遥感数据处理的网格系统仿真实现及应用研究

研究为满足海量遥感数据实时、快速处理的要求,利用网格技术开展遥感数据处理网格系统仿真的相关理论与实践的研究。首先,在详细分析遥感数据处理网格概念和特点的基础上,提出遥感数据处理仿真网格体系结构的设计思路与构建方法;其次,利用Condor-G的网格中间件技术,完成了多机、多系统、多用户计算机节点构成的＂遥感数据处理网格仿真实验系统＂;最后,应用该网格仿真系统,部署并验证了专题遥感处理的网格应用,获取并分析了处理性能参数,实验结果表明：遥感数据处理的网格仿真应用提高了处理的速度和效率。

Abstract：

This research was satisfied with the needs of the remote sensing massive data real time and fast transmission and processing,and developed the grid simulated theory and methods research of remote sensing processing. First,based on the generalized analysis to the concept and characters of RS grid,the RS data grid simulated processing architecture design mentality and the construction method were proposed. Second,＂The RS data processing test simulation grid＂ was established by using condor-g in the multi-machine,multi-system,multi-user environment. Finally,the RS grid applications were completely deployed in the experimental grid environment and applied of which combined with experimental data. And its operating results prove that RS grid simulated applications have achieved better efficiency and velocity.     

虚拟维修中的虚拟人移动仿真

虚拟维修是近年来提出的一个新概念,并在维修性分析、维修训练等领域得到广泛的应用。为了解决维修过程仿真中的维修人员仿真问题,提出了一个分阶段的虚拟人移动仿真方法,采用随机运动规划方法生成虚拟人躯干及头部的无碰撞路径,利用运动捕获数据和运动变形来实现对四肢运动的仿真。在运动规划中引入了姿态转移图的概念,实现了虚拟人移动过程中多种姿势之间的自然转化。采用基于运动变形的方法消除了虚拟人上肢和环境中其他物体的碰撞现象,提高了仿真真实性。

Abstract：

Virtual maintenance is a new concept introduced in the last few years,and has been broadly used in maintainability analysis and maintenance training.In order to solve the virtual human simulation in maintenance process simulation,a multi-stage virtual human locomotion simulation method was proposed.The free collision path of virtual human torso and head was planned by a probabilistic motion planner.And the motion of arms and legs was simulated using motion captured data and motion warping.A new concept of pose transition graph was introduced in order to implement natural pose transition in locomotion simulation.In motion optimization,a method based on motion warping was proposed to avoid the possible collision between virtual human arms and other objects in the environment.     

基于处理器在回路的卫星编队仿真验证系统

为了验证星载计算机的软/硬件性能,建立了以两个星载计算机为核心的卫星编队仿真验证系统。介绍了该系统的软、硬件构成,重点解决了动力学仿真机与星载计算机CAN总线双向数据传输、动力学仿真机以及星载计算机的进程同步、星载计算机的无线通信以及实时驱动STK场景动画显示等问题。在成功实现系统的基础上,进行了双星编队自主维持控制仿真。仿真结果校验了系统设计的合理性以及软硬件接口的正确性。

Abstract：

To verify the software and hardware performance of the on-board computer, a demonstration simulation system for formation flying satellites was established based on two on-board computers. The software and hardware architecture of the simulation system were introduced, and the key problems of the data communication between the dynamic simulation computers and the on-board computers via CAN bus, the synchronization of the dynamic simulation computers and the on-board computers, the wireless communication of the on-board computers, and the real-time visualization animation by driving STK were solved. Based on the developed processor-in-the-loop simulation system, the autonomous formation keeping control for dual satellites was performed. The simulation results demonstrate the validity of the simulation system and the correctness of the software and hardware interfaces.     

基于元胞自动机的组织内H1N1传播仿真研究

实体组织内H1N1传播的防控对于整个社会的H1N1防控有重要的作用,研究一个组织内H1N1的传播防控对于防控类似的疾病传播有重要的参考价值。文中根据组织内人群之间的关联特性,构造互传播群,基于元胞自动机的基本原理,设定了元胞自动机的演化规则,实现了组织内H1N1传播的元胞自动机仿真。通过实验收集了H1N1仿真传播的数据,描述了H1N1传播的数据特性。研究结果表明,H1N1的传播强度和组织内的人员活动以及及时施措关系密切。

Abstract：

The prevention and control on H1N1 spread within an organization is important for the whole society.And the study on the prevention and control on H1N1 spread acted an important role on the reference about the prevention and control on the similar disease.The inter-transmission-group was structured,according to the relationship within an organization.The cellular automata evolution rules was set based on the basic cellular automata principle,and then,the cellular automata simulation was implemented within an organization.The data on the H1N1 spread simulation was collected through experiments,and then the characteristics data on H1N1 spread was described.The H1N1 spread intensity is related with personnel activities within an organization,and timely measures with it.     

舰载相控阵雷达仿真系统研究与实现

对于舰载相控阵雷达这类复杂系统的仿真,软件系统的设计起着至关重要的作用。为了更有效的进行舰载相控阵雷达的仿真研究,在模块化的基础上,引入了分层设计的思想,建立了分层模块化、易于扩展的仿真软件体系结构,给出了总仿真流程,并着重分析研究了其核心模块的功能、原理和实现流程,构建了仿真软件系统。仿真结果充分验证了模型和方法的可行性和有效性。

Abstract：

The design of software system is very important to the simulation of complex system such as shipborne phased array radar. To make the research of shipborne phased array radar simulation more efficiency, the idea of layered design was imported based on modularization, a hierarchy modularized and easy expansible simulation software architecture was established, and the whole simulation flow was suggested, the function and the theory and the realization flow of the core model was mainly researched, and the simulation software system was developed. The result of the simulation has validated the model and the method.     

基于SPW的多元域LDPC码建模与仿真

SPW是进行通信系统建模与仿真的开发平台,具有非常强大的用户接口功能。多元域LDPC码是通信界研究的热点课题,较二进制LDPC码有更优的纠错性能。在研究多元域LDPC码编译码理论的基础上,介绍了SPW封装模块的步骤,开发了多元域LDPC码编译码模块,并将其嵌入SPW通信库。搭建了基于SPW的性能测试平台,在此基础上进行了计算机仿真。

Abstract：

SPW is a platform for modelling and simulation communication systems, and it has very strong function for user interface. Q-LDPC code is a hot point of channel coding technology which error-correcting performance exceeds B-LDPC code. Based on research of Q-LDPC code theory, the processes of model exploration based on SPW were introduced. Here the models of Q-LDPC encoding and decoding were designed, which was added to the communication library of SPW. A performance simulating platform of SPW was established. A simulation based on this model was proposed.     

基于Extend与HLA的装备保障仿真集成研究

分析了Extend应用于装备保障仿真的不足,在讨论基于HLA的装备保障仿真系统的基础上,提出了Extend与HLA/RTI的四种仿真集成方式,依据Extend模型是否需要与HLA/RTI进行时间同步分别给出了集成方法,设计了基于适配器的Extend与HLA集成框架,详细说明了适配器的组成功能及工作流程,最后利用一个装备保障仿真系统应用实例证明了仿真集成的思路是可行的和必要的。

Abstract：

Because of the shortages of Extend software applied to equipment support simulation,four integration types between Extend and HLA were proposed about the building of equipment support simulation system based on HLA.According to whether Extend simulation model was synchronous to HLA/RTI on the mechanism of advance simulation time,the methods were respectively put forward to support these types,and an integration architecture between Extend and HLA was designed based on a general adaptor.The components and functions of this adaptor,and its running mechanism were detailedly analyzed later.Finally,an application of a simulation system proves that the idea to integrate the two platforms is feasible.     

基于KD-DRT的雷达射频信号半实物仿真系统实现

首先介绍了分布实时仿真系统的四层体系结构,从而引出支撑系统KD-DRT;再提出采用这种分层的分布实时仿真技术构建精确制导武器的雷达射频信号半实物仿真系统;对系统模块的层次化分解以及分布系统的时间同步策略进行了分析,最后给出了系统的具体实现结构,验证了KD-DRT针对雷达信号级分布实时仿真的有效性。

Abstract：

4-tier hiberarchy was put forward as the standard architecture of distributed real-time simulation system, and KD-DRT was introduced as a supporting platform. A radar RF signal simulation system for precisely guided missile was constructed based on KD-DRT. The system modules were arranged to different layer according to its time restriction and the time synchronization method of the distributed system was studied. At last, the simulation system was constructed and the efficiency of KD-DRT in simulation of radar signal was proved.     

基于LBM的城市建筑群系统洪水灾害模拟

极端气候变化背景下,东南沿海地区遭受的潜在洪水灾害风险不容忽视。基于格子玻尔兹曼计算流体力学方法,针对沿海城市建筑群系统开展了海啸冲击情景下内涝过程三维仿真研究,对理想建筑群洪水冲击实验开展了数值模拟方法可靠性和准确性验证。研究结果表明：沿河道、海岸线布置的建筑群的遮掩效应明显,城市内部建筑群受洪水的影响较小;建筑的布置方向和间距分布对洪水路径影响明显。开展的大尺度洪水情景下城市建筑群小尺度模拟分析方法,解决了二维模型不能计算复杂流场、地形、湍流等问题,克服了建筑群三维网格划分困难,为当前基于城市信息模型的洪水灾害应急管理和城市建筑规划提供技术参考。     

洪水灾情评价的遗传程序设计方法

洪水灾情评价在洪水灾害分类管理决策中具有重要的指导意义,其关键问题就是在评价模型的结构未确知时,如何建立合适的模型来描述以灾情评价指标值为系统输入与以灾情评价等级值为系统输出之间所隐含的复杂关系。为此,提出了用FORTRAN语言实现洪水灾情评价的遗传程序设计新方法(GP-EFDL)。研究结果说明,GP-EFDL可在较大的程序搜索空间中获取一个最佳函数表达式,来反映洪水灾情评价系统的输入与输出样本数据系列所隐含的关系,在自然灾害系统建模、预测和控制等计算机程序自动设计中具有应用价值。表4,参13。     

防洪系统脆弱性的模糊极大熵诊断

参照可持续系统的特征,将防洪减灾过程分为防灾、承灾及恢复三个阶段,以脆弱性描述承灾阶段中防洪 系统面临洪灾时应对、抵御洪水的能力,构建了防洪系统脆弱性诊断指标体系,基于GIS技术建立了基于极大熵原理的模糊诊 断模型,提出了降低脆弱性的减灾策略.运用信息熵所反映实际样本的效用值修正权重,为权重分配提供了依据.应用实例 符合北江下游防洪实际,说明了模型的可行性和合理性.     

基于混合遗传BP神经网络的城市系统作战能力评估

针对现有城市系统作战能力评估方法较少的问题,利用反向传播(back propagation,BP)神经网络在能力评估方面所具有的自适应、自学习、强容错性和泛化映射等优势,建立了评估指标体系并给出了指标的隶属函数。通过模拟退火遗传算法(simulated annealing and genetic algorithm，SAGA)优化 BP 神经网络的连接权重和阀值,弱化了指标评价中的人为因素,提高了评价结果的准确性、客观性和权威性,有效解决了传统遗传算法和 BP 神经网络易陷入局部极小值、收敛速度慢和抗干扰能力差等问题。仿真实例验证了该方法对城市系统作战能力评估的可行性和有效性。     

基于稀疏性深度学习的航拍图像超分辨重构

为降低无人机硬件设备升级成本, 研究利用深度学习技术进行航拍图像超分辨(super-resolution, SR)。针对神经网络训练参数量大的特点, 提出了一种稀疏卷积神经网络SR(SR based on sparse convolutional neural network, SRSCNN)重构方法, 对神经网络连接权值进行选择性筛选达到压缩网络结构并减少训练时间的目的。实验结果表明, 该方法在缩短网络学习时间, 图像重构效果和计算时间上具有一定优越性。同时, 设计了一种基于显著性区域的图像质量评价方式, 更适应航拍图像后续处理工作。     

基于Creator/Vega的战场飞行视景系统的实时仿真

战场飞行视景系统基于虚拟现实技术开发，有巨大的军事应用前景，可以实时仿真某一战场区域内的态势，具有真实、廉价、沉浸性强等特点。文中介绍了基于Creator／Vega的战场飞行视景系统实时仿真的关键技术与实现方法。该战场飞行视景系统由地面仿真场景和飞行平视显示仪模型构成，从空域对整个战场态势实时仿真，用户可根据屏幕正前方的模拟平视显示仪中数据的实时变化借助外部设备调整飞行姿态，完成某一具体任务。     

案例驱动的社区应急疏散准备规划启动时机识别

有效的应急疏散准备规划是提升应急疏散能力的关键.已有研究关注规划的理论建模及工作机理,忽略了何时启动规划,即应急疏散准备规划的启动时机识别这一重要问题.社区是城市应急管理的基层组织,是实施应对的基本单元.面向城市社区,阐述如何基于案例驱动实现社区应急疏散准备规划的启动时机识别.考虑到不同社区的案例适用性不同,通过社区特征相似性度量和适用度概率分配选择适用案例;以灾害情景要素特征为指标,运用聚类算法生成用于启动时机识别的模拟灾害情景组;根据案例建立模拟情景与预期疏散效果之间的联系,生成启动时机的识别结果.最后,通过对广东省社区的调查用例分析来验证该案例驱动方法的可行性.     

基于SAR仿真图像的地面车辆非同源目标识别

充分的合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)模板数据是目标识别算法(尤其是基于深度学习的智能目标识别算法)获得优异识别性能的关键, 基于实际测量获取充分SAR数据是不现实的, 基于电磁散射建模的SAR仿真成为当前获取充分样本的一种有效途径。SAR仿真图像与实测图像为非同源数据, 由于SAR仿真的目标几何模型与实物之间差异、SAR仿真过程中的传感器模型与实际传感器性能之间差异、实物所处的背景环境与SAR仿真的环境之间差异、电磁建模方法本身误差等因素导致SAR仿真图像与实测图像存在差异, 会影响识别性能。针对这一问题, 首先采用一种基于高频渐近技术和离散射线追踪技术的SAR仿真方法获取地面车辆目标的SAR仿真图像, 再利用卷积神经网络方法、线性/非线性特征变换方法实现对MSTAR实测数据的非同源SAR目标识别性能对比分析。实验结果表明, 直接使用SAR仿真数据无法实现对实测SAR数据有效识别, 而线性/非线性特征变换可以改善非同源SAR目标识别性能, 一定程度上缓解由于SAR仿真数据与实测数据存在差异导致的识别性能差的问题。     

考虑决策者偏好的洪水灾害模糊聚类迭代评估模型

决策者偏好对洪水灾害的评估结果有重要影响.传统的评估方法可能会出现次要指标权重过大的情况,难以有效体现决策者偏好对评估结果的影响,为此将模糊聚类迭代模型推广到考虑决策者偏好的情况,并给出单一偏好条件下的理论解,提出了基于决策者偏好模糊聚类迭代模型.在该模型中,通过增加一个松弛因子构造一个增广拉格朗日乘子添加到模糊聚类迭代模型的目标函数中,将体现决策者偏好的不等式约束转化为等式约束,并依此求出该偏好条件下权重向量的解析解,可为考虑决策者偏好评估方法的研究提供理论依据;再根据样本特征值矩阵与解得的最优权重向量求出各样本的灾情综合评价值,结合最优隶属度矩阵确定各样本所属洪灾等级,各等级内部样本依据灾情综合评价值排序.该模型直接利用样本特征值矩阵对洪灾样本灾情大小进行识别,降低对最优隶属度矩阵的依赖性,使得排序结果更准确合理.最后,将该模型应用于2013年四川省部分地区洪水资料,验证了考虑决策者偏好模糊聚类迭代模型的理论结果,灾情综合评价值法的排序结果比传统的类别特征值法更合理.     

基于CCPSO及PP模型的洪灾评估方法及其仿真应用

以求解洪水灾情评估问题为背景,针对洪灾评估模型参数难以优化这一问题,研究了一种混沌文化粒子群算法(CCPSO)。该算法将PSO纳入文化算法的框架,并在算法中引入局部遍历搜索性能较强的混沌搜索,组成基于PSO的群体空间以及基于混沌优化的信念空间,通过两个种群的独立演化及信息交流来提升算法的全局寻优能力。典型的测试函数的测试结果表明,CCPSO可以有效克服PSO存在的早熟收敛问题,全局收敛能力较PSO有较大提高。同时,为提高洪水灾情评估的灾情分辨率,提出一种基于CCPSO及投影寻踪模型的洪灾评估方法,该方法采用一种修正Logistic曲线来建立洪灾评估的投影寻踪模型,并使用CCPSO来优化投影指标函数以及模型参数。仿真应用结果验证了该方法的合理性及有效性。