细胞中的CAT、PO和LZM基因表达水平(P<0.01)。由此推测,小球藻多糖参与了南美白对虾的免疫调节作用。

木质纤维素高效降解菌株的筛选及其对小麦秸秆的强化降解

为有效加速废弃生物质的转化速度,以林下土壤为菌种来源进行木质纤维素高效降解菌株的筛选和鉴定,利用BBD(Box-Behnken-Design)二阶模型优化其对木质纤维素的降解条件,并探究预处理对细菌菌株降解小麦秸秆的影响.结果显示,初筛共计筛选出5株对木质纤维素具有降解能力的细菌菌株,经复筛后获得1株对木质纤维素具有较强降解能力的细菌菌株(RS22),经16S rRNA基因鉴定为Klebsiella oxytoca.RS22的滤纸酶、羧甲基纤维素酶和半纤维素酶活性分别为1.01、0.82和5.87 U·mL^(-1),其对木质纤维素的最佳降解条件为pH:6.8、温度:30.9℃和转速56.8 r·min^(-1).小麦秸秆降解实验表明,经化学预处理后的小麦秸秆木质纤维素总量降低最为明显,达到了54.30%,各处理中滤纸酶、羧甲基纤维素酶和半纤维素酶活性均呈现随时间缓慢增加的趋势,而对照组中各种酶活性变化呈“M”型.结晶度分析显示,除粉碎预处理外,其他处理组的小麦秸秆生物降解后木质纤维素的结晶度均有一定的提高,说明RS22可以有效加速非晶态木质纤维素的降解,而对具有晶体结构木质纤维素的加速作用则相对较弱.

磁性生物炭的合成及对土壤重金属污染的钝化效果

为提高生物炭对土壤重金属的钝化能力,通过温和液相还原再氧化法制备了磁性生物炭材料.利用土壤培养实验,以0%、 0.3%、 0.6%和1.0%(质量分数)的比例向重金属污染土壤中施加磁性生物炭,考察磁性生物炭对土壤重金属污染的钝化修复效果及对土壤理化特性的影响,并对修复机制进行了探讨.结果表明,添加不同比例磁性生物炭后,土壤中Cd、Cu、Ni、Pb和Zn有效态含量均呈现不同程度的下降,且随着该材料添加比例的增加土壤中重金属有效态降幅随之增加.培养24 d后,Cd、Cu、Ni、Pb和Zn的钝化效率分别达到了27.52%、 49.55%、 55.83%、 27.33%和26.01%(添加量为1%),但土壤中重金属的形态并没有发生显著变化,可能主要与重金属和生物炭之间相对较弱的结合机制有关.同时,磁性生物炭的添加改善了土壤的理化性质,其中pH值提高0.7个单位,脱氢酶活性提高6倍,过氧化氢酶活性和有机质分别提高37.06%和22.11%.

开封夜市区噪声污染状况分析与对策研究

为了解夜市区噪声污染情况,以开封市鼓楼夜市、西司夜市和河南大学西门外夜市为研究对象,分析2018年不同季度噪声污染状况及随时间变化,并利用等效连续A声级、累计百分数声级、噪声污染级及噪声污染指数法对各夜市的噪声质量等级进行评价.结果表明:开封夜市的噪声污染现象非常严重,各夜市的环境噪声均不同程度地超出《声环境质量标准》(GB 3096-2008)中的2类限值标准;鼓楼夜市在全年范围内噪声污染状况均处于严重污染等级,西司夜市与河南大学西门外夜市全年也有近3/4的时间处于严重污染等级;鼓楼夜市的噪声污染级在全年不同时段内均高于西司夜市和河南大学西门外夜市,各夜市的环境噪声质量等级在全年不同时段内均处于"吵闹"和"很吵闹"等级.基于上述噪声污染状况分析结果,分别从设施改造、规划布局、监测机制等方面提出了防治措施及建议.

乌梅提取物对溶藻弧菌的抑制效应与机理

【背景】溶藻弧菌(Vibrio alginolyticus)能够感染鱼、虾、贝等海洋经济动物,给海水养殖业带来了严重的经济损失,对公众健康及食品安全也构成较大威胁。【目的】通过研究乌梅(Fructus mume)对溶藻弧菌的抑菌效应及其机理,为乌梅在水产养殖中的进一步开发利用提供理论依据。【方法】采用试管二倍稀释法测定乌梅提取物(Fructus mume Extract,FME)对溶藻弧菌的最小抑菌浓度(Minimal Inhibitory Concentration,MIC)和最小杀菌浓度(Minimum Bactericidal Concentration,MBC),电导率仪检测溶藻弧菌的相对电导率,分光光度法分析溶藻弧菌的核酸泄露和呼吸链脱氢酶活性及生物膜抑制率,蛋白质电泳检测溶藻弧菌的蛋白质合成情况,扫描电子显微镜观察溶藻弧菌的亚显微结构。【结果】乌梅提取物对溶藻弧菌的MIC和MBC分别为1.953 mg/mL和3.906 mg/mL;乌梅提取物显著增加了溶藻弧菌的相对电导率和核酸泄露,明显降低了溶藻弧菌蛋白质的合成能力,对于弧菌的亚显微形态产生了较大影响。同时乌梅提取物显著抑制了溶藻弧菌生物膜的形成和呼吸链脱氢酶的活性。【结论】乌梅提取物通过增加溶藻弧菌细胞膜通透性及显著抑制生物膜的生成、呼吸链脱氢酶活性及蛋白质的合成,实现抑制及杀灭溶藻弧菌的目的。