基于Time-motion的英式橄榄球运动员比赛体能表现研究

为了探究英式橄榄球运动员比赛体能表现特征,该文应用Time-motion比赛分析法对英式橄榄球相关研究进行了归纳、梳理和分析。研究结果揭示了15人制英式橄榄球运动员的比赛跑动表现、比赛间歇表现和比赛对抗表现特征,7人制英式橄榄球运动员比赛中跑动表现和心率等生理负荷特征。英式橄榄球运动员在比赛中的跑动距离、间歇和对抗等体能表现存在位置差异;英式15人制橄榄球运动员比赛中上、下半场比赛的活动距离存在显著性差异,英式7人制橄榄球运动员比赛中上、下半场的跑动距离不存在显著性差异。

表面肌电与三轴信息融合的运动判断实验

为了提高基于表面肌电与三轴加速度信号的运动识别准确率,提出了一套多源信息融合处理的实验流程与方法。该方法利用5层离散小波变换对表面肌电信号进行分解,充分提取不同运动产生的肌电信号中各频域的特征信息;再将分解后的表面肌电信号与三轴加速度信号通过滑动窗口的方法进行特征融合,构造融合肌电与空间运动特征的特征图;最后用融合特征图对深度学习模型进行训练,并结合自动状态机进行最终运动状态的识别。实验结果表明,多源信息融合处理方法可以提高运动识别的准确性,总体识别精度分别达到了95.4%和89.2%。该方法在实时性与准确性上均有良好表现。

融合时频空间特征的土石坝地震易损性分析改进MLP模型研究

针对现有地震易损性分析中采用的峰值加速度、峰值速度等地震动指标未能充分反映地震动复杂的时频空间特征,且现有基于对数空间线性函数关系假设的地震需求模型难以揭示地震动指标与地震响应间复杂非线性关系的问题,提出一种融合时频空间特征的土石坝地震易损性改进多层感知机(Multi Layer Perceptron,MLP)模型。该模型利用胶囊网络(Capsule Network,CapsNet)能够充分捕捉和表征目标特征空间位置分布的优势,从地震动小波时频图中提取反映地震动时频空间分布的深层特征,并以特征拼接的方式与既有特征进行融合,构建地震动融合指标;进一步地,采用树形Parzen优化算法(Tree structured Parzen Estimator,TPE)对MLP的神经元数量、学习率等超参数进行优化,提出基于TPE-MLP的土石坝地震需求模型,以反映地震动融合指标与地震响应间的复杂非线性关系,进而实现土石坝地震易损性的可靠分析。案例分析表明,相比于既有地震动指标,基于地震动时频空间特征融合指标的土石坝地震需求模型的MAE降低了40.5%,表明了所提模型的可靠性和优越性。

侧面爆破粉尘时空分布模拟分析

从开放性细颗粒物污染治理角度出发,建立建筑物拆除爆破产尘的几何计算模型,运用计算流体力学(CFD)工具,对给定环境风速下的建筑物周围压力场和速度场进行了模拟分析,并对侧面折叠爆破粉尘按R-R(Rosin-Rammler)分布,使用气流-粒子双向耦合的DPM模型研究了爆炸粉尘的时空分布。结果表明,下风侧因建筑物存在导致风速、压力急剧变化而产生涡流,涡流是影响爆破粉尘时空分布的关键因素之一。在时间上,爆破粉尘有气流拖曳运动状态和扩散态;在空间上,因重力作用致下部空间的粉尘浓度较大。

基于耐震时程法的高拱坝地震易损性分析

基于耐震时程分析方法(ETA),建立了三维坝体-库水-地基动力相互作用模型,进行高拱坝抗震性能评价。以基于目标反应谱合成的10条耐震加速度时程曲线为地震输入,选取坝体损伤体积比、坝顶坝踵顺河向相对位移和拱冠梁横缝开度作为结构性能指标,通过对结构不同性能水准的定义,建立了极限状态与结构性能指标之间的关系,以此为基础绘制易损性曲线。结果表明:随着耐震时程输入时间的增加,拱坝的各项响应值随之增大,不同响应指标对地震强度的敏感性不同,且ETA法与增量动力分析法(IDA)得到的响应结果基本一致,在同一性能水平下采用不同评价指标时对应的超越概率也不相同。因此,在进行结构的抗震性能评价时应综合考虑不同结构响应指标,选取不同性能下超越概率最大的结构响应指标进行分析。

基于坐标时间序列的地心运动分析与预测

地心运动会影响地球参考框架原点的准确性,是地球参考框架进行非线性维持必须考虑的因素之一,因此提出对地心运动进行多尺度的建模和预测,以实现毫米级地球参考框架的建立和维持。采用网平移法计算的地心运动、全球地球物理流体中心(global geophysical fluids center,GGFC)和国际GNSS服务(international gnss service,IGS)第三次重处理(IGSR03)提供的3组地心运动数据,首先对其一致性和差异进行了分析,然后分别利用谐波模型和Diff-LSTM模型对地心运动进行了长期和短期的建模与预测,结果显示,GGFC地心运动的预测精度优于1.5 mm,而Diff-LSTM模型的地心运动预测结果在短期内优于谐波模型,当预测步长为17时,GGFC和IGSR03的地心运动预测精度均能达到甚至优于1 mm。表明地心运动的预测精度能够满足基于地球质量中心(center of mass of the total earth system,CM)的瞬时地球参考框架的建立与维持。

地震动持时和不同持时指标对结构地震响应的影响

选取70条具有不同持时的天然地震波,并采用5%~75%重要持时将谱匹配后的地震记录划分为长、短持时地震记录集,对10层RC框架结构进行IDA分析和弹塑性时程分析,研究地震动持时对结构地震响应的影响,进一步选取35条天然地震波,采用有效持续时间、5%~75%和5%~95%重要持时等不同强震持时指标分别截取相应的加速度时程段,构建不同的地震记录集,分析不同持时指标对RC框架结构峰值响应和滞回耗能的影响。研究结果表明:在相同的地震动强度下,长持时地震动会导致更大的结构层间变形和结构倒塌概率,且随着持时的增加,结构总滞回耗能大幅增加;在罕遇地震水准下,可选取有效持续时间和5%~95%重要持时指标用于结构层间变形和楼层峰值位移分析,而在极罕遇地震水准下,选用有效持续时间具有更高的可靠性;对于楼层峰值速度,不同地震集计算结果均值和变异系数未表现出明显差异;在相同地震动强度下,建议优先选用有效持续时间用于结构滞回耗能分析。

基于人工鱼群算法的篮球跳投轨迹实时跟踪

篮球运动轨迹跟踪方法由于轨迹特征提取效果差,导致跟踪误差高,提出一种基于人工鱼群算法的篮球跳投轨迹实时跟踪方法。提取三维坐标系下图像中篮球边缘轮廓信息,通过滤波函数消除篮球跳投图像噪声,基于人工鱼群算法提取图像中篮球跳投轨迹特征,寻找篮球运动轨迹的最优解集,改进篮球实时跟踪匹配路径,形成轨迹跟踪函数。实验结果可知,该方法的平均轨迹跟踪误差为18.28mm,与常规方法相比降低了6.22mm以上。因此,该跟踪方法的篮球轨迹跟踪精度更高,并且实时跟踪轨迹与真实轨迹更吻合。

虑及控制机构运动关联的柱塞泵动态特性研究

针对柱塞泵建模过程中因函数简化控制机构及其运动关系而造成的误差大、不精准问题,提出基于控制机构运动关联的非简化建模方法。结合柱塞泵的控制原理,利用AMESim搭建功率-压力-电比例复合控制的柱塞泵仿真模型。通过对压力、电流和转速的组合控制,对柱塞泵的控制特性进行仿真测试,得到与理论研究相吻合的动态特性曲线。进一步通过台架试验对柱塞泵进行测试,试验结果表明:柱塞泵在实际工作中存在响应时间,系统流量在液压系统开启和闭合瞬间存在冲击振荡。对比两种建模思想的仿真结果,非简化模型最大相对误差分别为3.51%和5.08%,平均相对误差分别为1.74%和1.98%,均小于简化模型。柱塞泵建模准确,为实现产品性能优化和系统数字孪生提供了模型支撑。

复合微多普勒信号的时频谐波分析方法

在对复合微动目标的雷达回波进行时频分析时,存在时频曲线能量难以聚焦等问题,影响目标微多普勒特征提取和分析。对此,提出了时频谐波条纹的概念以及相应时频变换方法。基于复合微动包含中心运动分量和高频运动分量的假设,首先利用样条函数拟合中心分量频率曲线,构造时频变换核函数。然后,通过参数化时频变换将时域的复合微多普勒信号转化为时频平面上的谐波条纹。所提方法相比短时傅里叶变换和伪魏格纳分布等经典方法,能够明显改善复合微动目标雷达回波时频变换的能量聚集性与杂散抑制效果,仿真验证了所提方法的有效性和对低信噪比条件的适应性。

基于国内VLBI站组网的EOP观测仿真研究

地球定向参数观测的仿真研究对于其实际测量具有指导意义,根据国内两套甚长基线干涉测量全球观测系统(中国科学院国家授时中心+中国科学院上海天文台)进行组网并对其EOP(Earth orientation parameters)测量能力进行了仿真分析。其中6站组网联测相比于3站组网,EOP总观测量时延数量提高约5倍,该网型测量UT1、PMX、PMY3个EOP分量的精度分别提高了2.3倍、3.0倍和2.6倍。不论是3站网型还是6站网型,EOP观测精度都会随着热噪声水平的升高而降低,但统计分析表明,热噪声水平在70 ps以下时,影响EOP测量精度的主导因素仍为网络的几何构型。对6种5台站组网情况下的EOP精度仿真,并与6台站仿真结果对比,表明当其中的喀什、哈尔滨、三亚3个外围观测站缺失时,会导致PMY测量精度的显著降低。

GP断层破裂模型在青海门源M_(S)6.9地震强地面运动模拟的适用性研究

2022年1月8日青海省门源县发生M_(S)6.9地震,震中附近遭受了强烈地震破坏.为验证Graves和Pitarka开发的GP断层破裂模型在震前对中国地区地震动场的预测与评估能力,本文基于GP法,考虑不同上升时间系数(rc)的影响,对门源地震进行了确定性地震动模拟.将模拟结果在地震动衰减规律、波形与幅值和烈度分布三个方面分别与青藏地区的地震动峰值预测方程、强震观测记录和根据强震记录自动产出的烈度图进行了对比.结果表明,当rc为9.0时,模拟记录与实测记录和地震动峰值预测方程基本一致.本文较好的重现了门源地震的强震动场,在合理选取rc的情况下,GP法可以应用于中国地区震前强地震动场的预测和估计.

基于深度学习的乒乓球姿态动作评分方法

为了方便乒乓球运动训练和相关体育赛事评分,提出一种乒乓球姿态动作评分方法。通过深度学习神经网络提取骨骼关节点数据,得到一组动作序列的空间角度变化值;通过改进的动态时间规整DTW(dynamic time warping)算法把两组动作序列的关节点数据进行匹配,得到序列之间的距离;根据Mean Shift算法聚类数决定各个骨骼关节点权重系数,计算得到两个动作序列距离的大小评分值。实验表明,该方法能很好地实现人体动作评分,提高了关键关节点权重分值的影响,提高了乒乓动作序列评分的准确度,更加符合专家主观评分标准。

关于魔力弹簧的收缩时间和上端运动问题

针对有关魔力弹簧研究中的几个问题进行探讨和澄清.建立了预收缩力弹簧的模型,推出其形变规律.根据质心运动定理,导出这种弹簧自由下落时,收缩到原长所用的时间、其上端的运动方程和速度公式.研究表明,对于通常演示所用的魔力弹簧,在自由下落时的收缩阶段,其上端不是作匀速直线运动.

富氧铜侧吹熔池熔炼炉内流场与混匀效率模拟研究

鉴于冶金炉窑的高温与不可见性,大多测量手段受到限制,所以本文采用数值模拟对高温下富氧铜侧吹熔炼炉内的流场与混匀效率进行分析。受浮力影响,侧吹气流具有区域性的特点,主要对气流上升轨迹周围熔体直接搅拌,熔池中心存在低速区域,速度小于0.1 m/s。受侧吹气流反冲作用,壁面高应力区域集中在喷嘴附近以及气泡上浮路径周围,该区域壁面应力是相邻喷枪间壁面应力的2~3倍,炉衬更易受损。通过熔池内环流分布状态,沿喷枪轴线方向将熔池划分为高速喷吹区与环流搅拌区。其中环流搅拌区为主反应区,速度小于1 m/s,但速度分布更加均匀,组分的均混时间为34.10 s。平行环流喷吹技术对熔池的混合效率改善最明显,湍流黏度为原工况的1.51倍,均混时间相对降低62.18%。

基于混合蜜獾算法的机械臂最优运动规划方法

针对六自由度机械臂末端执行器路径及关节空间下轨迹的规划问题,提出一种基于混合蜜獾算法和3-5-3分段多项式插值的最优运动规划方法,实现机械臂末端执行器运动路径最短及关节运动时间最优,并有效降低优化路径与规划路径的差异。首先,以标准蜜獾算法框架为基础,在初始化、全局寻优与局部探索中采用混沌反向学习、转移算子、正弦余弦算子以及自适应扰动系数策略,提高最优解质量与寻优能力,并据此设计机械臂末端执行器无碰撞、最短路径规划方法,引导关节轨迹规划过程;其次,在关节空间下,利用混合蜜獾算法寻找各关节最优运动时间,在此基础上,利用2次3-5-3分段多项式插值算法,在满足各关节位移、速度、加速度约束的条件下,完成机械臂关节平滑且时间最优的轨迹规划;最后,通过与其他规划方法仿真对比,验证提出的方法能够使规划路径长度缩短,关节运动时间减少,优化路径与规划路径差异较小,并以UR5机械臂抓取实验为例检验了该方法的可行性。

基于碎片化时间的功能训练对强直性脊柱炎患者康复期的效果分析

目的探究强直性脊柱炎患者应用基于碎片化时间的功能训练对其脊柱关节活动度及炎症因子的影响。方法选取河南科技大学第一附属医院2021年4月至2022年9月期间强直性脊柱炎患者109例作为研究对象,开展随机对照试验。采用随机数字表法将患者分为两组,对照组54例,男37例,女17例;年龄(53.51±6.83)岁;病程(3.21±1.12)年;疼痛部位:周围关节18例、腰椎14例、骶髂关节22例;给予常规功能训练方案。观察组55例,男36例,女19例;年龄(54.13±6.62)岁;病程(3.33±1.21)年;疼痛部位:周围关节19例、腰椎15例、骶髂关节21例;给予基于碎片化时间的功能训练。比较两组患者症状改善情况[Bath强直性脊柱炎功能指数(BASFI)、Bath强直性脊柱炎疾病活动性指数(BASDAI)、全身关节疼痛程度(Pain-VAS)、全身关节僵硬程度(Stiffness-VAS)]、脊柱关节活动度[脊柱侧弯、改良Schober指数(腰椎前屈功能障碍程度)、扩胸度、颈椎旋转度]、炎症因子[C反应蛋白(CRP)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、血沉(ESR)]。采用独立样本t检验、配对样本t检验和χ^(2)检验。结果干预后,观察组BASFI评分、BASDAI评分、Pain-VAS评分和Stiffness-VAS评分均低于对照组[(3.87±0.58)分比(5.27±0.62)分、(3.17±0.46)分比(4.23±0.63)分、(1.27±0.56)分比(2.57±0.46)分、(1.73±0.43)分比(3.17±0.51)分],差异均有统计学意义(t=12.177、10.017、13.254、15.948,均P<0.05);观察组脊柱侧弯、改良Schober指数、扩胸度和颈椎旋转度均高于对照组[(17.36±0.77)cm比(13.28±0.65)cm、(4.85±0.18)cm比(3.91±0.17)cm、(4.55±0.17)cm比(3.61±0.15)cm、(58.73±1.96)°比(53.37±1.84)°],差异均有统计学意义(t=29.866、28.020、30.590、14.714,均P<0.05);观察组CRP、TNF-α、ESR水平均低于对照组[(11.74±2.17)mg/L比(14.01±2.45)mg/L、(29.72±4.16)ng/L比(43.15±5.52)ng/L、(19.85±3.22)mm/h比(25.72±3.53)mm/h](t=5.123、14.325、9.073,均P<0.05)。结论基于碎片化时间的功能训练干预强直性脊柱炎患者,可有效改善其临床症状、脊柱功能状态,降低炎症因子水平。

运动目标的多维度微运动特征提取研究

微多普勒特征提取作为一种常用的时频分析工具,对微动目标特征的提取重构具有重要意义.为了更好地研究多运动的微多普勒效应,提出了一种运动姿态分类方法.按照目标频移是否随时间变化可以将运动姿态分为频移时变运动和频移时不变运动.频移时变运动包括平移、翻滚和振动.针对这种运动应分析对比不同时间对应的瞬态频移,频移时不变运动主要为旋转运动.本文通过微多普勒效应理论结合电磁波频域模型,实现3D运动目标微动特性提取的仿真建立目标,分析不同环境条件例如晴天阴天、有无湍流对探测的影响,为后续实验研究奠定理论基础.开展基于收发同置系统的多特征运动目标的微多普勒频移探测实验,实验结果表明,不同目标位置上频移的幅度、正负性和谱线宽度旨在反演目标形状、运动姿态、运动方向和速度.利用FFTshift函数对一维数据进行解调分析,实现三维时间-频率-强度关系的研究.本研究实现了对目标宏观形状特性的测量以及微观运动信息的提取,为雷达探测和识别奠定基础.

融合改进LM算法及动态时间规整算法的人体动作捕捉研究

人体动作捕捉是指通过技术手段捕捉人体的运动轨迹和姿态信息,广泛应用于娱乐、体育、医疗等领域.然而,现有的动作捕捉技术存在捕捉不准确、计算效率低等问题,影响了其在实时应用场景中的表现.针对这些问题,引入一种骨骼点坐标拟合优化Levenberg-Marquardt算法,并采用粒子群算法对其加以优化.同时采用动态时间规整算法进行人体动作捕捉及评估,以期实现人体动作的实时捕捉.结果显示,该算法对肩部侧平举这一动作的捕捉准确率最高达到了99.23%,明显优于其余对比算法.此外,该算法对深蹲动作的测试时间最短,仅为1.15 s,表明该算法在进行动作捕捉时具有显著的性能优势及很强的实际应用效果,为人体动作捕捉领域提供了新的解决方案.

重叠阵元时分复用MIMO雷达多目标参数估计方法研究

针对多普勒-角度耦合和速度模糊问题,该文提出一种基于重叠阵元MIMO阵列的多目标参数估计方法。该方法基于虚拟孔径原理,在传统MIMO天线阵列中引入重叠阵元,构建重叠阵元MIMO天线阵列。通过在角度快速傅里叶变换(FFT)算法中引入循环迭代的方法估计阵列位置参数,利用重叠阵元回波信号的相位差值进行频率估计。同时,引入频谱搬移方法对速度区间进行转换,实现多目标的距离和速度估计。通过蒙特卡罗仿真实验,信噪比15 dB的条件下,解模糊正确率为100%,速度误差为0.1 m/s,角度误差为0.1°。基于城市交通场景采集的车辆数据集进行测试,测试结果表明,该方法能够实现对车辆目标的速度和角度精确估计,可满足交通雷达对车辆信息监测的实时性和准确性需求。