基于Petri网的虚拟装配环境交互管理模型研究

对设计者交互操作的准确理解和快速响应,是提高虚拟装配的可操作性和实用性的关键问题.定义了一种层次时间有色Petri网(HTCPN),并以此为工具建立了虚拟装配环境下的交互管理模型.该模型以设计者操纵数据手套的位姿变换信息、对象间的碰撞检测信息以及装配约束识别信息作为输入,运行后输出具体的操作事件实现设计者在虚拟装配环境中的浏览、移动零部件、装配和拆卸调整等一系列交互操作活动.实践证明该模型满足了虚拟环境的实时和并发等动态性能要求,实现了虚拟装配过程中大量离散事件的处理及操作意图的响应.     

基于一个移动锚节点的无线传感器网络节点定位算法

节点定位技术是无线传感器网络应用的重要支撑技术之一,对此提出了一种基于移动锚节点的两步定位算法。该算法利用一个移动锚节点遍历整个网络,并周期性的广播包含自身当前位置的信息。把传感器节点的自身定位过程用基于无迹状态滤波(UKF)的目标跟踪方法实现。由于所用的目标状态模型和量测模型有一定的不确定性,所以先选取不共线3个锚节点信息,利用三边定位法提高滤波的初始位置精度,从而改善定位效果。最后仿真并分析比较了锚节点在多种移动轨迹情况下节点定位误差,结果表明本文所述两步定位法改善了对锚节点移动轨迹的特殊要求的限制,更适合实际情况,并取得理想的定位精度。     

基于情境聚类和用户评级的协同过滤推荐模型

协同过滤是电子商务推荐系统中广泛应用的推荐技术, 但面临着严重的用户评分数据高维化和稀疏性问题. 同时, 传统协同过滤中的相似度度量方法没有考虑用户评分行为对其他用户的影响, 因而对评分预测的精度影响较大. 此外, 在移动环境下, 传统协同过滤未结合情境信息, 导致推荐质量下降. 对此, 提出一种基于情境聚类和用户评级的协同过滤模型. 首先, 根据情境信息对用户进行聚类, 降低用户评分数据维度和稀疏性; 然后, 引入社会网络理论分析用户间关系, 建立用户评级模型用于评价用户推荐能力, 并结合评级指标进行评分预测. 通过MovieLens和NetFlix数据集对基于该模型的SlopeOne算法和其它三种方法的比较验证结果表明: 本模型在所有数据集上都获得了最高的预测精度, 同时还具有最佳的推荐覆盖度, 可显著提高预测精度, 更适用于移动电子商务环境下的个性化推荐问题.     

城市道路网络的行程时间可靠性

针对现有城市信号控制路网可靠度计算模型难以实用的缺陷,放弃对实时OD矩阵进行交通分配,以路网的各交叉口的真实流量和信号配时为基础,直接估计各个OD对之间的实时的行程时间及其可靠度.然后将城市道路网络视为多功能系统,根据可靠性理论中通用的多功能系统可靠度计算方法,构建了动态路网系统行程时间可靠度估计的框架模型,实现城市路网可靠度的实时估计.由于无须引入难以获取的动态OD矩阵数据,使得模型具有实用性.最后通过真实案例表明了模型的实用性.     

大气环境仿真剧情生成系统

大气环境仿真剧情生成系统(AESSG)辅助用户利用不同来源的大气环境数据生成能够满足仿真需求的大气环境仿真剧情.支持输入人类语言描述的模糊查询条件.模糊检索后查询结果按照符合度来排列,供用户选择.模糊逻辑技术引入到环境信息搜索引擎来实现模糊搜索.AESSG运行时系统作为联邦成员参与仿真联邦的仿真,实时响应联邦内的环境信息请求.大气环境信息资源库支持多来源、多分辨率的大气环境数据与模型的存储.     

基于网络逆系统的迭代学习初始控制量确定

鉴于初始控制量对迭代学习控制(ILC)算法收敛速度及跟踪精度的重要影响,为保证ILC算法对任意期望轨迹的跟踪性能,提出了一种基于小波神经网络(WNN)逆系统的ILC初始控制量确定方法.首先分析了研究对象的可逆性,在此基础上建立了对象的WNN逆模型,然后根据该逆模型求得任意期望轨迹下的网络输出,捋其作为ILC算法的理想初始控制量进行迭代学习.仿真结果表明,新算法辅助的ILC能利用先前的控制经验,在面临新的期望轨迹时能有效减少迭代次数,提高跟踪精度.     

通信辐射源运动轨迹相似性分析

针对传统运动轨迹相似性分析利用时空信息效率不高问题,结合通信辐射源主体特点,提出基于时空和语义信息的辐射源轨迹相似性分析算法。在该算法中,对相似运动轨迹距离测度进行改进,提出基于马氏距离的轨迹时空相似度算法,将轨迹分割后计算相似度,克服了时间不匹配轨迹和不同采样间隔对轨迹相似性判断的影响;同时,结合基于高效K近邻(K-nearest neighbor, KNN)相似搜索的语义相似数据搜索算法,实现对辐射源相似轨迹的准确判断。该算法能够准确判断相似轨迹,优于现有的相似轨迹判断方法,且适应噪声环境。仿真实验结果验证了该算法的性能。     

通信辐射源运动轨迹相似性分析

针对传统运动轨迹相似性分析利用时空信息效率不高问题,结合通信辐射源主体特点,提出基于时空和语义信息的辐射源轨迹相似性分析算法。在该算法中,对相似运动轨迹距离测度进行改进,提出基于马氏距离的轨迹时空相似度算法,将轨迹分割后计算相似度,克服了时间不匹配轨迹和不同采样间隔对轨迹相似性判断的影响;同时,结合基于高效K近邻(K-nearest neighbor, KNN)相似搜索的语义相似数据搜索算法,实现对辐射源相似轨迹的准确判断。该算法能够准确判断相似轨迹,优于现有的相似轨迹判断方法,且适应噪声环境。仿真实验结果验证了该算法的性能。     

传感网络中基于消息预取的移动查询

针对无线传感器网络向终端用户传送信息的数据服务问题,提出了一种移动环境下满足时间空间约束的数据查询处理技术。结构上由代理体和网络节点两层组成,其中网络节点执行消息预取、查询分散和数据收集处理功能,通过对用户的运动路线进行预测并向传感节点发出预取消息,由节点自主构建网络查询树,再由数据集中组件完成数据的收集和融合,用户在到达传感区域后能在查询周期结束前获取查询数据。对该技术的性能进行了理论分析和实验仿真,结果表明在能耗增加不多下,移动查询能保持良好的数据完整性和高的查询成功率,验证了该技术的有效性。     

高速公路网的匝道协调控制及仿真研究

基于动态交通流模型和匝道入口处的车辆排队模型,分析了匝道协调控制在提高高速公路路网运行效率中的作用.针对交通流模型的非线性,提出了使用遗传算法对路网匝道调节率进行优化,并且证明了匝道优化可以有效处理偶发性拥挤,快速恢复交通流的运行,减少路网的总行程时间.利用全局交通流数据的实时优化,获得系统全局最优控制,提高高速公路的运行效率.对高速公路网的仿真计算表明匝道协调控制能够有效处理偶发性拥挤,并能大大减少路网总行程时间.     

不同时间尺度选样法的洪水频率分析

针对洪水频率计算中单洪峰选取的不合理性问题,本文提出洪水频率分析的改进计算法,以季度、半年和年为单位筛选最大值或极值进行分析,并以7天和15天作为前后两场洪水的最短间隔的样本筛选方法,通过扩充数据系列,并进行分布检测得到数据所属最佳分布后进行计算.结果表明:对于目标流域,用新方法计算的设计值在重现期不超过50年时较传统方法偏低;反之则显示传统方法估计偏保守,例如在500年一遇的设计洪水计算中,季度、半年和年数据筛选方法计算的结果,前两者和后两者之间的百分误差达到了30%和2.2%.本方法可以针对不同设计标准的洪水提供更为严谨的设计值,这对传统方法在计算准确率和安全性方面进行了改进.     

城市路网系统大气污染物排放量计算方法

为解决城市复杂路网系统特定时期各路段机动车大气污染物排放量的精确计算问题,提出一种新的机动车污染物排放量计算方法.首先构建路网拓扑模型;其次利用复杂管网液体流动模拟路网机动车流动行为,根据流动规律构建机动车流计算模型,并给出其求解算法-邻域自适应差分进化(NADE,neighborhood adaptive differential evolution)算法;然后结合排放因子计算机动车污染物排放量,并揭示其排放特征;最后以大西安主城区路网为例对该方法进行实例验证.结果表明:该方法计算结果贴近各路段污染物实际排放情况,通用性强,适用于复杂路网机动车流量和污染物排放量的动态测算.     

基于区域控制的航空器滑行轨迹优化模型

针对现有模型解决航空器滑行轨迹优化时冲突约束能力不足问题,提出了一种新的混合整数线性规划(mixed integer linear programming,MILP)模型。利用区域划分和区域公共节点网络构建层次化滑行道结构模型,提高了滑行道建模精度,并在此基础上应用区域控制规则实现对滑行道的无冲突占用。同时,基于滚动时域策略对复杂的滑行轨迹优化问题分阶段求解,提高了滑行规划模块的灵活性和求解速度。实验结果表明,利用该模型能够有效回避滑行冲突,降低平均滑行时间和距离,提高场面运行效率。     

采用R树和轨迹分段的HMM高效地图匹配方法

针对传统隐马尔可夫模型(hidden-Markov model,HMM)地图匹配算法无法高效处理大量轨迹数据的问题,提出了一种改进的HMM地图匹配算法。采用R树空间索引方法为路网建立空间索引,基于轨迹点位置变化率对GPS轨迹数据进行分段,并利用R树索引快速确定子轨迹所属的候选路段,在子轨迹中挑选关键点代替整段子轨迹判断所属路段,根据结果完成各子轨迹的地图匹配。仿真结果表明：与传统HMM地图匹配算法相比,改进算法可以同时减少道路搜索和轨迹点遍历的工作量,大幅提高算法效率。     

倾转四旋翼自主降落的设计与仿真

针对四旋翼飞行器欠驱动性,提出一种用于自主降落的倾转四旋翼模型。该模型通过使用四个舵机对电机方向的控制来对位置（y）和姿态（roll）进行解耦,可实现倾斜悬停与倾斜飞行,增大了无人机的灵活性,提高了对无人机的位置和姿态的精确控制,使得跟踪和降落效果得到了提高。选取5次多项式来规划轨迹,以求鲁棒性强、距离最优。运用Matlab/Simulink对倾转四旋翼模型分析并验证,结果表明具有该结构的飞行器能够更加快速、准确地降落在斜面或移动平台上。     

城市道路网络交通状态时空演化量化分析

为了使对城市道路网络交通状态的分析不至陷入交叉口或路段内部的交通状态分析,需从中观或宏观的角度去分析交通状态.本文在探讨路网状态特征参数的基础上,定义了"路段拥挤度"指标,通过建立城市交通网络模型,并基于浮动车(GPS)采集数据设计了路网交通拥堵时空演化量化分析的流程,采用"路段拥堵持续时间""区域行程时间延误"区域拥堵路段数量"三个时空参数对路网交通拥堵状态的时空演化进行了量化研究.最后结合上海市浮动车数据与实际交通网络,得出了交通拥堵的延误时间和空间范围与拥堵程度大小的关系等结论.     

包延迟测量中泊松采样低估效应的仿真研究

采样是网络测量的基础，泊松采样是一种无偏的采样方法的观点被人们普遍接受，也使其在主动测量领域得到了广泛应用。用户流包性能测量已成为主动测量领域的一个重要问题，然而泊松采样的无偏性仅针对网络状态，目前尚无研究工作研究其对于用户流的包性能的测量效果。利用真实的Internet流量数据进行了仿真试验。系统定量地研究了该问题得到如下结论：泊松采样系统低估了用户流包延迟性能；低估程度不受泊松采样频率的影响且随着网络链路利用率的升高而下降．定性分析和解释了泊松采样测量用户流包延迟性能时的低估现象。     

基于LSTM与1DCNN的导弹轨迹预测方法

针对弹道导弹等超远程攻击目标的轨迹难以预测的问题,提出一种基于长短期记忆(long short-term memory, LSTM)网络与一维卷积神经网络(1-dimensional convolutional neural network, 1DCNN)的目标轨迹预测方法。首先,建立三自由度导弹运动模型,依据再入类型设计3种目标轨迹数据,构建机动数据库,解决轨迹数据的来源问题。其次,采用重复分割与滑动窗口的方法对轨迹数据进行预处理。然后,基于LSTM与1DCNN设计了一种目标类型分类网络,对目标进行初步分类。最后,基于1DCNN设计轨迹预测网络,对目标轨迹进行预测。仿真结果表明,提出的轨迹预测网络能够完成轨迹预测任务,预测误差在合理范围内。     

基于道路势场的智能车辆机动驾驶控制算法

受机器人基于人工势场的路径控制方法的启发,在文献[3]的基础上,提出了车辆机动行驶控制机制。首先,定义了基于停车视距的车辆机动行驶动态目标位置;其次,依据人工势场建模原理构建道路势场;为了平滑车辆行驶路线,采用了贝塞尔（Bezier）曲线车辆轨迹拟合的方法;最后,针车辆系统是典型的非完整控制系统,特车辆运动学模型转换力...     

运动目标位置预测模型

为建立运动目标位置的预测模型,提出了一种新的模糊神经网络模型,并证明这种模糊神经网络可任意逼近连续函数,因而可用于建立运动目标位置的预测模型中.将运动目标在采样时刻位置间的关系表示为含有目标加速度的三阶差分方程,利用模糊神经网络逼近目标加速度,并由此导出目标轨迹的预测模型.