国防基础科研计划(B1720132001)
- 作品数：30 被引量：185H指数：7
- 相关作者：刘玉庆姜国华朱秀庆安明周伯河更多>>
- 相关机构：中国航天员科研训练中心中国科学院大学中国科学院长春光学精密机械与物理研究所更多>>
- 发文基金：国防基础科研计划中国航天医学工程预先研究项目国家自然科学基金更多>>
- 相关领域：自动化与计算机技术医药卫生机械工程理学更多>>
- 前庭刺激对虚拟环境三维空间定向的影响及与空间能力的相关关系被引量：2
- 2021年
- 探讨科氏加速度刺激对三维空间定向的影响及与个体空间能力的相关关系。检测22名男性受试者的心理旋转能力、视角变换能力和方向感,并在对照和前庭刺激(科氏加速度刺激)条件下评估其完成虚拟环境下三维方向估计任务的反应时和方向偏差。结果表明:科氏加速度刺激后方向估计耗时比对照条件下更少(指向任务总耗时P<0.01,回想耗时P<0.001),方向估计准确性无明显变化;方向估计表现与心理旋转能力和视角变换能力呈正线性相关关系(P<0.05,P<0.01,P<0.001),与运动病症状评分和方向感均无明显相关性。科氏加速度刺激对虚拟环境下三维空间定向有促进作用,心理旋转能力和视角变换能力与虚拟环境下三维空间定向能力为正线性相关关系。
- 邹朋王林杰何思扬袁敏王惠娟王颜晴陈文娟郭建平刘相
- 关键词：前庭刺激虚拟环境
- 航天员空间操作人因分析一体化仿真平台被引量：2
- 2014年
- 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。
- 周伯河陈善广刘玉庆朱秀庆王金坤陈学文康金兰胡福超安明
- 基于传递矩阵的宽视场离轴三反光学系统设计被引量：6
- 2016年
- 针对离轴三反光学系统初始结构求解复杂、视场宽度小的问题,提出了利用光学传递矩阵求解三反系统初始结构的计算方法,推导了三反系统焦距和后截距的表达式,求解了光阑位于次镜的三反系统初始结构。采用引入高次非球面以增加系统设计自由度的技术路线,基于ZEMAX光学设计软件,通过对同轴初始结构进行离轴优化,得到了一个矩形视场17°×2°,焦距1 440 mm,F数4.8的离轴三反光学系统。该系统三个反射面均为高次非球面,可同时满足宽视场角和高分辨率的要求,在空间频率50 lp/mm处,调制传递函数大于0.6,接近衍射极限。结果表明:该系统搭载线阵/面阵时间延迟积分电荷耦合元件(TDI-CCD)用于推扫/多通道式空间对地成像时,可有效扩大空间对地成像系统的地面覆盖范围,提高信息获取效率。
- 王蕴琦刘伟奇张大亮孟祥翔康玉思魏忠伦
- 关键词：光学设计
- 双自由曲面大视场头盔显示光学系统设计被引量：10
- 2016年
- 视场大小是评价头盔显示器在虚拟现实等领域的关键性能指标,为了克服视场增加带来各类像差急剧增大的困难,提出了一种基于双自由曲面的大视场头盔显示光学系统。首先,分析了双椭球结构实现大视场与低畸变的基本原理,指出了其难以校正除畸变以外其他像差的原因。接着,提出根据系统对称性和光路走向采用竖直方向对称、水平方向不对称的自由曲面反射镜校正离轴像差,完成了基于双自由曲面反射镜的大视场头盔显示光学系统设计。系统视场范围为106.3°（H）×80°（V）,最大相对畸变为6.97%,出瞳直径8 mm,点眼距19 mm。单目系统向外倾斜8°时,双目视场范围为122.3°（H）×80°（V）,双目重叠视场为90.3°（H）×80°（V）,瞳距在55~71 mm范围内可调节。对系统性能分析结果表明：相比双椭球结构,系统成像质量得到较大提高;视场范围和相对畸变满足虚拟现实领域的应用要求。
- 孟祥翔刘伟奇张大亮姜国华朱秀庆杨建明
- 关键词：头盔显示器大视场自由曲面光学设计
- 航天员虚拟训练系统评估指标研究被引量：4
- 2017年
- 采用虚拟训练系统进行航天员训练是一种趋势,一些航天员虚拟训练系统正在开发中,为提升系统应用效果,需建立一套指标体系对系统进行可用性评估。针对目前航天员虚拟训练系统评估中缺乏指标体系的问题,进行了分析与研究。从系统物理特性、虚拟表现技术、交互特性及任务特性几方面分析了航天员虚拟训练系统的特点,并对可用性模型属性和评估案例中的指标进行总结,在此基础上提出了该领域专用的可用性评估指标体系。同时,利用层次分析法对一级指标进行赋权,方便把握系统的整体可用性。专家评定结果表明,建立的指标体系更加全面、准确,指标权重认可度也很高。
- 刘鹏姜国华刘玉庆
- 关键词：可用性评估指标体系虚拟训练系统虚拟现实
- 头盔式和桌面式虚拟训练系统与地图在导航训练中的对比评估被引量：4
- 2017年
- 使用虚拟现实技术训练航天员是一种趋势.文中以一套航天员虚拟训练系统为平台,以导航训练为实验任务,从任务绩效、脑力负荷与仿真病、可用性主观感受等方面,对头盔式显示和桌面式显示2种虚拟训练系统配置与地图进行对比评估.评估结果表明,虚拟训练系统相对地图训练效果更好,同时仿真病也比较明显;头盔式与桌面式在正常能见度下训练效果无显著差异,在低能见度下头盔式训练效果更好,但头盔式仿真病更强.
- 刘鹏姜国华刘玉庆安明
- 关键词：虚拟训练系统导航可用性
- 模拟失重条件下航天员旋转运动方法实验验证被引量：2
- 2014年
- 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。
- 马超刘玉庆朱秀庆安明周伯河陈善广
- 关键词：航天员模拟失重控制策略
- 航天员空间失定向影响因素与对策被引量：1
- 2016年
- 载人航天任务中,航天员在发射和返回、轨道飞行或登陆其他星体时,由于重力环境的转换,经常体验到空间失定向和运动感觉失调,并伴发空间运动病。这种现象严重影响航天员的工作绩效,甚至威胁航天员的安全和任务的完成,已引起各航天大国和组织的广泛重视,并开展了一系列的相关研究。通过梳理文献,综述了空间失定向的主要类型、相关生理影响因素和主要应对措施。
- 朱秀庆姜国华刘玉庆
- 关键词：载人航天微重力运动病
- 离轴式共口径激光通信光学系统设计被引量：3
- 2018年
- 根据激光通信及共口径技术基本原理,对共口径自由空间激光通信光学系统的参数进行了分析,并设计得到了一套离轴式共口径激光通信光学系统。系统光学天线采用离轴两反结构,有效通光口径为160mm,光束压缩比为10…1,跟瞄系统采用无焦望远结构,最大跟踪视场为±1mrad,最佳跟踪精度为2μrad。利用Zemax软件对系统进行了光线追迹和性能分析,结果表明系统性能优良,波像差优于0.1λ(λ=632.8nm),并且结构紧凑,公差合理,装配简单,能满足实际应用的需求,对实现中地球轨道(MEO)自由空间激光通信具有一定的工程意义。
- 王蕴琦王蕴琦付瀚毅刘伟奇付瀚毅
- 关键词：光通信激光通信共口径望远系统
- 失重状态下旋转陀螺交互操作的仿真研究被引量：4
- 2014年
- 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。
- 安明刘玉庆周伯河胡福超
- 关键词：虚拟现实人机交互物理引擎
