摘要：针对传统实物/半实物仿真手段很难实现出舱活动全流程、全要素模拟仿真的难题,利用虚拟现实技术能够突破物理环境限制的优势,建立出舱活动虚拟现实仿真系统。根据空间站出舱活动工程应用特点,以提升系统实用性和可用性为目标,融合虚拟图像的视觉沉浸感、现实操作的本体感及虚实空间感知一致性,设计一种满足逼真视觉感知和舱外作业操作要求的三维场景仿真、多模式手柄交互操作范式、连续操作动作的舱外作业仿真和交互操作虚实空间一致性的系统。该系统已成功应用于SZ-12至SZ-1816次出舱活动航天员训练、方案验证、联合演练和飞控支持等。该系统在地面完整复现了出舱全流程人机作业静/动态逼真综合场景,应用于出舱工程实践中,是出舱活动地面模拟仿真的必备重要手段。

摘要：目的面向空间微藻培养需求,探究基于中空纤维膜技术进行微藻培养的气体交换性能和影响规律。方法开展不同供气流量、膜面积和液体流速等参数对中空纤维膜组件CO_(2)固定效率和固定速率的影响的研究,并通过拟合公式比较不同参数条件的气体交换性能。结果供气流量和膜面积对组件气体交换性能有显著影响,随着供气流量的增加,CO_(2)固定速率呈现先上升后平稳的趋势,CO_(2)固定效率呈现持续下降的趋势;随着膜面积增加,CO_(2)固定速率和固定效率都显著上升;液体流速对组件气体交换性能无显著影响。CO_(2)固定速率在0.3 m^(2)膜面积、2.0 L/min供气流量时最高,为168.24 mg/(L·h)。结论采用中空纤维膜技术能解决藻液与大气间进行气体交换所面临的两相流管理难题,实现较好的气体交换效果,可以为空间微藻光生物反应器气体交换组件的设计提供参考。

摘要：为满足空间植物培养的需求,基于空间微重力环境和平台资源约束,开展了根部水分和养分控制、栽培室大气环境控制、光环境控制等方面的空间植物栽培装置方案研究。研制了具有水分/养分供应、大气环境控制、光源、测量与控制、栽培室和根盘等6个功能模块的空间植物栽培装置。开展了装置的集成与调试,对装置各功能模块设计合理性进行验证。最后利用组合体试验平台,进行装置各功能模块集成性能验证、植物功能评价验证(生物学特性、物质和能量交换、营养品质和生物安全性等)及植物栽培流程验证(流程合理性、资源需求及保障、与环境之间的相互影响)。验证结果表明:水分供应、养分供应、大气环境控制、植物光照控制和参数测量控制等性能良好,能够满足植物培养对各类生长环境条件的需求;生菜生长旺盛,生产效率101.31 g(鲜质量)·(kWh)^(-1)·d^(-1)·m^(-2),光能利用率0.31 g(干质量)·mol^(-1)光子,富含各种营养,食用安全。装置方案和植物栽培流程合理可行,性能良好,具有较高的植物生产能力。研究结果为后续开展空间植物栽培装置研制奠定了技术基础。

摘要：在充分调研国际空间站机械臂人机系统设计的基础上,结合中国空间站机械臂人机协同作业需求,建立了空间站机械臂“管理-设计-验证”全周期人机设计体系,通过人机项目规划、人机功能分配等管理要素,针对性地开展了空间机械臂人机系统详细设计,最后,从仿真分析、地面验证、在轨验证三大方面对人机系统进行了全要素全流程的验证,结果表明空间站机械臂人机系统设计合理,可应用于后续航天员出舱活动,保障航天员出舱活动安全、高效。研究结果将为空间机械臂人机系统设计与验证提供体系借鉴和工程指导。

摘要：针对载人航天飞行任务中航天服配套的舒适手套,开展研究设计与样品试制,以传统的纯棉天然纤维与高性能的聚酰亚胺纤维2种材料织造的针织手套为对象,在力学性能、吸湿性、透气性、热传导性等方面进行比对实验与分析,同时针对聚酰亚胺在卫生学、远红外等原生特性方面开展实验验证。结果表明:相对于棉针织手套,聚酰亚胺针织手套的力学性能与热稳定性更优,使用过程中脱出物更少,对载人航天飞行应用的环境更加友好;基于聚酰亚胺纤维的低吸湿与低导热特性,在航天服内部人手出汗与环境温度变化下的干湿态转换过程中,针织手套的性能损失较小;聚酰亚胺纤维原生性的远红外特性与抗菌抑菌能力能够为针织手套在肢体末端湿冷环境下提供更好的温热性与卫生学满足性。

摘要：在航天任务中对脑力负荷的有效检测可以保障任务执行效率和生产安全,预测航天员的表现。针对跨时间脑力负荷检测,依据MATB任务设计了包含不同难度任务的跨时间实验范式,采集了14名志愿者3次不同时间的脑电数据。基于迁移学习Boosting方法,引入辅助数据,设计了基于TrAdaboost的跨时间脑力负荷识别算法,在没有目标数据参与的情况下进行了跨时间的分类识别。探索了最佳分段长度和辅助样本比例对识别效果的影响,并基于多个数据样本进行了决策研究,跨时间下的脑力负荷最佳识别准确率达到74.73%。结果表明,提出的跨时间脑力负荷分类框架实现了脑力负荷的有效识别。

摘要：航天服头盔内语音通信系统工作时,受到来自航天服自身的风机、泵、通风气流所产生的噪声影响,通话质量下降严重。传统降噪方法能有效抑制宽带噪声,但对线谱干扰的抑制较弱。文章以此为出发点,开展了多线谱干扰下的语音降噪算法研究,设计了一种自适应线谱检测方法,可有效识别线谱,定位其所处频带,在抑制宽带噪声的同时,进一步抑制线谱干扰。文章结合盔内实录噪声数据对算法进行了验证,结果显示,相对于传统降噪方式,文中方法对多线谱干扰的抑制能力更强,语音客观语音质量评估得分提高约6%。

摘要：快速序列视觉呈现(RSVP)是一类心理学视觉刺激实验范式,要求受试者辨别在同一空间位置上连续呈现的由数字、字母、单词以及图片等组成的刺激流中的目标刺激,可以在短时间内辨别海量信息。而基于RSVP范式的脑-机接口(BCI)不仅能够广泛用于辅助交互、信息判读等场景,而且具有稳定、高效的优势,已经成为人-机智能融合的常用技术之一。近年来,RSVP-BCI研究主要集中在脑控拼写器、图像识别以及意念游戏等方向,因此,本文着重梳理了这三个领域中RSVP-BCI的范式设计和系统性能优化,展望了其生活娱乐、临床医疗、特种军事等前沿方向的潜在应用,以期为RSVP-BCI相关的研究提供参考和新思路。

摘要：针对载人月球探测任务飞行模式复杂、各阶段衔接紧密、活动间关联性强的特点,为确保人参与到系统中去,引入基于模型的系统工程(MBSE)对载人月球探测任务总体设计中人机功能分配进行设计与验证研究,提出了一种基于模型的载人月球探测人机功能分配方法。考虑载人月球探测活动中人机功能分配是一个不断反复、连续的决策过程,从人因需求指标体系出发,引入MBSE阐述载人月球探测任务系统建模方法,并基于系统模型实现月面科考载人月球车驾驶场景下的人机(航天员-月球车)功能分配合理化。通过模型化载人月球探测人机功能分配过程,合理分配人、机作业,使航天员处于合适的工作负荷状态,以简化系统设计、操作的复杂性,提高整个系统的机动灵活性和安全可靠性。

摘要：研制一种植物光照系统,以满足植物栽培地面模拟试验的需要。以灯板作为发光单元,组合成光照阵列,通过AC/DC电源模块供电,恒流驱动LED工作,并进行光周期、光强控制和调节,采用冷板及循环冷却液方式对灯板集中散热。通过多次栽培实验证明,该系统结构紧凑、控制简单、调节方便、发光稳定、散热效果好,为36m2的植物提供了适宜的光照条件,满足密闭系统植物正常生长的需要。该植物光照系统的成功研制,为开展空间植物栽培地面模拟试验提供了必备的条件,对下一步空间植物装置光照系统设计具有重要的参考价值。