基于Virtools的某火箭炮技术检查训练仿真研究

技术检查训练是火箭炮训练的重要内容;针对传统训练存在的不足,提出以Virtools为平台开发火箭炮技术检查训练仿真系统,重点研究了开发训练仿真系统所需要的关键技术和方法,如模型的创建与优化、碰撞检测实现、交互控制实现和检查过程仿真实现等,另外还研究了加载力、屏显和阴影等效果的实现方法;作为实例开发了火箭炮闭锁力检查训练仿真系统,并根据需要开发了操作演示、引导训练和自主训练三种模式;系统经部队试用,效果良好;为类似系统的开发提供了参考。     

船舶动力定位海洋环境风力扰动仿真

在海洋环境对船舶动力定位系统影响的研究中,动力定位系统控制器的优化设计,可保证船舶控制系统的稳定性和跟踪精度。为了有效地量化风力扰动对动力定位船舶的影响,建立风力扰动的数学模型,根据Harris风速变动功率谱和一种新型风压系数计算方法,基于Matlab软件平台建立关于风力扰动的仿真平台,可应用于模拟任意风速和风向条件下的海洋环境对动力定位船舶的风扰动力和力矩。以一艘供给船为例,设定不同的风速、风向角值,在所建立仿真平台上进行仿真计算,仿真结果证明风力扰动建模策略的有效性,仿真平台可用于船舶动力定位系统控制器设计的仿真验证,具有很好的通用性、实时性和逼真性。     

纯电动汽车动力匹配及计算仿真

研究电动汽车电力系统优化控制问题,在给出的某款纯电动汽车的整车参数及设计要求下,通过驱动电机及动力电池的匹配满足动力性能要求.根据匹配的动力系统传统编程得出的功率平衡出现动力中断,上述情况是不被允许的.解决方案有换电机和设计传动比两种.根据实际情况在所选电机参数不变的情况下重新对二档变速箱的传动比进行设计,传动比根据动力性能要求建立约束关系式,最终必须同时满足纯电动汽车最高速度,最大爬坡度,加速时间及工况续驶里程的要求并保证不再出现动力中断.利用MATLAB进行动力性计算并在ADVISOR里面进行动力性验算,仿真结果表明,所选电机电池及二档变速器的匹配满足设计要求.     

惯性导航系统扰动基座对准仿真研究

为了实现惯性导航系统在扰动基座上的初始对准,解决惯性导航系统动基座对准过程中,扰动干扰信号强度大,有用量测信号强度小,系统信噪比弱,对准过程收敛慢的问题,设计了基于位置信息观测的马尔科夫递推滤波参数估计动基座对准方案,通过开路粗对准及舒拉调谐闭路估计精对准,实现游移方位惯导系统在扰动基座上的平台调平、航向确定及陀螺漂移测定,仿真结果表明,所设计的动基座对准方案,在10分钟内实现惯导系统动基座对准,达到了较好的效果,可以应用于实际系统.     

基于HLA的某型火箭炮操作训练仿真系统设计

针对某型火箭炮实装操作存在的问题和现有模拟训练系统的不足,提出利用HLA（High Level Architecture）仿真程序设计该火箭炮操作训练仿真系统。在分析操作训练仿真系统功能需求和结构需求的基础上,根据HLA仿真设计流程,确定了系统的联邦成员,建立了联邦对象模型／仿真对象模型（Fedration Object Models／Simulation Object Models,FOM／SOM）,实现了操作训练仿真系统设计的规范化和标准化,为系统软件的下一步开发与集成奠定基础。     

基于DSP的防空火箭炮模糊神经网络位置控制器设计

针对多管火箭炮发射时恶劣的负载特性,设计了一种模糊神经网络自适应位置控制器.用梯度下降法实时修正模糊控制器的输入输出隶属度参数,以使模糊神经网络能根据火箭炮跟踪发射过程中的负载特性实时调整速度给定值,从而减小系统参数变化和外部干扰对火箭炮性能的影响.采用对空间分区建立索引表的方法,建立了一种基于TMS320F2812的新型模糊神经网络位置控制器的编程实现方法.仿真及实验结果表明该方法可有效提高火箭炮位置伺服系统的动态响应性能、稳定性和鲁棒性.     

基于仿真模板和SuperGlue的舰船匹配检测

舰船检测在各个领域都有广泛的应用价值。针对经典模板匹配算法在模板与实际场景图像存在灰度偏差和角度偏差时检测准确度受限的问题,提出一种基于仿真模板特征匹配的舰船目标检测方法。基于目标的先验三维数字模型仿真生成目标模板,以适应实际场景的多角度变化;采用基于SuperGlue算法的目标匹配方法,并定义良好匹配的判别表达式;同时为提高姿态角的准确性,采用基于姿态角邻域采样的由粗粒度到细粒度的姿态角调整策略,进而确保好的匹配效果。多组不同观测角度下的匹配实验结果的mIoU达到0.76,目标整体检测准确性较好,相较采用固定正射模板匹配的方式,其准确性和稳定性更佳。     

基于半物理仿真的直升机风场扰动研究

为了实现直升机模拟训练器的仿真环境,提出一种基于嵌入式实时操作系统VxWorks和MATLAB/Simulink/RTW的半物理仿真技术,用来实现在连续紊流风场扰动下的实时在线仿真;在建立风场扰动下直升机非线性数学模型和连续紊流(Dryden)模型的基础上,实现了该仿真模型在RTW中的关键配置和在VxWorks环境中的程序解算;与数字仿真相比,该系统在实时性、在线性和真实性都得到了加强;仿真结果表明该方法的正确性及可行性,目前已被应用于某型直升机模拟训练器中.     

基于轨迹扰动和路网匹配的位置隐私保护算法

针对现有扰动机制未考虑位置点语义关系导致数据可用性较低的问题,提出一种基于差分隐私(DP)的轨迹位置隐私保护机制(DP-TLPM)。首先,DP-TLPM利用滑动窗口提取轨迹停留点生成模糊区域,再利用指数机制和拉普拉斯机制对该区域进行采样;其次,为了消除采样点中可能存在的无语义位置点,提出一种路网匹配算法,对轨迹分段并利用误差椭圆匹配(EEM)进行迭代匹配;最后,根据匹配后的位置点形成扰动轨迹,由用户端将扰动轨迹发送至服务器。实验以混淆质量和均方根误差(RMSE)为评价标准对该机制进行综合评测。与GeoInd算法相比,DP-TLPM的数据质量损失降低了24%,轨迹的混淆质量提高了52%,从隐私保护强度和数据质量两方面验证了该算法的有效性。     

基于虚拟样机仿真的多管火箭武器专家系统

针对传统武器专家系统主要以武器专家经验为基础,存在着缺少动态预测功能及动力学机理性解释的不足,提出一种以多体系统动力学虚拟样机仿真模型为基础的多管火箭武器专家系统集成框架.通过建立多管火箭武器虚拟样机仿真模型,论述了该多管火箭专家系统的体系结构、系统框架、基于虚拟样机仿真的专家系统决策过程及参数推理与反演.在此基础上,通过关键技术实现与关键模块的系统开发,通过实例演算,验证了该系统模式的优越性,为解决武器系统分析提供了一个有效而又直观的新途径.     

多管火箭发射系统虚实混合动力学建模与仿真

为减小火箭出管后的初始扰动,运用多体动力学虚实混合建模与仿真技术研究多管火箭的出管姿态。对试验数据进行频谱分析,对关键部件进行结构动态特性分析和模态试验,采用虚实混合建模方法,构建多管火箭发射系统的动力学虚拟样机模型。采用柔性连接Bushing模拟发射系统的弹性特性,经过工程计算获得燃气冲击力并以脉冲形式施加到模型中,研究弹管间隙、质量偏心、推力偏心、发射时序和发射时间间隔等因素对火箭出管姿态的影响。研究结果表明：合理的弹管间隙、质量偏心、发射时序和发射时间间隔可以减小火箭出管后的初始扰动。     

Fast and stable cloth simulation based on multi-resolution shape matching

We present an efficient and unconditionally stable method which allows the deformation of very complex stiff cloth models in real-time. This method is based on a shape matching approach which uses edges and triangles as 1D and 2D regions to simulate stretching and shearing resistance. Previous shape matching approaches require large overlapping regions to simulate stiff materials. This unfortunately also affects the bending behavior of the model. Instead of using large regions, we introduce a novel multi-resolution shape matching approach to increase only the stretching and shearing stiffness. Shape matching is performed for each level of the multi-resolution model and the results are propagated from one level to the next one. To preserve the fine wrinkles of the cloth on coarse levels of the hierarchy we present a modified version of the original shape matching method. The introduced method for cloth simulation can perform simulations in linear time and has no numerical damping. Furthermore, we show that multi-resolution shape matching can be performed efficiently on the GPU.     

基于粒子系统的化学实验现象动态模拟

化学实验现象具有不规则性的模糊物体,传统的建模方法难以描述它们的形状和运动。提出了一种基于粒子系统的实验现象动态模拟方法,并对粒子系统进行了参数化设计,为实验现象建立了统一的模型,实现了对火焰、气泡等化学实验现象的动态模拟。实验证明,该方法能有效地提高虚拟实验场景的生动性和逼真性。     

分数阶混沌系统的Simulink动态仿真及硬件设计

由于目前分数阶混沌的理论分析和硬件设计都比较烦琐,提出了分数阶混沌系统的Simulink动态仿真方法。以分数阶Jerk系统为例,根据分数阶系统方程搭建分数阶混沌系统仿真模型,可动态地观察系统变量的变化规律。仿真结果表明,分数阶混沌系统的Simulink动态仿真方法是一种切实可行的分析方法。此外,还给出了分数阶混沌系统直接进行硬件设计的方法,这为分数阶混沌系统的数字设计提供了新的思路。     

莱文伯格-马夸特算法的精馏动态模拟

本文研究了以神经网络理论为核心的精馏塔的动态模拟。结合牛顿全局优化的思想,在多层前馈BP神经网络的基础上,提出一种Levenberg-Marquardt优化神经网络算法,应用于甲醇精馏塔的动态模拟。模拟结果表明,进料组成影响着塔顶的气相组成和塔底的液相组成;稳态因组分变化而破坏后,塔顶的气相流率和塔底的液相流率都发生变化,最后达到新的平衡;当进料组成、回流比发生很小变化时,甲醇精馏塔的平衡状态影响较大。     

基于Europa2的智能规划动态仿真与建模

仿真与建模是智能规划(特别是时态规划)走向应用的重要而困难的研究主题。目前已有的规划可视化建模工具只能支持领域无关的仿真和建模,无法模拟现实场景。基于时间线的Chronicle规划与Microsoft最新的图形显示技术WPF在某些概念上存在自然的对应关系。基于这样的思想,针对NASA开发的开源时态规划平台——Europa2,使用WPF基础类库和相关工具,研究智能规划能够模拟现实场景的动态仿真和建模的设计方法并给出了实例演示。研究表明,对诸如Europa2一类基于时间线的Chronicle规划系统,可以应用WPF一类通用图形技术进行方便的建模和动态仿真,从而初步解决了规划系统模拟现实场景的仿真和建模难以实现的问题。     

基于粒子系统和形状匹配的实时无网格变形仿真

介绍了一种基于粒子系统和形状匹配的无网格变形算法。该算法将模型的每个顶点当成一个粒子,一个模型对应一个粒子系统,通过粒子系统控制物体外形。同时,每个粒子都对应一个目标位置,粒子与其目标位置之间存在弹力,能将粒子拉向目标位置,使得变形后的物体能够恢复原来的形状。目标位置可以通过粒子系统未变形时的静止状态与当前变形状态之间的形状匹配来计算。该算法简单,易于实现,且不需要复杂的数据结构。实验结果表明该算法稳定,具有实时性,可以有效地应用于三维游戏中。     

远程多管火箭动力学研究

对某远程多管火箭发射与控制动力学进行了深入的理论、计算和试验研究,建立了某远程多管火箭刚弹耦合的多体系统发射动力学模型和发射与控制动力学方程．应用多体系统传递矩阵法,实现了对刚柔耦合远程多管火箭振动特性的计算;构造了远程多管火箭增广特征矢量及其正交性条件,实现了对该远程多管火箭动力响应的精确分析．对某远程多管火箭武器振动特性和动力响应的仿真结果得到了试验验证．为提高远程多管火箭密集度和减少试验用弹量奠定了基础。     

基于误码率模型的Cascade协议动态初始分块策略研究

为了提高Cascade协议的纠错效率,提出了一种新的基于贝叶斯决策理论和泊松随机过程的动态调整初始化分块大小的策略。该方法引入误码率模型的概念,根据误码率随时间变化快慢的特点及其分布规律,构建了三种不同的误码率模型。实验结果表明,根据误码率模型动态调整Cascade协议初始分块大小,有效减少了信息泄露,显著提高了纠错的效率,对于QKD效率的提高有重要意义。