一种基于人体运动状态识别的行人航迹推算方法

针对目前行人导航技术中人体运动状态分类不完善和运动状态识别精度不足而导致定位精度不高问题,提出一种基于人体运动状态识别的行人航迹推算(PDR)算法。定位人员首先通过手持智能手机,在多种运动状态随机切换情况下,利用基于合加速度波形的单峰值检测法,完成不同运动状态下的步频及计步检测;然后通过分析和筛选加速度的时域特征,构建线性支持向量机(SVM)多分类器,并提出相邻步态约束法完成多种运动状态的准确识别;最后设计新的PDR模型,将运动状态识别结果应用于PDR定位解算,实现二维平面内人体多运动状态下的智能手机导航定位。实验结果表明,所提算法在行人多运动状态下的定位误差优于1.6%D,为行人惯性导航技术的实际应用提供了更多的适用范围。     

自适应步长约束的双脚MIMU行人导航系统误差修正方法

针对GPS信号遮挡严重的室内环境下基于微惯性测量单元(MIMU)的行人导航系统导航定位误差随时间不断累积的问题,研究利用行人运动学特性建立双脚间步长约束的导航误差修正算法。将两个MIMU分别固定在行人双脚上,通过步态特性分析和零速区间检测,构建了结合单脚零速修正与双脚间步长约束的误差修正模型;通过加速度计输出数据推算步长实现约束的自适应调节,提高行人步态发生变化时的误差修正效果。实际行走实验结果表明,步长变化情况下,利用所提出方法推算步长的误差率在5.8%以下,修正后双脚位置误差相比固定步长约束减小约46.43%,轨迹更加符合实际。     

基于可穿戴式MIMU的个人导航修正算法

基于微惯性测量单元(MIMU)的个人导航系统,由于其佩戴位置的不同定位精度存在巨大差异,通常将其固定在单一位置下进行定位。以行人航迹推算算法为基础,提出了一种基于多位置可穿戴MIMU的个人导航修正算法。选用三轴加速度计的多种特征值,设计朴素贝叶斯分类器对MIMU佩戴位置进行识别,并在捷联解算航向信息的基础上,采用启发式漂移消除算法对各种位置下的航向进行修正。结果表明:MIMU佩戴于上衣口袋、右衣口袋、右前裤口袋以及右后裤口袋的位置识别精度均达到99.0%以上,通过改进的航向补偿算法,四种佩戴方式下定位误差均小于0.49%D,有效提高了惯性定位技术在可穿戴设备方面的适应性。     

重力辅助和模拟零速修正的手机航向修正方法

基于计步的传统航位推算的手机导航方法要求手机保持相对人体固定位置以保证航向的准确性,该要求严重影响了用户体验。针对行人的手机姿态改变和高精度定位的行人导航需求,提出了一种重力辅助和模拟零速修正的航向补偿方法。手机姿态发生改变时候的航向角度补偿可以采用手机重力计输出数据进行辅助判断;通常脚部捆绑式惯性导航定位中采用的航位推算技术无法应用于行人手持的手机,所以不具备零速修正算法的基本条件,为此提出了一种应用于行人手持手机的模拟零速修正算法,通过检测行人步态,采用卡尔曼滤波有效抑制了手机的航向发散。行人的综合行走实验结果表明,基于重力辅助和模拟零速修正的手机航向修正方法,能够自主判断并补偿由于手机使用方式改变造成的航向误差,在行走196m距离的情况下,行走误差仅有1.2%,有效提高了行人定位精度。     

车载稳瞄/惯导一体化技术

结合稳瞄系统和自主寻北定位定向系统的特点,研究了车载稳瞄/惯导一体化技术,阐述了车载稳瞄/惯导一体化系统的工作原理,进行了稳瞄/惯导一体化系统的总体设计。在随机调转的稳瞄平台上布置陀螺仪和加速度计组成惯性测量组件(IMU),IMU同时向稳瞄系统和导航系统提供信号,稳瞄平台在运动中完成瞄准的同时,解算出平台的姿态矩阵,通过平台环架转动夹角的角度量,获得车体姿态矩阵,以此得出车体的加速度在导航坐标系上的分量,最终完成航迹推算。通过跑车试验表明,稳瞄/惯导一体化算法是正确与实用的。     

基于ICCP算法及其推广的重力定位

基于ICCP算法的重力匹配定位可以用于限制推算定位随航行时间增长的位置误差。给出了ICCP算法的设计思想,同时针对算法的假设前提进行了推广,使算法能够在考虑重力传感器测量数据存在误差的情况下,实现推位航法的误差校正。仿真结果证明这种推广具有较好的定位精度,能够满足AUV的导航要求,对实现AUV的自主无源导航有重要意义。     

基于AHDE和手机陀螺仪的行人航向修正方法

基于手机陀螺仪的航向推算误差是影响行人航位推算定位的重要误差源之一。为了修正陀螺仪引起的航向漂移、抖动等误差,借助高级启发式漂移消除法(AHDE)在航向修正上的特点,将基于足绑式IMU的AHDE算法改进并应用于智能手机的行人航向推算中。首先利用互补滤波算法初步估算航向,通过时域内航向及其变化幅度判断行人是否直行或者沿主导方向直行,并将其与行人航向的差值作为输入量推算可靠的行人航向,从而简化原AHDE算法并降低修正延迟;同时,针对直线路径下航向抖动过大引起的误判和偏差,利用航向平滑模型改正。另外,为进一步适应室内的复杂路线,通过分析行人停顿时加速度数据变化特点,提出了停顿点的识别方法;通过对比手机不同姿态下传感器数据的特点,建立动态转换矩阵,将贴耳打电话时的手机传感器数据转换至平放状态,进而采用上述算法推算行人航向。综合实验表明所提出的方法相较于互补滤波算法在相对闭合差上精度平均提升60%以上。     

一种基于“当前”统计模型的DVL/SIMU船位推算方法

船位推算是水下航行器自主导航定位的重要手段。当采用对流工作模式的多普勒计程仪进行船位推算时,测速精度受海流影响较大,由此引起的船位推算误差较大。针对此问题,提出一种基于机动目标"当前"统计模型的水下组合导航模式,通过增加加速度观测信息,采用加速度均值、方差自适应Kalman滤波算法实现线运动参数的估计和流速修正并进行了仿真实验验证。仿真结果表明,使用本方法能得到较为准确的流速估计值,相同条件下使用加速度信息辅助船位推算比纯船位推算的定位精度有较大提高,其精度优于1 n mile/h。     

基于GPS/DR的车载导航设备的改进及算法

将 GPS 定位航位推算(DR)技术结合起来,可以用于车辆的定位和导航中。但是现有的航位推算设备都需要用角度传感器测量车辆的行驶方向,在实际应用中存在很多不便而且性价比不高。为解决这一问题,通过研究设计了只使用速度传感器就可以进行航位推算的设备,并对设备的工作原理、体系结构和基本算法进行了介绍。通过对模拟实验数据进行分析,证明了这种航位推算方法可以很好地弥补 GPS 导航定位的不足。     

基于地磁测向和时间到达差测距的行人航迹推算方法

为研究个人鞋式导航定位方法,提出了一种基于地磁测向和时间到达差测距的行人航迹推算方法。该方法分为两部分:依靠地磁辅助的航向角检测和依靠时间到达差测距的行人步幅检测。研究结果发现,采用超声波收发阵列可以有效提高两脚间距离检测精度。此外本文分析出该方法的主要误差来源为航向角检测误差,并设计了最小二乘误差补偿算法,补偿前航向角误差约为15.93°,补偿后在0.435°以内。实验通过行人直线、圆形、操场行走测试,结果表明最大定位误差占总行进距离的1.2%。本方法具有广泛的工程应用前景。     

一种基于直接计算高阶奇异积分的断裂力学双边界积分方程分析法

相对于有限元法,边界单元法在求解断裂问题上有着独特的优势,现有的边界单元法中主要有子区域法和双边界积分方程法.采用一种改进的双边界积分方程法求解二维、三维断裂问题的应力强度因子,对非裂纹边界采用传统的位移边界积分方程,只需对裂纹面中的一面采用面力边界积分方程,并以裂纹间断位移为未知量直接用于计算应力强度因子.采用一种高阶奇异积分的直接法计算面力边界积分方程中的超强奇异积分;对于裂纹尖端单元,提供了三种不同形式的间断位移插值函数,采用两点公式计算应力强度因子.给出了多个具体的算例,与现存的精确解或参考解对比,可得到高精度的计算结果.     

汶川地震诱发文家沟巨型滑坡 碎屑流基本特征及成因机制初步分析


2008年5月12日,汶川M80地震在四川省绵竹市清平乡文家沟内诱发一巨型滑坡。通过现场调查得知,滑坡前后缘高差455m,厚度20～30m,滑面为基岩层面,初始方量2750×107m3。滑体在运动中转化为碎屑流。滑坡-碎屑流总的水平运动距离为4022m,垂直运动距离为1443m,遗留的堆积物体积达5×107m3。滑坡距映秀—北川断裂仅36km,位于其下盘,地震烈度达XI度。滑坡导致文家沟中48人遇害,并形成一条完整的地震次生地质灾害链。初步分析表明滑坡启动速度快,滑坡向碎屑流转化过程明显、地点明确。碎屑流运动过程复杂,伴有强烈的“气垫效应”和“前缘气浪冲击效应”。作者认为,文家沟滑坡的高启动速度是长持时强烈地震动作用的结果,与山体的猛烈碰撞是导致滑体解体并转化为碎屑流的原因。     

Preface: Orbits around asteroid

One of the core issues in modern celestial mechanics is the orbital dynamics in the near-regime gravitational field of as- teroids, which provides deep insights into the mathematical nature of a class of nonlinear systems, and plays as a critical basis for in situ explorations of different science goals. Lots of efforts have been made to reveal the characteristics of orbital motion in the vicinity of asteroids, and to improve the skills of asteroid research in methodology.     

Effet de l'anisotropie élastique cristalline sur la distribution des facteurs de Schmid à la surface des polycristauxInfluence of crystalline elasticity anisotropy on Schmid factor distribution at the free surface of polycrystals

Experimental studies of the plasticity mechanisms of polycrystals are usually based on the Schmid factor distribution supposing crystalline elasticity isotropy. A numerical evaluation of the effect of crystalline elasticity anisotropy on the apparent Schmid factor distribution at the free surface of polycrystals is presented. Cubic elasticity is considered. Order II stresses (averaged on all grains with the same crystallographic orientation) as well as variations between averages computed on grains with the same crystallographic orientation but with different neighbour grains are computed. The Finite Element Method is used. Commonly studied metals presenting an increasing anisotropy degree are considered (aluminium, nickel, austenite, copper). Concerning order II stresses in strongly anisotropic metals, the apparent Schmid factor distribution is drifted towards small Schmid factor values (the maximum Schmid factor is equal to 0.43 instead of 0.5) and the slip activation order between characteristic orientations of the crystallographic standard triangle is modified. The computed square deviations of the stresses averaged on grains with the same crystallographic orientation but with different neighbour grains are a bit higher than the second order ones (inter-orientation scatter). Our numerical evaluations agree quantitatively with several observations and measures of the literature concerning stress and strain distribution in copper and austenite polycrystals submitted to low amplitude loadings. Hopefully, the given apparent Schmid factor distributions could help to better understand the observations of the plasticity mechanisms taking place at the free surface of polycrystals. To cite this article: M. Sauzay, C. R. Mecanique 334 (2006).     

Nonlinear behavior of matrix-inclusion composites under high confining pressure: application to concrete and mortar

This paper is devoted to a micromechanics-based simulation of the response of concrete to hydrostatic and oedometric compressions. Concrete is described as a composite made up of a cement matrix in which rigid inclusions are embedded. The focus is put on the role of the interface between matrix and inclusion which represent the interfacial transition zone (ITZ). A plastic behavior is considered for both the matrix and the interfaces. The effective response of the composite is derived from the modified secant method adapted to the situation of imperfect interfaces. To cite this article: T.H. Le et al., C. R. Mecanique 336 (2008).     

Preface: Current research progress on mechanics of high speed rail

The construction and operation of high-speed rail（HSR）grid within the past two decades in China,in terms of the scale,may be possibly comparable to any national-wide construction in the history of China,even the Great Wall.By counting railways with commercial train service at the speed of200 km/h,China has the world’s longest HSR network with over 19 369.8 km of track in service today and this number     

ACTA MECHANICA SINICA 2014 ANNUAL SUBJECT INDEX

正~~