基于Web服务的制造网格

文章首先介绍了网格的概念、分类及应用,然后在Web Services技术、OGSA的体系结构等已有研究的基础上,分析了制造网格的概念和特征,研究了制造网格孕育和生长的特点,并提出了制造网格的生长模型和制造网格母体系统的构建内容和方法。     

一种基于Bayes信任模型的可信动态级调度算法

提出了一种基于信任机制的任务调度模型，该模型通过借鉴社会学中的人际关系信任模型，建立网格节点间的信任关系，利用Bayes方法对节点的可信度进行评估，将节点的可信度并入DLS算法得到可信动态级调度（Trust-DLS）算法．仿真结果证实，提出的Trust—DLS算法能以较小的时间花费为代价，有效提高应用任务在可信方面的服务质量需求，保证网格环境中任务安全可信的执行。     

快速构建量子稳定子码的最小网格图

量子网格图顶点集的大小影响译码算法的效率,减少网格图的顶点数可以提高译码算法的效率.本文基于标准化的稳定子群校验矩阵,给出了构造面向网格图的稳定子群生成元的方法,据此可以构造顶点集最小的量子网格图.此外,本文通过分析差错算子与稳定子群生成元各个量子位的对易关系对两算子之间对易关系的影响,给出了一种快速生成量子稳定子码网格图的方法.现有构造方法对各顶点集分别独立计算,没有利用已有的计算结果,所以运算量大,这限制了译码的规模和速度.本文方法是在已有顶点集的基础上,利用迭代法构造新顶点集,该方法计算复杂性更小、算法效率更高,从而能适应规模更大和对时间要求更高的应用.     

基于人脸运动捕捉的表情动画仿真研究

基于运动捕捉的动画仿真技术是当前计算机动画的研究热点.基于光学式运动捕捉系统,文中提出了一种新颖的基于交叉映射的人脸表情动画重构方法.针对RBF构建静态全局映射时嘴唇上下部分光标出现的伪关联问题,文中构建了基于功能分区的RBF交叉映射方法.在模型驱动过程中,提出一种皮肤运动机理计算得出增强标记点运动,基于增强标记点实现了基于人脸分区驱动的RBF插值方法,改进了基于人脸分区模型驱动的仿真效果.此外,设计了预计算算法提升了交叉映射和动画仿真过程的实时效率.实验证明该方法能够将同一演员的运动捕捉数据应用于任意不同人脸模型,针对相应模型生成逼真的人脸表情动画.     

一种面向深度数据包检测的紧凑型正则表达式匹配算法

深度数据包检测(Deep Packet Inspection,DPI)采用正则表达式匹配算法,将每个数据包内容与一组预定义的特征进行匹配.正则表达式匹配算法是一种多模式特征匹配算法,采用确定型有限自动机(Deterministic Finite Automaton,DFA)表示一组正则表达式特征,实现一次内容扫描可匹配多个特征.基于硬件的正则表达式匹配算法面临存储空间需求大等挑战,即片上嵌入式存储器难以存储日益增长的DFA存储空间需求,从而限制了DPI的性能和可伸缩性.近年来,Smith等人提出了一种基于扩展有限自动机(eXtended Finite Automaton,XFA)的正则表达式匹配算法,即在状态上增加辅助变量和简单操作指令,消除了DFA状态空间爆炸问题,从状态方面减少存储空间需求.为了进一步减少XFA存储空间需求,本文提出了一种基于紧凑型有限自动机(Compact Finite Automaton,CFA)的正则表达式匹配算法,称为紧凑型正则表达式匹配算法.CFA是一种存储高效的有限自动机,即从迁移边方面减少XFA存储空间需求.在CFA构建过程,本文提出了基于优先级的迁移边压缩方法,融合相同目的状态最多的迁移边,从而减少存储空间需求;在CEA匹配过程,本文提出了基于位图的迁移边查找方法,并行查找不同优先级的迁移边子集,从而确保匹配效率.Snort特征规则集的实验结果表明:与XFA相比,CFA在迁移边条数上减少了88.2%,在存储空间大小上减少了83%,在匹配时间上减少了12%.     

角模块序列布图表示及基于角模块序列表示的边界约束布图规划算法

布图规划是VLSI布图设计中的关键环节, 通常采用随机优化算法, 而布图结构的编码表示(或称布图表示)是基于随机优化方法的布局算法的关键. 提出一种新的布图表示-角模块序列(CBL), 并从理论上证明它具有O(n)的布局评估算法计算复杂性和较小的解空间. 在布图设计中, 部分模块的位置需要满足一定的约束条件, 边界约束就是其中常见的一种. 通过边界约束可以将特定模块的位置限制在指定的边界上, 从而有利于模块与I/O端口的互连. 基于角模块表示, 推导出满足边界约束布局的充分必要条件, 并结合模拟退火过程, 通过修正中间解使受约束模块满足约束条件, 从而实现了基于CBL模型的边界约束布图规划算法. 将代价函数惩罚方法和启发式方法相结合, 设计了边界约束的惩罚项, 能够合理准确地衡量约束满足的情况, 从而有效地控制模拟退火的进度, 以保证最终布局满足所有约束. 对MCNC的标准例子的测试结果表明算法是十分有效的.     

一类基于B2（mod m）序列的准循环LDPC码

基于B2(modm)序列,提出一种构造二元低密度奇偶校验(LDPC)码的新方法.这类编码的校验矩阵列重为3、行重为任意整数,并且具有准循环(QC)结构.校验矩阵对应的Tanner图围长至少为8,对应的最小距离至少为12.当m为素数时,提出一种减少8环的方法,使得Tanner图中4类可能的8环中两类被完全消除.仿真结果表明,m为素数时新LDPC码的译码性能优于渐进边增长(PEG)算法随机产生的(准)规则LDPC码.此外,提出一种基于邻域扩展搜索的启发式算法,利用该算法可以获得长度接近或达到上界的B2(modm)序列.     

面向装配的复杂模型几何及结构轻量化技术研究

复杂三维模型轻量化是节约存储空间、加快处理速度和实现信息隐藏的有效途径.为了快速有效地生成装配体的轻量化模型,提出了一套面向装配的复杂模型轻量化算法框架及处理流程,以零部件抑制、基于特征缝合的模型表面处理和模型整体抽壳等关键技术为手段,实现了复杂装配模型几何与结构的简化表示.该算法已顺利地运用到相关企业的装配设计,模型轻量化效率比较高,为复杂装配模型的网络协同设计和运动仿真等后续应用提供了一种有益的途径.     

CRH3型高速列车气动头型优化计算

本文针对CRH3型高速列车的气动外形设计问题,提出了一套高效的头型气动力优化方法.使用NS方程进行流场求解,结合遗传优化算法和任意网格变形技术,避免了流场计算时几何变形和网格剖分的庞大时间开销,提高了优化计算的效率.通过对设计空间中的设计点进行统计分析,研究了优化设计变量与优化目标之间的相关性,分析出了影响优化目标的几个关键变量,并采用Kriging算法对关键设计变量与优化目标进行了响应面分析,得到了关键设计变量与优化目标之间的非线性关系.最后,通过优化头型与原始头型的气动性能比较,对CRH3型高速列车原始头型的气动稳定型进行了评估.     

网格服务链模型的验证分析技术及应用

确保网格应用中大规模资源共享和复杂任务处理的正确性与可靠性是一项重要的工作．文中从形式化方法的角度出发，提出了基于状态Pi演算的网格服务链模型作为对网格中服务协作与组合进行建模和分析的理论工具．其中，状态Pi演算针对Web服务资源框架（WSRF）的思想，协调了系统状态与行为间的关系，扩展了Pi演算对系统状态的全生命周期管理能力．在此基础上，进一步结合了模型验证技术对网格服务链进行设计和运行时的逻辑性质分析．通过材料形变与断裂过程动态分析的网格应用案例，展示了采用上述方法对网格应用进行需求验证和可靠性分析的有效性．     

基于合并网格路径构造的超正交空时网格码

研究了超正交空时网格码和超准正交空时网格码的网格图特性,提出了一种基于合并网格传输路径的超正交空时网格编码方法.新方法研究了2×2正交空时分组码和4×4准正交空时分组码之间的结构关系,并利用2-TCM编码器构造出可用于4发射天线条件下的满速率、超正交空时网格码;并将2×2正交空时分组码矩阵结合星座图旋转的方法,使得新方法在获得高的编码增益同时,获得满分集增益.实验结果表明,在相同的条件下,新方法获得的编码增益比现有的基于4发射天线的超准正交空时分组编码方法提高2dB以上.     

实时人脸特征提取

快速精确的人脸特征提取是人脸识别和表情分析的基础.文中提出了一种新型高效的视频人脸几何特征实时提取方法.视频输入图像以加权图形式表示,通过在加权图上的随机游动实现人脸像素级特征的自动提取,脸部特征包括外轮廓、眉毛、眼睛、鼻子和嘴唇.加权图采用8-邻接结构,定义在图的边上的加权值反映随机游动通过该边的似然度.随机游动模拟了一个各向异性的扩散过程,此扩散过程在滤除图像噪声点的同时保留下脸部特征点.随机游动从一些事先通过颜色和运动信息确定的、最具人脸特征的种子点开始,通过随机游动获得的人脸特征点以其原始形式统一保存在多个链表结构中,并根据人脸各部分的相对位置聚集成对应的特征点集合.有关人脸结构的先验知识通过Bayes方法结合到分析过程中.为了便于高层视觉计算,采用统计形状分析方法,将人脸特征点进一步表示成形状和配准信息,形状是具有仿射不变特性的几何信息,用于描述人脸的全局特征.形状的距离度量采用Procrustes距离.实验结果表明,提出的方法快速高效,能够实时地从视频中提取出人脸特征,在一定程度的光线变化、尺度变化、头部转动、手部干扰的情形下仍可以正常工作.     

一种集成通用高超声速飞行器气动工程预测系统

本文建立了一种面向高超声速飞行器的集成通用气动预测系统.通过引入CAD/CG建模技术实现了复杂飞行器3D几何模型的快速准确建模,并可以利用网络上的共享模型资源直接计算.引入FEM技术和自由网格生成算法,实现了复杂飞行器模型的快速网格生成.设计并开发了通用面元几何分析程序,建立了外法线快速矫正方法.基于面元气动分析理论开发了面元气动分析求解器,实现了面元气动计算和整机气动参数整合,能计算飞行器的气动力、力矩和气动导数.通过软件集成调用技术,将几何建模、面元划分、面元分析、面元气动计算以及后处理集成在统一的软件系统中,实现了高超声速飞行器气动参数的全自动计算与分析.HTV-2和航天飞机的仿真计算结果表明了该系统的有效性.     

一种基于扩展有限状态机的自动化测试用例生成方法

扩展有限状态机(EFSM)是使用最广泛的测试模型之一.由于不可行路径的存在,运用EFSM模型生成测试用例仍然是个难题.本文提出了一种基于EFSM模型的自动化测试用例生成方法 (ATGEM).为解决不可行路径问题,首先提出一种基于数据流分析的路径可行性度量方法来预测路径的可行性,以尽可能避开不可行路径,提高测试用例自动化生成的效率.然后通过建立动态可执行模型来获取运行时反馈信息作为搜索算法的适应度函数(fitness function),实现测试数据和预言信息的自动生成.该方法结合静态分析和动态分析技术生成一个较优可行路径子集和对应测试用例来达到指定的覆盖准则,能够应用于多种数据类型的测试用例生成,适用范围较广.通过实验在多个EFSM模型上验证了ATGEM方法中测试用例生成和路径可行性度量方法的有效性,实验结果表明,利用路径可行性度量方法可以大幅度提高测试用例生成效率,与现有方法相比,ATGEM中的测试用例生成方法具有更高的效率.     

一种以特征线为中心的曲面特征表示方法

由于自由曲面特征形状复杂多样，难以有效地进行参数化表示．本文提出了一种以特征线为中心的曲面特征层次参数化的表示方法．该方法将特征线作为曲面构建的基本单元，将特征线划分为几何层、约束层、语法层和语义层，利用特征线信息对曲面特征进行参数分层，实现曲面特征的整体形状和局部形状的层次控制；在参数化表示上，按不同自由度分为半自由和完全自由曲面特征，并对曲面特征进行了统一的定义表示．实验结果表明，本文方法能够表达多种形状的自由曲面，在高层语义参数层面上方便地编辑曲面特征，是一种有效的曲面特征表示方法．     

基于直接控制FFD参数化方法的跨声速层流翼身组合体稳健性设计

自由变形技术(FFD)技术不是对几何外形的直接操作,进行精细化设计时需引入高阶FFD控制体,针对其在参数化几何外形时的局限性,开展了直接控制FFD参数化方法的研究.通过对基础外形典型剖面进行扰动,将扰动量通过参数识别反映到FFD控制节点上,反求控制节点的位移,有效地降低了高阶FFD控制体进行三维外形参数化时设计变量的个数,并且将典型剖面参数化与三维外形灵活结合,更具物理直观性.运用此参数化方法结合四元数网格变形技术,采用γ- Reθt转捩模型进行边界层数值转捩模拟,多种群协作粒子群算法以及自适应采样技术构建稳健性优化设计系统,运用该系统对于跨音速层流翼身组合体进行了稳健性设计,设计结果表明,优化后的翼身组合体在马赫数不确定性范围内不仅可以保持大范围的层流区域,还可以控制激波缓慢发展,具有较好的稳健性.     

基于单元劈裂法的全耦合水力压裂数值模拟

单元劈裂法(element partition method, EPM)是一种裂纹模拟方法,它利用三角单元的几何性质推导了劈裂单元的刚度矩阵.当有裂纹穿过时,三角单元转化为劈裂单元,可自动地将裂纹面之间的相互作用反映到计算模型中.通过这种方式,可以在背景网格中嵌入任意条裂纹而不需要引入额外自由度,避免了节理单元的设置及网格重构.这使得EPM在大规模节理计算方面具有较强的优势.为了更有效地模拟水力压裂,建立了劈裂单元的全耦合水-力方程,可同时考虑劈裂单元内水压对结点力的作用以及结点速度场对渗流场的作用. KGD模型验证结果表明该方法是有效的.该方法可以有效地模拟多裂纹水力扩展及汇合过程,为复杂地层压裂模拟提供了一套简单、有效的计算方法.     

网格模型上的离散测地线

测地线是微分几何中的重要概念,用于描述曲面上两点之间的最短曲线,相当于平面上两点之间的直线段,它在计算机图形学、图像处理、计算几何、计算机视觉等学科中有着广泛的应用.自20世纪80年代以来,关于离散测地线已有广泛研究,众多学者提出了许多切实可行的算法.本文将在介绍光滑曲面上的测地线和离散网格上测地线概念的基础上,对网格模型上的离散最短测地线和最直测地线的定义、性质及相关算法进行归纳总结,重点讨论网格模型上离散最短测地线的相关算法,包括完整网格和有缺陷网格上最短测地线的精确算法和逼近算法,对各类算法进行深入研究,详细论述每个算法的基本思想与实现方法,从多个角度分析每个算法的优缺点,并对他们各自的时间复杂度、空间复杂度及适用范围等进行对比,最后对离散测地线的相关研究进行展望,有利于后续对测地线算法的深入研究.     

适用于复杂地形海域的溢油模拟系统

建立了三维耦合模型用于预报海上溢油的轨迹和最终归宿.模型包括水流与输移–归宿两个模块.水流模块采用非结构有限体积、波流耦合数值模型.采用非结构网格,模型可以灵活地模拟包含众多岛屿、曲折岸线等复杂地形区域发生的溢油事故.在输移–归宿模块中采用粒子追踪法模拟油膜的输运.水平扩散采用随机走动方法模拟,而垂向扩散过程则通过Langeven方程进行求解.油的迁移过程包括对流、扩展、紊动扩散、附着在岸边、沉降到海底等;转化过程包括挥发、溶解、乳化等.此外,光化学反应、水解、生物降解能够改变油的特征,减轻油的污染,模型中亦作了考虑.该模型可以用于瞬时和连续溢油的情况,不仅可以用于模拟油,也可以模拟其它与油的密度相近的有害物质的泄漏.应用建立的溢油模拟系统对渤海海峡发生的突发性溢油事故进行了模拟.     

复杂限定Delaunay三角化算法

针对曲线、曲面等复杂限定条件无法直接作为限定Delaunay三角化算法的输入问题,给出了一种新的复杂限定Delaunay三角化算法,提出新的判断复杂限定条件在Delaunay三角化中存在性的方法.针对小角度输入限定条件下算法的收敛性问题,提出了采用设置带权点的方法来保证算法的收敛.通过实例计算表明,该算法能够以统一的方式处理线性和非线性限定条件,并且无须维护限定面片上的三角网格,算法的适用性与可靠性得到提高.