一种融合FPGA和ISS技术的软硬件协同验证方法

建立了一种基于硬件加速器FPGA 和指令集模拟器ISS对嵌入式系统功能进行软硬件协同验证的方法。针对此方法的实现,分析了协同验证过程中软硬件交互技术,并给出总线功能模型BFM结构及其实现方法。经实例验证分析表明,基于FPGA和ISS的协同验证方法,在对嵌入式应用系统验证中与其他几种常用方法比较具有较明显的优势。     

车辆系统集成化建模与换档规律特性仿真

将传动系统的虚拟样机模型与操纵控制系统的模型集成起来,实现对包括发动机、液力变矩直至行动系统在内的换档动态特性的仿真,建立换档规律、液压控制系统、动力传动系统及行动系统的集成化模型,并在虚拟样机及控制软件中实现多学科多软件的联合仿真,在对车辆的32 km/h加速性能的仿真试验中,得到相应的仿真时间以及相关动力传动系统的动态特性.     

复杂产品虚拟样机技术研究

虚拟样机技术尤其是面向多领域支持复杂系统的协同虚拟样机仿真支撑平台的研究已成为研发的热点。通过对Agent技术和WEB服务技术以及虚拟样机仿真系统的长期研究,提出了一种面向多领域的复杂产品虚拟样机仿真支撑平台的实现方案,给出了该仿真支撑平台的基于Agent和WEB服务的系统结构和虚拟样机设计中涉及的机械,电子,控制,软件等领域的智能Agent的统一描述,讨论了虚拟样机仿真支撑系统中Agent间的通信方式并阐明了系统的工作流程和信息集成模式,为虚拟样机的进一步发展和应用奠定了基础。     

复杂产品虚拟样机数据管理研究

解决了复杂虚拟样机涉及的数据量大、人员分布广等问题,提出将产品数据管理运用到虚拟机床系统中的重要性.首先对虚拟样机,虚拟开发系统及产品数据管理做了概述.之后结合复杂产品虚拟样机的特点,总结出作为其支撑平台的产品数据管理系统所要具备的要求,针对这些要求重点研究了PDM系统的功能结构树.在对系统结构和功能分析的基础上,认为基于CORBA和Web的产品数据管理是适应复杂虚拟样机特点的有效手段,最后对其实现的技术路线进行了探索.     

基于数据构造的仿真技术及应用

介绍了基于数据构造虚拟原型开发技术的概念及两个关键技术，通过和现有虚拟原型开发技术比较，给出基于数据构造虚拟原型技术的优点。着重分析在计算机虚拟实验系统开发过程中，如何通过数据构造计算机虚拟器件，以及如何利用数据驱动机制通过虚拟器件的数据模型来实现器件的功能、属性，并最终实现整个虚拟实验。     

支持硬件透明编程模型的动态可重构系统的设计与实现*

以Java作为可重构系统描述语言,提出了一种方法级的硬件透明编程模型,给出了硬件方法封装方式和软硬件方法动态链接过程。程序设计者调用软件方法进行应用开发,虚拟机根据软硬件划分结果动态加载并链接相应的硬件方法,从而达到简化编译器和综合工具以及屏蔽底层物理细节的目的。实验结果表明上述编程模型能够支持硬件透明编程,同时系统性能得到了明显的改善。     

HW/SW co-design of reconfigurable hardware-based genetic algorithm in FPGAs applicable to a variety of problems

This paper describes the implementation of a reconfigurable hardware-based genetic algorithm (HGA) accelerator using the hardware-software (HW/SW) co-design methodology. This HGA is coupled with a unique TRNG that extracts random jitters from a phase lock loop (PLL) to ensure proper GA operation. It is then applied and benchmarked with several case studies, which include the optimization of a simple fitness function, a constrained Michalewicz function, and the tuning of parameters in finger-vein biometrics. A HGA solution is necessary in systems that demand high performance during the optimization process. However, implementations that are completely designed in hardware will result in a very rigid architecture, making it difficult to reconfigure the system for use in different applications. This paper aims to solve this issue by proposing a HGA design that provides reconfigurability and flexibility by moving problem-dependent processes into software. The prototyping platform used is an Altera Stratix II EP2S60 FPGA prototyping board with a clock frequency of 50 MHz. The HW/SW co-design technique is applied, and system partitioning is done based on aspects such as system constraints, operational intensity, process sequencing, hardware logic utilization, and reconfigurability. Experimental results show that the proposed HGA outperforms equivalent software implementations compiled with an open-sourced C++ GA component library (GAlib) running on the same prototyping platform by 102 times at most. In the final case study, the application of the proposed HGA in tunable parameter optimization in finger-vein biometrics improved the matching rate, reducing the equal error rate (EER) value from 1.004% down to 0.101%.     

某导弹发射过程虚拟试验仿真

以某导弹发射过程为物理原型,在MSC Adams环境下建立对应的虚拟试验系统仿真计算模型,使用多组不同的参数进行仿真计算,获得较为完备的虚拟试验数据及其不同的参数对性能影响的数据,为该型导弹的物理样机设计提供一定的基础技术支持. 通过后续阶段的物理试验表明该仿真计算结果与物理试验结果基本相符.     

虚拟样机产品信息集成技术研究与应用

在虚拟样机技术实施过程中,CAD模型信息的集成与管理一直是一个瓶颈问题。在分析现有虚拟样机产品信息集成方案的基础上,采用了CAD二次开发技术进行信息提取,并基于XML进行信息集成,为虚拟样机产品信息集成提供了一条实现途径。     

虚拟样机系统

在介绍虚拟样机原理和分类的基础上,提出了一种基于场景图的虚拟样机系统结构,同时讨论了该系统实现中样机描述与模型生成、场景图动态拆分和组合、人机交互、样机零部件模型准备等几个关键技术和处理方法,用这种方法开发出基于PC机的虚拟样机系统。这种系统在易用、成本和普及方面具有实用性和推广意义。     

虚拟环境下机械装备故障预测理论与技术研究进展

在讨论故障诊断领域的研究现状的基础上,分析了机械故障预测技术的发展趋势,探讨了开展虚拟环境下机械故障预测技术研究的力学需求和动力学仿真需求,介绍了机械系统虚拟样机技术,分析了典型机械装备虚拟样机的建造方法及虚拟环境下的样机校核方法,提出了基于虚拟样机的故障仿真预测技术,设计了机械装备故障仿真预测系统的模块化结构,为实现机械故障的早期预测和预知维修开辟了新的思路,这是国际潮流的＂可持续发展思想＂和我国提出的＂清洁化生产模式＂在诊断工程中的具体体现,是现代诊断技术的＂可持续发展模式＂,具有良好的工程应用前景.     

A cooperative virtual prototyping system for mechatronic solution elements based assembly

In order to catch up with the steps of rapidly changing markets, the product development period of modern mechatronic products has to be as short as possible. However, mechatronic engineering is based on the interaction of mechanical engineering, electronic engineering, and computer science. Therefore, inefficient communication between the engineers who come from different domains becomes a manifest obstruction for accelerating the design of mechatronic products. Nevertheless, innovations in the field of virtual prototyping offer some potential solutions to this problem. In this paper, we present a cooperative virtual prototyping system, which utilizes the concept of solution elements and virtual reality techniques to facilitate assembling and analyzing virtual mechatronic prototypes in a multi-disciplinary workgroup.     

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.     

JAPE: A Prototyping System for Collaborative Virtual Environments

We present JAPE, a flexible prototyping system to support the design of a new advanced collaborative virtual environment. We describe the utilization of different hard- and software components to quickly build a flexible, yet powerful test bed for application and algorithm development. These components include a 3-D rendering toolkit, live video acquisition, speech transmission, and the control of tracking and interaction devices. To facilitate the simultaneous design of applications and algorithms that take advantage of unique features of new collaborative virtual environments, we provide the developer with a flexible prototyping toolkit which emulates the functionality of the final system. The applicability of JAPE is demonstrated with several prototype applications and algorithms.     

装备虚拟样机及其应用研究

首先对机械系统进行动力学研究的必要性进行了说明,介绍了机械系统动力学仿真系统ADAMS,阐述了建立模拟样机的特点,根据火炮的运动特点,划分了火炮的拓扑结构和自由度,在对火炮受力分析的基础上,结合Fortran语言编程,在ADAMS平台上建立了火炮虚拟样机。最后提出用虚拟样机技术对火炮进行故障评估和寿命预测构想,为装备质量评估提供了一条新的途径,并对虚拟样机在未来的应用前景进行了展望。     

Virtual Video Prototyping

Computing power is an integrated part of our physical environment, and since our physical environment is three-dimensional, the virtual studio technology, with its unique potential for visualizing digital 3D objects and environments along with physical objects, offers an obvious path to pursue in order to envision future usage scenarios in the domain of pervasive computing.We label the work method virtual video prototyping, which grew out of a number of information systems design techniques along with approaches to visualization in the field of architecture and set design.We present a collection of virtual video prototyping cases and use them as the platform for a discussion, which pinpoint advantages and disadvantages of working with virtual video prototyping as a tool for communication, experimentation and reflection in the design process. Based on more than ten cases we have made the observations that virtual video prototypes 1) are a powerful medium of communication in development teams and for communication with industry partners and potential investors, 2) support both testing and generating ideas 3) are particular suited for addressing spatial issues and new ways of interacting. In addition practical use of virtual video prototypes has indicated the need to take into account some critical issues including a) production resources, b) hand-on experience, and c) the seductive power of virtual video prototypes.     

基于虚拟原型的机械多体系统建模可视化

针对虚拟样机意义下的机械多体系统性能分析,提出一种直接从产品虚拟原型中的零件设计模型和装配模型获取多体系统物理性能属性和空间拓扑结构的理论和方法.将设计模型按照多体系统空间拓扑结构描述,直接映射为抽象的可视模型,并以此向求解模型过渡,从而最终获得对多体系统运动学和动力学的求解,使虚拟样机过程能在短时间内得以成功实施,达到整机动态性能分析的目的,获得满意的结果.最后,通过一个典型的机车车辆模型验证了文中方法的可行性.     

基于虚拟样机和模糊推理的故障仿真预测模型

为了克服由于试验和使用数据不足而无法获取足够的故障知识的问题,将虚拟样机作为一种新的故障过程仿真和定量推理方法引入到故障预测中,提出了基于虚拟样机和动态模糊综合评判的故障仿真预测模型.详细说明了基于ADAMS的虚拟样机建立方法,指出了传统模糊综合评判方法的不足,提出了基于动态模糊综合评判的故障预测方法.这样建立的故障仿真预测模型不仅能表达火炮的动态特性,还具备较强的数值计算及过程控制能力.     

虚拟仪器在电力系统谐波测量中的应用

从软、硬件两方面实现了应用于电力系统谐波测量的虚拟仪器系统 ,仿真结果表明该系统提高了谐波测试的实时性和准确性。     

复杂军工产品虚拟试验验证技术研究与发展

虚拟试验验证是一种基于数字样机模型的复杂产品关键系统试验数据产生、获取和分析的系统工程过程;文中从支撑框架、验证范围、试验环境和标准化等方面分析了国外该领域最新的发展趋势,结合十一五国内虚拟试验领域的典型研究和应用现状,对现阶段军工产品虚拟试验验证领域的研究成果进行了总结;在此基础上,分析了十二五试验与测试领域的研究重点,提出了虚拟试验验证技术领域研究的发展设想,并对VITA技术框架进行了着重阐述;最后,给出了发展我国虚拟试验验证技术的建议。