多矢量姿态测量算法研究综述

将矢量测量转化为姿态测量,该问题在姿态估计中被称为Wahba问题。介绍了最小化Wahba问题的损失函数的不同算法,包括最优四元数估计器(ESOQ)、四元数估计器(QUEST)、快速最优姿态矩阵(FOAM)、矩阵的奇异值分解(SVD)等广泛使用的算法,以及基于快速线性四元数姿态估计器(FLAE)、黎曼流形等近年来提出的算法。给出了简单的计算原理与推导过程,并通过计算机仿真对照,归纳各类算法在计算旋转矩阵时的计算精度、鲁棒性。针对姿态测量算法应对当前应用场景的性能需求,简要介绍其在惯性测量单元(IMU)动态对准、协同集群视觉定姿、图像拼接等方面的适用可能和工作原理,并在此基础上简述了姿态测量算法当前的缺陷与未来的发展趋势。

关于开展长城预防性保护的几点想法

长城作为一个巨系统型文化遗产,其面临气候变化下日益恶劣的自然环境以及大众旅游时代下日益增多的旅游压力,如何就这些潜在危险因素进行提前预防,实现“防患于未然”非常值得讨论。本文简单阐述了预防性保护在不可移动文物领域的界定,提出开展长城预防性保护工作可从灾害风险预防、结构损毁风险预防和生物(人类和动植物)破坏风险预防三个层面展开。具体做法包括:挖掘古代长城营建和管理中的防灾智慧、编制长城灾害风险地图、分类制定长城遗产资源灾害预防措施和应对突发灾害的应急措施、气候变化下适用性保护材料和干预方法、长城沿线定期巡检和专业检修体系建设、长城预防性保护管理体系构建等。最后提出需要将长城作为一个不断变化的生命体来看待,要以管控变化和协同共进的态度去对待长城预防性保护问题,预防性保护的成功实施需要基于扎实的基础研究和广泛的民众参与基础。

Al_(2)O_(3)-MWCNTs增强无机磷酸铝陶瓷涂层摩擦学性能的研究

为提高无机磷酸铝涂层的高温耐磨性,降低高温下的摩擦系数,制备了氧化铝包覆多壁碳纳米管(MWCNTs)杂化型填料,将其加入到无机磷酸铝涂料中,采用X射线衍射分析仪(XRD)、傅立叶变换红外光谱仪(FT-IR)、拉曼光谱仪(Raman)、热重分析仪(TG)和扫描电子显微镜(SEM)等表征了填料结构,并研究了填料含量对复合涂层的力学性能和耐磨性能的影响规律。结果表明:纳米α-Al_(2)O_(3)成功接枝于多壁碳纳米管(MWCNTs)表面。经表面改性后的MWCNTs的氧化分解温度提升近100℃,杂化材料在涂层中的分散程度更佳。随着Al_(2)O_(3)-MWCNTs用量的增加,涂层硬度、附着力呈现先增加后降低的趋势,当Al_(2)O_(3)-MWCNTs用量为0.4%时,涂层力学性能最优,硬度提升至近2倍,附着力提升至近2.6倍。600℃高温摩擦磨损耦合试验结果表明,添加0.4%的Al_(2)O_(3)-MWCNTs涂层的摩擦系数最低为0.659,磨损率最小为2.73×10^(-4 )mm^(3)/(N·m),说明添加Al_(2)O_(3)-MWCNTs杂化填料确可有助于提高无机磷酸盐涂层的摩擦学性能。

高速滚动轴承振动特性及动刚度影响因素分析

为研究滚动轴承在高速周期载荷作用下的振动特性,基于滚动轴承的动力学方程,以61896深沟球轴承为研究对象,开展轴承在简谐周期力作用下的动力学仿真分析,探究滚动轴承的振动响应特性,明确对轴承影响最大的模态频率及幅频关系,并以此探究激振频率、轴承球体材料及数量等轴承参数对轴承动刚度的影响规律。研究发现:结构1阶固有频率为轴承共振位移最大点,其内圈和滚子破坏较为严重。而且,随着激励频率的增加,轴承振动位移值呈现出先增大后减小趋势,当达到共振频率时,位移值急剧增加。此外,在达到1阶频率之前,轴承的动刚度随激振频率的增加而减小,随球体个数的增加而增加;球材料变化时,轴承动刚度随频率的变化曲线也随之改变,其中陶瓷氮化硅Si3N4动刚度较好。

融合向量叉积与跳点搜索策略的改进A^(*)算法研究

为解决传统A^(*)寻路算法在搜索过程中会产生大量冗余节点,导致算法整体搜索效率低,运算内存消耗大等问题,从A^(*)算法的两个重要决策点出发,改进算法的代价评估函数与邻节点搜索策略,提出一种改进融合算法。首先,采用向量叉积与尺度平衡因子相结合的方法优化传统A^(*)算法的启发函数,减少A^(*)算法寻路过程中在最优路径周围产生的具有相同代价值的冗余节点,减少了对称路径的搜索;其次,融合跳点搜索(Jump point search, JPS)策略,通过逻辑判断实现路径的变步长跳跃搜索,避免了A^(*)算法逐层搜索效率低的弊端。在不同尺寸的栅格地图中进行仿真分析,发现改进融合算法相比于传统A^(*)算法,在路径长度基本相等的情况下,节点搜索数量约减少95%,且与传统JPS寻路算法相比,有效过滤了路径周围复杂形状障碍物产生的大量冗余跳点。最后,将改进融合算法应用于ROS移动机器人并进行对比实验以验证算法的可行性。实验结果表明:改进融合算法在获得高效安全的路径基础上,搜索效率相比于A^(*)算法可提高约94%。

建设工程地下室渗漏的原因分析及处置措施

地下室渗漏是常见的质量问题,文中阐述了地下室产生渗漏的主要部位有地下室顶板、地下室外墙、地下室底板等,同时分别从设计、材料、施工、使用四个方面分析产生渗漏的原因,并提出了几种常见的渗漏处置措施,为解决地下室渗漏问题提供工程经验。

管绞车筒体动力学分析及响应面优化研究

为提升管绞车筒体的抗振性能,开展了三孔筒体振动特性分析,并基于响应面法对筒体进行动力学优化研究。首先基于三孔筒体有限元模型,通过预应力加载及模态分析和谐响应分析,得出筒体的固有频率、振型以及频率与振幅之间的关系。对比模态分析与谐响应分析结果,发现前两阶固有频率对筒体的影响较大,易引起共振;通过探究开孔数量对筒体的影响,发现两孔筒体固有频率更高。借助灵敏度分析筛选设计变量,并运用面心复合设计获取样本点,构建Kriging响应面模型进行结构和材料参数优化。结果显示:优化后的筒体相比于原三孔筒体,其前两阶固有频率分别提升了189%和359.7%,其质量也降低了39%。

机器人辅助MIS-TLIF对腰椎管狭窄症患者肌电图、红细胞免疫的影响

目的观察机器人辅助微创通道下经椎间孔腰椎椎间融合术(MIS-TLIF)对腰椎管狭窄症患者肌电图、红细胞免疫的影响。方法选取2019年10月—2021年8月恩施土家族苗族自治州中心医院中医部骨伤科收治腰椎管狭窄症患者142例,按随机数字表法分为MIS-TLIF组和机器人组,各71例。MIS-TLIF组行MIS-TLIF,机器人组行机器人辅助MIS-TLIF。统计2组围术期指标、椎间融合率、融合时间、并发症及手术前后红细胞免疫[协同肿瘤红细胞花环率(ATER)、红细胞C3b受体(RBC-C3Br)]、左右侧肌电图[平均功率频率(MPF)、积分肌电值(EMG)]、腰椎功能[日本骨科协会腰椎评价量表(JOA)、椎间隙高度、局部Cobb角]。结果机器人组术中出血量少于MIS-TLIF组,椎弓根螺钉置钉准确率优于MIS-TLIF组[t(U)/P=15.884/<0.001,2.563/0.010];术后1 d机器人组ATER、RBC-C3Br水平高于MIS-TLIF组(t/P=4.107/<0.001,5.965/<0.001);术后6个月2组左侧、右侧MPF、EMG及JOA评分、椎间隙高度均高于术前,局部Cobb角小于术前(P<0.01),但2组间比较差异无统计学意义(P>0.05);2组术后6个月椎体间融合率及融合时间比较,差异无统计学意义(P>0.05);机器人组并发症总发生率低于MIS-TLIF组(χ^(2)/P=4.351/0.037)。结论机器人辅助MIS-TLIF有助于减轻腰椎管狭窄症患者红细胞免疫抑制,提高椎弓根螺钉置钉准确率,降低并发症发生率,改善肌电图。

碳纳米管改性丙烯酸聚硅氧烷树脂摩擦学性能

采用多壁碳纳米管(MWCNTs)对丙烯酸聚硅氧烷树脂(APR)进行无机纳米材料改性,分析MWCNTs对APR复合涂层摩擦学性能的影响。采用高压无气喷涂的方式制备不同含量的MWCNTs/APR复合涂层,利用摩擦磨损试验机进行摩擦磨损试验,利用扫描电子显微镜(SEM)、白光干涉仪对摩擦试验后的复合涂层进行形貌表征,研究不同含量MWCNTs对复合涂层耐磨损机理的影响。实验结果表明,在室温、载荷5 N、时间5 min、频率1 Hz的摩擦环境下,MWCNTs含量为1.0%时,磨痕宽度与深度达到最低,其值分别为0.606 4 mm、10.966 3μm,与纯APR复合涂层相比,分别降低了17.06%、30.06%;除此以外,磨损率也达到最低,其值为0.939 mm^(3)/(N·m),与纯APR复合涂层相比,降低了33.8%。

氮化硼纳米材料功能化改性及对聚合物基材性能调控研究进展

氮化硼纳米材料因具有良好的机械性能、绝缘性能、抗氧化性能以及优良的导热性能等,通常将其添加到聚合物中来调控和改善聚合物基复合材料的性能,但无机氮化硼纳米材料与有机聚合物材料的不相容性会导致纳米复合材料的机械和热性能削弱,使其难以充分发挥自身优越性能。因此,对氮化硼纳米材料进行功能化改性处理以改善界面相容性、提高材料分散能力和调整纳米材料的表面性质的研究迫在眉睫。综述了功能化改性氮化硼纳米材料的研究进展,详细介绍了氮化硼的结构特征、物理和化学性质,归纳了氮化硼功能化改性在聚合物基复合材料的应用。最后,对功能化改性氮化硼纳米材料的发展趋势进行了展望。

基于磨料水射流的氧化锆陶瓷切割研究

为了保证工程陶瓷类硬脆材料在达到一定切割质量的同时最大程度地提升切割效率,以射流压力、靶距、横移速度和切割次数为变量,基于田口试验设计方法,设计了磨料水射流切割氧化锆陶瓷的正交试验。利用白光干涉仪测量切口表面形貌,利用Minitab软件统计试验数据并进行分析,探究射流压力、靶距、横移速度和切割次数四项工艺参数对切口锥度和切口深度的影响规律,并在此基础上针对切割质量与切割效率探究最优的工艺组合。工艺参数对切口锥度、切口深度影响程度的主次顺序为横移速度>射流压力>切割次数>靶距,工艺参数对质量—效率综合影响程度的主次顺序为射流压力>横移速度>切割次数>靶距。综合分析切割质量与切割效率,得到最优工艺参数组合:射流压力300MPa,靶距2~10mm,横移速度100mm/min,切割次数1次。磨料水射流对工程陶瓷具有良好的切割效果,研究结果为陶瓷类硬脆材料切割质量与切割效率的提升提供工艺参数选择依据,具有一定的理论意义和工程实际应用价值。

近10年国家自然科学基金资助中医骨伤领域的回顾与分析

对国家自然科学基金委员会医学科学部中医学科2009—2018年度中医骨伤领域获得资助的306个项目进行回顾与分析。从总体资助率、资助单位结构、负责人的学缘结构、研究角度等方面进行总结,分析中医骨伤学科地域性发展的转变、研究技术手段的创新、没获得资助项目存在的不足等情况,同时对标书书写提出一些建议,期望能够为中医骨伤临床与科研工作者的基金申请提供参考。

起重机械立柱的局部屈曲失效分析与模型试验

局部屈曲失效是起重机械立柱结构失效的一种形式,对立柱结构的稳定性和安全性有着重要影响。针对起重机械立柱结构,基于薄板小挠度屈曲理论,对立柱薄板进行了局部屈曲失效分析,推导出均匀受压四边简支薄板的理想弹塑性屈曲载荷临界力和临界应力公式;利用ANSYS有限元分析软件,对立柱结构的薄板屈曲现象进行仿真,并且结合模型试验对失效现象进行了实物验证和对比分析。研究结论可作为起重机械立柱结构设计和安全校核的技术参考。

高血压脑出血患者CT血管造影成像特点与脑内血肿的关系研究

目的探究高血压脑出血(HCH)患者CT血管造影(CTA)成像特点与脑内血肿的关系。方法回顾性分析2017年8月至2018年11月在江苏省如皋市人民医院诊治的120例HCH患者,均在入院后立即开展CTA检查。观察统计患者的影像学点征情况、血肿量增加情况,并分析二者之间的相关性。结果通过对患者的48 h CTA随访,发现血肿扩大48例,非血肿扩大72例。血肿扩大患者的点征阳性率明显高于非血肿扩大患者[87. 5%(42/48)比5. 6%(4/72)],差异有统计学意义(χ^2=81. 812,P <0. 001)。点征阳性患者的血肿增加量明显大于点征阴性患者[(15. 6±2. 3) ml比(2. 9±1. 3) ml],血肿扩大患者的血肿增加量明显大于非血肿扩大患者[(14. 7±2. 3) ml比(2. 8±1. 0) ml],差异均有统计学意义(χ^2=33. 579、34. 247,均P <0. 001)。Spearman相关性分析显示,患者血肿增加量与点征阳性率呈正相关(r=1. 362,P <0. 001)。结论 HCH患者的CTA影像学中的点征表现与血肿扩大情况呈现明显相关,针对此类患者,应及时进行干预,预防再出血以及血肿扩大。

2014—2018年度国家自然科学基金中医肿瘤领域资助项目情况分析

通过对2014—2018年度国家自然科学基金中医肿瘤领域面上、青年、地区基金项目资助情况进行分析,以期对本领域研究者提供参考。分析结果显示,中医肿瘤领域获资助情况与中医学科整体获资助情况基本一致。获得资助数目的依托单位以中医药研究机构为主,获资助项目的主要特点为:从临床实际需求出发,紧扣研究前沿,使用新技术及新方法。

存续与新生

2018年11月,欧洲建筑师委员会(Architects’Council of Europe)在荷兰莱瓦顿市组织召开了"建筑遗产的适应性再利用和转型"国际会议。作为2018年欧洲文化遗产年的重要事件,该会议通过了"建筑遗产的适应性再利用宣言",即《莱瓦顿宣言》。宣言明确了建筑遗产再利用对于文化、社会、环境和经济等领域的积极意义,推进了基于灵活性、公民参与、多学科合作、财政可行性等诸多因素的智能化流程,并呼吁遗产与当代建筑之间的有效对话。作为建筑遗产再利用方面的重要国际文件,《莱瓦顿宣言》基于历史、立足当下又着眼未来的概括性总结值得关注。

水下重力测量技术进展

首先介绍了水下重力测量的概念,阐述了水下重力测量的必要性;然后简要概述了水下重力测量技术的发展历程,比较了现有的两种主流测量方案(ROV水下重力测量和AUV水下重力测量)的优缺点,重点介绍了国内外水下重力测量近期的技术进展,包括加州大学基于二级拖体ROV的水下近海底重力测量试验和东京大学的AUV水下动态重力测量系列试验;最后分析了水下动态重力测量的研究重点并指出了其后续发展方向。

试论露天博物馆在乡土建筑遗产保护中的利与弊:以比利时伯克雷克露天博物馆为例

西方关于乡土建筑的研究和露天博物馆的建造均始于19世纪后期,在官方尚未将乡土建筑列为保护类遗产前,露天博物馆是进行乡土建筑遗产保护的重要途径。本文旨在从历史角度分析露天博物馆在乡土建筑遗产保护中的作用,并以比利时伯克雷克露天博物馆为例进行阐述——首先介绍了西方关于乡土建筑保护、研究以及露天博物馆建造的历史概况,继以阐述比利时伯克雷克露天博物馆的建造历史,并分析露天博物馆在乡土建筑遗产保护不同历史阶段中的作用,最后基于案例分析简单概括了露天博物馆在乡土建筑遗产保护中的利与弊,以及对当代的历史参考性。

基于最大熵方法的鲁棒自适应滤波及其应用

针对过程噪声和量测噪声受到脉冲噪声影响而呈现非高斯分布,且噪声统计特性不精确从而导致估计精度下降的问题,提出一种基于最大熵方法的变分贝叶斯自适应卡尔曼滤波(maximum correntropy variational Bayes adaptive Kalman filter,MCVBAKF)算法,并将其应用于捷联惯导系统(strapdown inertial navigation system,SINS)/全球卫星定位系统(global positioning system,GPS)组合导航系统。首先,使用最大熵鲁棒滤波方法对由脉冲噪声产生的野值问题进行处理;然后,通过改进的变分贝叶斯自适应方法进行后验更新,估计噪声,收敛所估参数的估计值;最后,进行了仿真对比。结果表明,MCVBAKF在复杂环境下可以有效提升滤波精度和稳定性。

火星稀薄大气动态误差对制动降轨的影响

针对火星大气制动降轨过程中稀薄流区大气受季节和昼夜等因素影响而存在较大动态误差的问题,建立气动力作用下的轨道动力学方程,研究探测器稀薄流气动参数计算方法,分析大气参数动态误差对气动力及制动降轨效果的影响。结合火星探测应用,仿真分析火星大气制动过程中的探测器气动特性以及轨道变化特性。为保证探测器制动过程中的安全和持续时间要求,给出了理想的大气制动降轨走廊范围及导航精度需求,具有一定的工程参考价值。