基于深度学习目标识别的航天员训练场景理解技术

增强现实(AR)是航天员训练的有效途径,其关键技术是场景重建与空间定位。针对当前AR设备只能进行场景空间静态识别,无法感知目标动态变化的问题,提出了深度学习与AR技术相结合的目标识别与位姿估计方法。采用YOLO v5神经网络实现了小训练样本量的操作目标识别,结合深度信息实现了目标点云分割,与目标CAD模型点云进行ICP匹配后估计出目标的三维空间位姿,从而在AR显示空间中实现目标的动态定位与虚实融合。结果表明:YOLO v5的识别平均精度可以达到0.995,虚实结构可以准确叠加。该方法可有效提高AR设备的场景理解能力,扩展航天员AR训练手段。

航天员太空协同操作虚拟训练仿真系统研究

针对多名航天员在太空完成协同操作的实际需求,借助于虚拟现实技术在地面模拟一个太空协同操作训练系统。提出并实现航天员太空协同操作训练仿真系统结构、软件组成、仿真流程、协同仿真策略及网络通信协议。该系统能支持多名航天员逼真地模拟太空协同操作训练任务、能实现各参训航天员计算机虚拟场景的实时一致、能处理访问冲突问题。最后,以仿真神七任务两名航天员协同完成"取载荷—传递载荷—接收载荷"的操作应用实例验证该操作仿真系统,并对操作响应时间进行分析,数据显示满足操作实时性要求,该试验验证了该系统的合理性和有效性。

基于虚拟现实的航天员舱内导航训练方法

为了帮助航天员掌握在失重环境下依赖视觉信息进行舱内导航的技能,提出2种训练方法并探讨其优劣.首先利用虚拟现实技术建立了空间站模型,模拟航天员以不同身体姿态漫游时获取的视觉反馈,设计了强调舱段视觉正向的局部正向法和注重空间站视觉正向的整体正向法,并开展实验探究;然后通过数据分析得出文中方法对导航任务绩效存在显著影响,其中局部正向法能够强化地标和路线知识;而整体正向法有利于建立完整的空间认知地图,并且适合于低能见度条件下的应急撤离训练.

虚拟现实技术在空间站舱内定向训练中的应用

载人航天中,失重环境和结构复杂的空间站对航天员空间定向能力的影响极大,导致航天员可能出现空间失定向现象。针对在地面难以使用实物进行空间定向任务训练的问题,阐述了虚拟现实技术在空间定向训练中的应用,并对其特点进行了分析,设计了基于虚拟现实技术的空间定向训练系统提供飞行前的适应性训练,使航天员掌握依赖视觉信息进行空间定向的技能,为后续更为复杂的航天员空间操作任务提供新的训练方式。

基于虚拟现实的太空操作仿真技术研究

为了降低现有地面设备在训练航天员操作效果方面与实际太空操作的较大差异性,提出一种新的训练手段-基于虚拟现实的太空操作仿真,分析其意义、研究内容,讨论实现方法,给出虚拟现实实现系统原理和仿真流程图并作简单分析,构建太空操作仿真的原型系统和试验基础平台。最后通过实例验证该系统及其仿真方法的有效性和实用性。

基于体态识别的航天员虚拟训练仿真技术研究

以未来空间站任务建设虚拟现实训练器为需求,为了最大限度地降低虚拟现实设备穿戴给航天员带来的额外束缚,提出了一种新的基于体态识别的航天员虚拟训练仿真系统:采用平行双目视觉原理和偏振立体电视实现立体图像的生成与显示;采用人体三层模型实现虚拟航天员表达,采用骨骼动画实现人体典型动作自动演示、Kinect实现人机交互过程中人体跟踪和运动控制,适合于空间站任务航天员训练、工效验证、典型流程演示等人机交互应用。

失重状态下旋转陀螺交互操作的仿真研究

针对在地面难以使用实物进行空间操作任务训练的问题,提出了一种基于人机交互和物理引擎技术的交互操作虚拟仿真方法,并实现了失重状态下旋转陀螺的虚拟操作训练。实现中首先建立航天员和陀螺的三维图形模型和用于碰撞检测的物理模型,并采用虚拟现实设备数据手套和位置跟踪仪实时跟踪获取受训人体的实时运动数据,用于交互控制虚拟航天员的运动,最终通过物理引擎及仿真算法计算失重状态下旋转陀螺的运动状态。结果显示,该方法较好地解决了旋转陀螺定轴特性仿真问题,能够满足虚拟训练的实时性和有效性要求。

航天员空间操作人因分析一体化仿真平台

目的为支持航天任务中航天员作业能力变化规律方面的研究,建立航天员空间操作人因分析一体化仿真平台。方法分析了该平台的系统结构,给出了控制流程及软件各部分的详细实现方法,包括认知和生物力学仿真,作业可视化,负荷预测与绩效分析等软件。结果通过手控交会对接任务作为用例,对平台功能进行了实验验证,实验结果证实了平台的可行性、有效性和实用性。结论平台的认知和生物力学模型可实现人在回路外的仿真,可对负荷与绩效进行预测及可视化显示,为进一步分析航天员在太空操作能力的变化奠定了技术基础。

交互方式对航天员虚拟训练效率和体验影响研究

目的研究不同交互方式对航天员虚拟训练效率和体验的影响,制定更好的航天员虚拟训练交互方案。方法针对选择/操纵类虚拟交互任务,设计用户实验,对比研究航天员虚拟训练过程中动作捕捉手套和交互手柄两种交互方式的差异。通过比较任务完成时间,客观比较两种交互方式的交互效率,同时通过主观量表比较两种交互方式的用户体验。结果两种交互方式在不同类型任务中交互效率不同;动作捕捉手套用户体验评分更高,但交互手柄也能带来出色的体验。结论在航天员虚拟训练系统开发过程中,应该优先根据任务类型选择交互方式,以更高的交互效率保证航天员虚拟训练效率。

航天员舱内虚拟训练体验质量评价试验研究

针对虚拟训练系统的体验质量问题,采用用户主观评价的方法,从多个维度设计指标,选取典型的虚拟训练任务,设计了用户体验试验,对航天员舱内导航与操作虚拟训练系统的体验质量展开了评价。结果表明,用户总体体验满意度较高,系统能够模拟逼真的环境,带给用户身临其境的感觉,且用户自觉虚拟训练有实效;但也存在诱发生理不适,交互设备使用不自然的问题,需要进一步完善。

穿舱路径对空间站内航天员定向任务绩效影响的仿真试验研究

航天员在空间站内的不同舱段间穿行时常常会遇到失定向的问题。为了探究不同穿舱路径对航天员完成定向任务的影响,建立了多舱段的空间站虚拟环境,并开展试验,研究了不同穿舱路径中完成定向任务绩效的差异。结果表明:定向任务的绩效在不同种类的穿舱路径间具有显著差异,失重条件下运动方式的变化会造成定向任务绩效的下降。研究结果可以为航天员空间站内定向训练和空间站内导航辅助标识的设计提供参考。

高校大学生心理危机的预防措施探析

在我国大学生数量与日俱增的同时,大学生心理危机问题日益频发,如何促进大学生身心健康发展,将心理危机遏制在萌芽状态这一问题亟需探索解决。本文通过分析大学生心理危机产生的原因及表现,从预防心理问题、培养积极品质、巩固身心健康三个层面探讨了高校大学生心理危机的预防措施。

关于校外课后服务机构入驻小学校园问题的探究

小学生的课后服务问题,不仅仅是家庭问题、学校教育问题,更重要的是一个社会问题。目前,我国小学生课后服务仍然由社会上的市场机构提供,小学生的课后服务体系长期处于"脱管"状态,提供课后服务或者托管服务的各类机构存在着资质、安全、服务质量等各种问题,市场管理、监管难度大,协助与支撑家庭、学校做好课后服务相关工作的需求日益迫切。

翻转课堂在高校“形势与政策”课程教学中的运用探讨

“形势与政策”课作为高校思政课的重要构成之一,是新时代立德树人的关键课程,所以创新“形势与政策”教学模式成为当务之急。以翻转课堂为创新形式,以培养学生独立思考和学习能力为中心,结合“圆桌派”、“情景再现”、“ 同‘形势与政策’对话、“形势与政策”课与实践的衔接等具体模式,探讨翻转课堂在“形势与政策”课中的应用,以期进一步提升高校“形势与政策”课为教学实效提供有益参考。