基于OPNET的智能交通系统仿真平台构建与性能分析

针对车辆通信网络建立了智能交通系统单跳场景下的V2I和多跳场景下的V2V无线数据通信.鉴于国内外尚无完善的仿真环境,以及交通仿真相对于网络仿真的复杂性,使用OPNET Modeler软件对车-X无线通信网络进行建模和仿真.仿真给出了在V2I场景下改变车辆行驶的速度和通信范围,不会影响信息的可靠传输;在低速运动的V2V场景中,AODV协议比DSR协议更适合作为车辆通信网络的网络层路由协议.     

超高速列车车地无线通信系统性能分析

为了解现有通信系统在超高速移动场景下的性能,利用系统级仿真平台分析在超高速(600 km/h)磁悬浮列车场景下的LTE-A(Long Term Evolution-Advanced)、5G两种网络系统性能.研究两种通信系统下基于位置的车地通信误码率(Block Error Ratio,BLER)、频谱效率(Spectral Efficiency,SE)以及吞吐量仿真结果,并对网络性能进一步分析.仿真结果表明,LTE-A与5G系统在频谱效率和吞吐量方面可以较好地支持超高速磁悬浮列车列控业务通信,但随着磁悬浮列车远离基站,BLER逐渐上升,最终达到10-1以上,无法有效保障车地通信质量.     

Platoon模式下车载自组织网络性能分析与研究

Platoon的性能可以通过车载自组织网络和协同自适应巡航控制系统得到进一步的提升.提出了一种适用于大规模platoon与自由车辆协同运动的管理协议和管理策略.通过设计适用于platoon的车辆移动模型,并应用于SUMO交通仿真软件中,对车辆场景进行了仿真.同时设计适用于大规模platoon和自由运动车辆的通信分簇协议,利用网络仿真软件NS2对通信性能进行分析,结果证明platoon改善和提升了道路性能和通信性能.     

联网智能车运动学仿真基础环境构建方法

提出了一种联网智能车运动学仿真基础环境构建方法,该方法无需任何第三方交通仿真软件的协助,能够实现对联网智能车运动学相关功能的仿真验证.采用交叉口节点作为路网关键元素实现对仿真路网的描述,定义了交叉口和车辆属性,设计了车辆运动学模型在仿真环境中的实现方法,给出了基于高斯分布的车辆定位误差、基于平均分布和Rayleigh分布的通信延误在仿真中的运行机制,构建了仿真环境.仿真结果表明:该方法可靠性好;采用该方法构建的仿真环境得到的车辆延误与HCM 1994车辆延误模型结果保持一致;在危险跟驰预警场景中,预警时刻两车间距的变化规律与论文提出的定位误差模型和通信延误模型保持一致.最后,通过对交叉口车辆间隙控制方法进行仿真,进一步证明了该方法对联网智能车运动学方面功能验证的支持.     

基于超高速下超高频射频识别信道仿真模型的研究

为复杂应用场景下的机动车电子车牌性能测试提供科学、可量化的测试方法,通过无线通信信道模型理论,针对超高频射频识别通信技术特征,通过理论验证和实验仿真,建立超高频射频识别在高速移动过程中的信道仿真模型。     

基于超高速下超高频射频识别信道仿真模型

为复杂应用场景下的机动车电子车牌性能测试提供科学、可量化的测试方法,通过无线通信信道模型理论,针对超高频射频识别通信技术特征,通过理论验证和实验仿真,建立超高频射频识别在高速移动过程中的信道仿真模型。     

虚拟仿真技术和机器人学结合的复杂多刚体对象智能交互研究

结合虚拟仿真技术和机器人科学,研究虚拟场景中复杂多刚体对象的智能交互实现方法和软件解决方案.提出基于Solidworks、3DS Max建模阶段和EON Professional性能优化阶段的模型优化方法以及应用机器人运动学D-H(Denavit-Hartenberg)模型实现复杂多刚体对象的运动学建模;给出可行的软件解决方案,从而定义了多种软件之间相互通信的接口方式,并以虚拟施工场景中复杂多刚体对象虚拟塔吊为例,实现了虚拟塔吊的智能交互仿真.软件开发实践表明:所提出的方法、方案是可行的,达到具备良好智能特性的交互仿真,可以推广至虚拟场景的开发.     

基于3维泊松点过程理论的无人机协助的异构网络模型及其性能

针对紧急热点场景中的基站缺乏灵活性问题，提出基于泊松点过程的无人机协助的异构网络模型.为了准确反映真实场景，假设宏基站在地面2维分布，无人机作为小基站在空间3维分布，地面用户通过最大接收功率级联准则选择通信基站.仿真分析性能参数间的定量关系，结果表明：相对于2D,3D模型，该文模型能更精准地描述覆盖概率；使用多个低功率的无人机小基站协助地面基站通信，能改善整个网络的覆盖性能；部署网络时需对路径损耗做适当选择.因此，该文模型具有有效性.     

面向植被覆盖山区的无人机应急通信信道建模

植被覆盖下山区空地信道模型的建立是解决综合山区空地信道和植被覆盖损耗问题的重要方法,对山区无人机应急通信具有重要意义。考虑了山区空地信道以及植被覆盖区域,提出一种新的几何多径信道模型-三径模型。基于模型多径分量推导山区复合反射路径长度矩阵并转换为路径最值矩阵,结合植被衰落因子获得山区空地植被损耗,对该模型下的综合损耗进行了仿真。仿真结果表明,植被覆盖山区空地信道模型得到的理论数据能有效地拟合实测数据集,该模型可以用于分析山区无人机应急通信场景。     

基于卡诺机的大规模MIMO通信容量建模及性能分析

信息本质上以能量和熵的形式在通信系统中流动,类似于传统热机中的能量流动过程。结合热力学卡诺机模型和经典香农信息论理论,建立了一个广义的热力学(multiple input multiple output, MIMO)通信系统模型,对大规模天线通信场景下使用前向纠错码的信道容量进行分析。利用通信系统中存在的自由度和熵的概念,推导了热力学模型下的广义信道容量,并对信道容量与噪声自由度及编码开销的关系进行验证仿真。仿真结果表明,所提出的热力学信道容量与香农信道容量是一致的。     

基于Simulink船用智能柴油机共轨喷射系统视景仿真

选择合适的建模工具搭建船用智能柴油机燃油共轨喷射系统三维视景模型,在Matlab/Simu-link开发环境中设计该系统的数学模型,在此基础上,开发数据交互与通信模块,将上述两种模型进行有机融合,在网络化三维场景中实现燃油喷射过程的高逼真度可视化仿真.     

现实反馈的仿真算法研究

指出虚拟现实和仿真的方法已在多个工业领域中得到应用,但目前仿真应用都有一个特点:缺少现实反馈信息指导仿真场景的绘制,控制信息只能单向传输.而在很多领域的应用中,仿真场景需要"忠于"现实场景,从而需要一个信息从现实反馈的方法.现实反馈的关键问题就是如何使仿真场景中物体始终与现实中的对应物体一致,包括形状一致和位置一致.针对此问题,提出一种方法,即通过精确建模保证形状一致,通过合适的模型变换保证位置一致.模型变换矩阵的计算方法是:定义和测量物体上的3个控制点,根据三点的模型坐标和世界坐标计算.利用这种算法构建实时仿真场景的数据要求是:预先建造好的零部件模型;每个刚性部件需测量反馈3个控制点的坐标.这种算法可作为仿真监控系统的数学基础.     

基于OpenGL和3DS MAX水下机器人运动可视化研究

超小型水下机器人运动可视化仿真在整个机器人的研制中占有非常重要的地位.基于三维建模软件3DS MAX和OpenGL,在个人PC机上的视景仿真系统开发出来.利用建模软件建立水下机器人模型,并将其转换为OpenGL的C代码,在VC++开发环境中实现了水下机器人模型的控制与显示、三维场景的模拟以及场景与模型的结合.仿真结果表明:该系统能够逼真地反映水下机器人在场景中的运动情况.     

基于IEC61850的数字化牵引变电所综自系统通信网络的仿真研究

基于IEC61850标准的通信要求,构建了两种可行的数字化牵引变电所通信网络(CNDS)用以服务所内的综自系统(IAS)。分析了它们的网络性能,并在OPNET软件中搭建相应的仿真模型,模拟不同的通信场景进行仿真验证。结果表明,所构建的两种通信网络均能够满足IEC61850标准对传输时延的要求,网络性能良好。     

基于强化学习的新型列控系统区间行车间隔控制方法

列车间隔控制是保证列车运行安全和提高列车行车密度的关键.基于车-车通信的新型列控系统能够感知更多的列车运行环境信息,缩小列车行车间隔,提升列车运行效率.本文将列车速度控制视为一个决策过程,采用强化学习算法来实现新型列控系统中列车区间速度的实时控制.首先,结合车-车通信获得所处环境的列车状态信息,采用蒙特卡洛树搜索算法实时生成列车动态速度调整序列;然后,通过动态规划算法对序列进行分析处理,并在此基础上,确定列车当前时刻所应采取的速度控制策略;最后,仿真模拟了多车在不同初始条件下的列车间隔控制运行场景.仿真结果表明,在相同场景下强化学习算法对比模糊控制算法在行车间隔控制的响应速度、调节时间、总体波动以及超调量上具有一定的优势.     

无线网络中一种改进的TCP协议

为了解决无线网络下TCP性能下降的问题,提出了一个改进的TCP协议:TCP-AP(Transport Control Protocol with AP).此协议通过层与层之间的通信,使TCP发送方能够正确区分出是无线链路比特错误造成的丢包,还是有线链路拥塞造成的丢包,从而采取相应的办法,提高了无线网络中的TCP性能.文中使用了仿真工具Network Simulator对各种场景进行了仿真实验,验证了TCP-AP协议的性能.     

混合动力履带车辆全系统建模与实时仿真

采用面向对象思想建立履带车辆动力学实时仿真模型. 建立了发动机-发电机组和电池组电功率耦合特性模型和混合动力驱动系统及其控制策略模型. 依托RT-LAB环境实现混合动力驱动系统和控制策略模型实时化. 通过CAN实现车辆动力学模型与混合动力驱动系统及其控制模型的实时通信,建立了混合动力履带车辆驾驶员在环的全系统实时仿真软硬件环境,仿真实例验证其可行性及有效性.      

一种交叉路口处的车辆冲突微观模型

提出了一个基于冲突点的机动车流冲突模型,通过建立车辆对通行权的查询以及冲突点对车辆通行权的判断机制,反映出现实中车辆查看-判断-动作的行为流程;在此基础上对模型进行扩展,以适用于机非混行的交通环境.将模型应用在交通仿真软件中,并对特定冲突场景进行仿真模拟,从定量和定性两个角度对上述模型进行了验证.     

驾驶模拟舱三维道路交通场景仿真技术

研究道路交通设计方案与实际道路交通场景的仿真.根据研究所需道路的地形地貌、几何特征、路面条件和交通需求,在AutoSim模拟舱实验平台中实现了道路交通人机交互系统的场景仿真技术:道路三维地形和三维模型的建立,三维模型的简化、渲染,行车道路面铺设以及道路交通场景再现.实现了在AutoSim模拟舱实验平台中道路、交通和环境的模拟仿真.     

CTCS-1级列控系统无线广播通信场景建模与验证

在高铁线路故障情况下,为了支持高铁动车组在普速线路上运行,国铁集团组织研究了高铁动车组利用普速线迂回运行系统.该系统车地间无线通信拟采用的无线单向广播方案,在现有的列控系统中从未使用过,对其进行建模与验证研究具有重要意义.通过分析CTCS-1级列控系统的总体技术规范,对无线广播通信场景进行详细设计和完善,采用SysML语言对场景建模,通过设计SysML-PRISM模型的转换规则将场景的SysML模型转换为概率模型,得到由信道模块、车站数据服务器（Station Data Server, SDS）模块、列车模块构成的无线广播通信场景概率模型,采用概率模型检验工具PRISM对场景的概率模型进行描述和验证.结果表明：场景设计合理、无线单向广播通信方式可行、SDS规定的优先发送报文的次数应该为2次或3次.本文中对无线广播通信场景的研究能提早发现系统技术方案中可能存在的问题,为相关研究提供参考.