油田安全作业虚拟仿真训练系统研究

利用虚拟现实技术构建油田安全作业虚拟仿真训练系统,提供交互式训练功能。提出了封闭式演示、指南式向导操作和开放式自由操作三种培训模式,给出了油田安全作业虚拟仿真训练系统的开发框架,定义了虚拟人基本动作及其参数化表示,解决了行为定义以及可重用性问题,并对虚拟人的操作手形进行了分类。最后从感知环境、行为控制、运动控制和碰撞检测四个方面分析了场景驱动执行引擎的功能,协调虚拟人和操作物体的交互活动,控制虚拟场景的变化。本系统的应用有效地解决了油田安全作业培训的成本、安全和效果问题。     

基于智能虚拟环境的地铁站台仿真系统

实现了一个用于列车驾驶培训的地铁站台仿真系统.系统由一个可被感知的站台虚拟环境和虚拟乘客系统组成.站台环境由静态场景、动态场景两部分组成,可在用户控制下发生变化.虚拟乘客通过感知站台环境的变化做出行为判断与动作.乘客仿真模型采用分层结构,分别实现环境感知、决策、行为选择、动作实现与实时绘制.目前,该系统已用于地铁列车仿真器,成为培训司机站台操作的工具.     

变电站仿真中虚拟现实场景与实时监控的连接

变电站实时监控系统是变电站重要组成部分,它与虚拟现实场景相结合可以提供更加真实的仿真环境,达到更好的培训目的。研究了变电站仿真系统中实时后台监控程序和虚拟现实场景两者之间数据通信的方法。使虚拟现实场景与后台监控程序上的操作互相同步反应,以实现有效的交互式变电站仿真系统。并以实例详细阐述了采用模拟通信程序结合变电站仿真程序,按照IEC870-5-103规约进行数据传输,实现虚拟现实场景与后台监控程序连接的过程。     

基于HLA的装备操作训练仿真系统设计研究

借鉴TENA的系统分类思想,提出了多岗位操作装备训练仿真系统基本要素,包括数据采集、数据处理、训练环境、信息显示和运行控制;提出了操作训练仿真系统的四项基本功能需求,包括教学演示、岗位训练、协同训练和考核评估;设计了仿真总体框架和流程,并给出了导调台和岗位操作盟员的实现方法。     

基于Modelica的捣固车操作培训仿真系统研究

捣固车操作内容多、规范性强,要求相应的培训仿真系统具备很强的过程管理能力.针对该需求研究了一种基于Modelica的捣固车操作培训仿真系统.该系统利用Modelica建立系统多领域物理模型,根据捣固车操作规范建立状态模型.物理模型完成系统的仿真计算,状态模型实现操作过程的管理.状态模型根据操作内容实时驱动物理模型,实现捣固车操作的交互式仿真.给出了交互式仿真算法和系统实现.系统应用结果验证了模型和方法的有效性.     

分布式虚拟装配系统的多用户建模与协同技术研究

研究了支持多用户实时协同虚拟装配的关键技术,提出了基于角色访问控制(RBAC)的多用户管理模型和基于HLA/RTI的实时协同装配案,以此为基础开发出了支持实时协同交互装配操作仿真的虚拟装配原型系统,并以某汽车部分总成多用户协同装配为例对相关技术进行了验证.     

基于虚拟现实的地下洞室群可视化系统实现

针对地下厂房洞室群施工动态仿真的复杂性,基于桌面虚拟现实技术,利用高效的图形渲染引擎,开发地下厂房洞室群施工仿真可视化系统.将仿真结果与可视化系统相结合,建立可实时交互查询的虚拟工程施工场景,利用逼真的三维动画演示展现地下洞室群施工过程.该系统为用户提供了一个直观的、交互的平台,为工程设计、工程管理及工程认知服务.     

一种支持实时协同虚拟装配的体系架构

协同虚拟装配技术为多个设计人员在同一虚拟场景中共同进行装配试验提供了条件。主要就如何实现协同装配的实时性进行了研究,提出了一种“复合式”的协同体系架构,并采用基于C/P(命令/参数)消息的数据传输方式实现协同任务的实时传输,进一步的采用任务的分解执行方式实现协同任务的实时处理。在上述架构与技术基础之上设计开发了一个支持实时协同的虚拟装配系统,并以大型机械压力机的实时协同装配为例对系统进行了验证。     

基于Windows平台的仿真支撑系统的研究

对可运行于Windows平台的仿真支持系统进行了研究，并加以了具体地实现，针对微机系统的特点，采用了客户／服务器方式，对大型网络实时数据库进行了精心设计，实现了利用微机群构成大型仿真系统，对模型的编写、编译、连接、调试、运行和结果分析等全过程提供支持。并将指导员台，就地操作，工程师站等功能有机地进行了集成。同时，作为一个开放的系统，还提供了应用程序编程接口，为用户的进一步开发提供了方便。在多个仿真系统的实际使用表明，本研究成果为基于Windows平台的仿真系统的开发、运行和研究提供了良好的基础。     

基于Unity3D的水下机器人半实物仿真系统

基于Unity3D研制了一种由地面控制终端、机器人本体和三维仿真系统3部分组成的水下机器人半实物仿真系统,为水下机器人开发过程中的性能测试、控制算法分析和人员操作培训提供了仿真和测试平台。该系统采用同一地面控制终端作为三维仿真系统和机器人控制系统的统一指令输入源,以实现虚拟对象和机器人本体的同步工作,可对系统进行实时监测、调参。采用多目视觉技术对机器人位置采集,对传感器数据进行卡尔曼滤波处理。机器人运动仿真试验结果表明,机器人实际运动路径和仿真规划路径基本相同,该系统动态响应性和控制系统同步性较好。     

智能虚拟维修环境多Agent 协作机制

针对智能虚拟维修环境中多Agent协同作业求解问题,提出一种基于任务驱动方法的协同虚拟维修训练体系框架,并构建基于该框架下的协作感知-规划-行为（Sense-Plan-Action,SPA）关系模型,在该模型中使用参数化表达方法来量化多Agent 协同作业过程,并将任务求解过程转化为时序信息、属性状态演变、目标决策等多通道框架驱动协同作业的实现,解决了多Agent 协同作业的逻辑关系问题。最后,将该方法应用于轮式工程机械协同虚拟维修仿真过程中,实现了协同虚拟维修可视化,验证了任务驱动方法在协同虚拟训练中的可行性。     

多平台分布式协同作战下基于MPC-MAS的指挥控制模型设计

在瞬息万变的网络化体系作战环境中,如何准确、及时地提取有用信息并作出决策,有效应对实际作战中作战效益低、资源损耗大、作战时间长等问题一直是研究的热点之一。本文以多平台协同完成对来袭目标的拦截任务为背景，提出了一种多平台分布式协同作战下基于模型预测控制(model prediction control, MPC)和多智能体系统(multi-agent system, MAS)的指挥控制系统模型。通过引入分布式多平台协同的模型概念,使各平台之间实现完全信息共享,并且采用全局分布-局部集中的决策结构,设计了分布式指挥控制的协同模型框架,选定蒙特卡罗方法进行仿真实验对比。实验结果证明了该模型具有收敛性好、误差低、损失值低等优点,可以高效地解决分布式环境下协同作战的指挥控制模型构建问题。     

面向实体的企业建模及仿真系统框架设计

面向实体的企业模型具有智能化、柔性化、协作化特点，能增强企业灵捷运作能力。文中说明了模型的基本结构及组成。应用主体模型和对象模型设计企业主体和企业客体，定义了消息对象，设计了基于自治机制与协作机制的模型运行机制。为支持模型在企业诊断与经营模式设计方案评价方面的应用，作者使用Swarm开发了内置实体模型的仿真系统框架，并展示了一个应用实例。     

新零售背景下药品协同配送优化研究

随着药品网上零售的发展以及将线上线下融合为核心理念的新零售模式的涌现,药品的全渠道运作特别是协同配送优化问题引起学术界和产业界的广泛关注.新零售背景下药品的前置仓储,配伍使用和客户需求时效性等运营特点给新零售背景下药品配送策略的制定带来了新的难题.本文采用时空网络建模思想,在精准刻画系统决策过程的同时简化模型结构.根据优化问题的两阶段复杂决策特性,本文设计基于拉格朗日松弛方法的综合优化算法求解该模型.最后通过算例分析验证了方法的有效性和高效性,并通过参数敏感性分析提出相应的管理启示,给新零售背景下的药品协同配送运营决策提供参考和建议.     

一种基于会话聚类算法的Web使用挖掘方法

Web使用挖掘作为数据挖掘的一个重要任务,有助于了解用户群体的特征,从而为其提供个性化服务.提出了一种基于用户会话聚类的Wei使用挖掘算法.首先,对Web日志预处理采用基于时间窗的用户会话识别方法,提出了一种基于三元组的用户会话表示方法,并在此基础上给出了基于网页语义相似性的会话处理方法,该方法能够在保持用户兴趣不变的情况下有效降低会话维度;其次,提出了一种基于时间及频次的用户会话相似性度量方法;最后,设计了一种两阶段PS-KM会话聚类算法,先用PSO方法进行全局搜索再转入基于K-means方法的局部聚类过程.仿真表明了算法的有效性.     

水下机器人动态系统协同建模方法研究

以水下机器人动态系统建模问题为背景,提出了基于MATLAB/Simulink与FLUENT协同仿真机制与动态神经网络的水下机器人动态系统协同建模方法.该方法利用在对水下机器人动态行为进行协同仿真过程中在线训练神经网络的方式完成水下机器人流体动力学建模,并以最终训练完成的神经网络及载体6自由度运动方程仿真模块一起构成水下机器人动态系统模型,具有较强工程应用前景.通过与传统建模方法比较,详细论述了协同建模方法的基本原理及其优点,并重点研究了MATLAB/Simulink与FLUENT协同仿真系统的设计方案和实现方法,最后,从水下机器人6自由度运动方程建模、流体动力学建模以及闭环控制系统建模三个方面研究了实现协同建模的具体方法.     

广义椭圆曲线数字签名动态用户认证机制

基于口令的身份认证机制是分布式系统安全体系的重要组成部分。利用一个无需求逆的广义椭圆曲线签名算法构造了一个动态远程用户认证方案:GECSA方案。该方案基于“质询响应”机制,无需时戳,其安全性基于单向Hash函数和椭圆曲线离散对数计算的困难性,包括注册阶段、登录阶段、认证阶段和更改口令阶段,允许用户自主选择并更改口令,实现了双向认证;具备完备性和不可转让性,是一个低开销的、安全的远程用户认证机制。     

面向协同过滤的真实偏好高斯混合模型

针对协同过滤问题,提出了一种基于高斯混合的概率模型,称为真实偏好高斯混合模型.用户对项目的评分由三个因素决定:用户对项目主题和内容的真实偏好,用户的评分习惯,以及项目的公众评价.引入了两个隐含变量,分别用于描述用户类和项目类,用户和项目依概率可以同时属于多个类.模型包括离线建模过程和在线预测过程,在线预测可以在常数时间内完成.实验表明新模型的预测结果明显优于其他几种协同过滤算法.     

网格环境下基于WEB的仿真训练系统研究

分析和研究基于web分布仿真应用系统的特点,针对此类系统难于控制海量异构仿真资源、用户体验不连续等瓶颈,结合网格技术和web标准工具,提出了-种网格环境下基于web的仿真训练系统(GWSTS).设计整个系统在网格环境下的运行调用机制,给出了详细的实现方案.为了提供更好的用户交互体验和解决网页全局刷新问题,引入了Ajax异步通信机制.分析了训练过程中数据在网页中的实时显示和浏览器与本地仿真组件之间的交互问题,给出基于ActiveX的解决方案.     

子任务调度和时延联合优化的MEC卸载方案

移动边缘计算(mobile edge computing, MEC)为5G超低时延业务提供了解决方案。如何设计低时延、高效率的任务卸载方案,是MEC面临的主要难题之一。为此,针对端-边协同MEC服务场景,研究了大型计算任务的低时延、低能耗部分卸载方案,通过将用户任务划分为多个有顺序依赖关系的子任务并构建子任务的有向无环关系图,设计了能够最小化卸载时延的子任务调度方案,提出了基于任务复制的最早卸载执行算法,解决了能耗受限下的任务最小时延卸载计算。仿真结果表明,提出的MEC卸载方案能够有效减少任务处理时延,降低系统能耗。