氚扩散虚拟仿真系统原型研发及其应用

为了研究氚泄漏时的动态扩散机制与事故风险,本文基于三维图形引擎研发了氚扩散虚拟仿真系统.采用预先危险性分析方法进行了氚系统安全分析,通过粒子系统方法模拟了事故中氚扩散的动态过程,基于虚拟漫游与仿真技术实现了人机交互仿真功能.以国际热核聚变实验堆（ITER）的氚提取系统仿真为案例,模拟了氢同位素分离柱与管道发生泄漏时氚的动态扩散过程和浓度变化情况,仿真结果为氚泄漏的安全防护提供了依据.     

基于计算网格的机器人分布式仿真系统

基于计算网格技术,构建了机器人分布式三维图形仿真系统,经对PUMA 560工业机器人进行动力学仿真计算表明,计算网格技术提高了机器人三维图形仿真系统的计算能力．     

水质预报系统中垂向湍扩散并行算法实现研究

为了能更好地提高水质预报模式中物质输运方程的计算速率,以胶州湾数值预报系统中垂向扩散的串行算法为基础,提出了一种主要针对物质输运方程中的垂向扩散的MPI(message-passinginterface)并行算法。该算法将计算分解为多个子任务,并在基于MPI消息传递模式的集群系统中进行运算。与原串行算法进行比较,并行的加速比提高了33%以上,且并行效率最大可达90%,该结果表明了MPI技术在海洋数值模拟领域应用的潜力。     

基于FlightGear的A-SMGCS场面活动三维仿真

针对A-SMGCS系统场面活动三维仿真问题,提出一种以开源模拟飞行器FlightGear为场景仿真平台,以实时ADS-B监视数据为驱动,以Linux为操作平台的机场场面活动三维仿真系统设计新方法。仿真系统按照实际机场模型进行机场布局设计,飞机、航站楼、塔台三维建模,地形数据生成,对真实机场环境进行了完整建模。由于ADS-B监视数据缺少飞机姿态信息,提出一种根据位置数据推算出姿态信息的新方法。首先把ADS-B监视数据进行航迹卡尔曼滤波,然后根据飞机前后两个位置的空间连线矢量计算飞行姿态。通过FlightGear多机网络数据接口导入飞机定位数据与姿态数据驱动飞机模型运动,实现了对飞机运动的六自由度仿真。仿真结果表明,该系统能逼真、准确再现真实机场飞机实时活动情况。由于完全基于开源软件设计,该系统低成本实现了对场面活动的实时三维仿真。     

基于虚拟现实技术的流域仿真系统实现

讨论了基于MultiGen_CreatorPro和Vega的流域仿真系统的实现方法。通过采用密云官厅水库上游地区DEM数据及15m分辨率ETM＋遥感数字影像数据进行三维地形建模,开发了一个基于MFC的密云官厅水库上游流域仿真系统,实现了流域仿真系统的基本功能,并探索了多级LOD、多线程调度及虚拟纹理等相关技术。该文通过建立流域三维实时、交互的地形仿真环境,提出了基于虚拟现实技术的一种建设流域仿真系统的解决方案。     

多维约束下的炸药爆破过程三维仿真

在炸药爆破过程的研究中,对炸药爆破过程进行三维仿真,可以预判炸药爆炸的破坏性和冲击气流方向,保证安全.炸药爆破过程中,爆炸产生的冲击波在扩散过程中受到阻挡后,炸药冲击波曲线和形成的冲击涡流状区域被破坏,传统的三维仿真模型在这种无序的爆炸曲线和冲击涡流区域状态下,以牺牲准确性为代价,提取三维参数特征进行仿真,结果偏差较大.提出一种多维约束下的炸药爆破过程仿真方法,分析炸药爆破图形仿真系统的性能和特点,构建优化的炸药爆破三维模型,获取爆破中较为准确的过程线、冲击波曲线与涡流状区域中心的纵间距和横间距比的三维数据,对破坏性数据进行约束评估,实现爆破场景的三维重构,仿真结果说明,改进方法可为对炸药爆破程度进行准确分析提供有效手段.     

医学TPS中放射线剂量分布的三维可视化方法

针对放射治疗计划系统GyroRTPS需要,给出了一个放射线剂量分布三维可视化的实现方法,以帮助医师多角度查看病灶组织任意剖面上的放射线剂量分布情况。首先论述系统中对体数据和剂量数据的坐标变换、插值计算等预处理;然后根据VTK工具包中可处理的数据类型对数据进行转换,给出了基于VTK实现剂量分布三维显示及其与体数据融合显示的方法。实例测试结果和临床使用表明,基于该方法开发的软件系统运行可靠,可更好地辅助医师进行放射治疗决策。     

警用无人系统与低空安全防范初探

对我国的低空安全现状及新形势下警务执法工作人员面临的挑战进行了分析,研究了当前警用无人系统的主要装备及其在低空监控、日常巡逻、侦察、取证、快速处置等警务活动中的应用,结合面向低空安全的三维数字化空中走廊技术体系,探索了警用无人系统在报警、接警、执法、处置业务流程中的低空安全防范应用策略。在低空安全防范的数学建模研究中,以无人机违规事件的实时威胁扩散趋势分析中遇到的数据缺失问题为例,根据数据属性值进行了数学建模研究,采用了基于定距型数据和非定距型数据属性的缺失数据估计方法进行缺失数据估计的数学建模。最后,对警用无人系统在低空安全防范中的应用前景进行了展望。     

三维GIS模型的分层表示及可视化技术研究

在分析目前三维GIS建模策略的基础上,根据矿山地质三维数据的特征,提出了三维模型的分层表示策略和基于OpenGL的可视化技术。给定原始的分层数据,结合离散网络模型自动创建控制点之间的拓扑关系,由此建立三维实体的表面模型,加载模型内部属性数据,实现到三维实体模型的转换。然后利用OpenGL造型系统对上述模型进行渲染,进行纹理、光照、消隐、阴影等计算,从而生成高真实感的三维实体模型。最后开发了一套三维GIS仿真系统,并结合实证数据进行了仿真分析。     

带有不匹配干扰的二阶多自主体系统有限时间包容控制

针对多自主体系统群集运动问题,本文研究了带有不匹配干扰的二阶系统有限时间包容控制.运用现代控制理论,设计了非线性观测器,对系统未知状态和干扰进行估计.在状态估计的基础上,构建了基于干扰观测器的多自主体系统的协同控制算法.应用代数图论和齐次性理论等方法,分析了二阶多自主体系统有限时间包容控制.数据仿真中应用基于观测器的包容控制算法,使得系统的运动状态最终都收敛到由多个领导者所围成的目标区域中,验证了本文结果的有效性.     

SIMBASE: An economic justification tool using project-based simulation

This research endeavor is focused on the development of SIMBASE to support the construction contractor's decision-malting process regarding the implementation of automation technology into a construction process. SIMBASE is a project-based simulation model integrated with database system. It was developed in order to incorporate the Total Expected Profit (TEP) method. The TEP method, modified from the net present value method, is adopted to justify the automation technology from an economical perspective. SIMBASE simulates cash flows over the life cycle period by calculating total expected profit based on expected income from project bids and expected costs of the technology. Project-based simulation, when compared to activity-based simulation, means that all events in the simulation are generated at the project level, rather than simulating microscopic activities. Since construction activities are mainly comprised of discrete projects, TEP can be calculated on the basis of project bid income versus project cost. SIMBASE was applied to the drilled shaft foundation process for highway bridge construction in the Texas Gulf Coast region. Two cases of drilled shaft foundation processes were simulated in order to represent the characteristics of alternative technologies. The TEP for the selected alternative technology varied, depending on a geological conditions and assumed project bid winning ratio.     

基于圆柱坐标系的安全壳可视化方法

安全壳是核电工业中用于保护核反应堆运转的重要安全设备,对安全壳相关的测量数据或仿真数据进行可视化,有助于及时发现其中可能潜在的安全问题.根据安全壳的形状特征,提出一种基于圆柱坐标系的网格划分方法及物理量数据可视化表达方法.通过设定圆柱坐标系下的单一维度坐标,实现网格单元划分的横截面与纵剖面的直观显示.使用八叉树组织存储网格单元,有效地改善了存储性能,提升了网格单元查找速度.通过设定圆柱坐标系下的单个或多个维度坐标,实现了基于时间或空间变化的多种截线图、截面图的可视化显示.实验结果表明,该方法可实时显示安全壳的运转状况,有效地模拟安全壳运行的物理规律,确保核电站反应堆的安全.     

A high-order accurate numerical algorithm for three-dimensional transport prediction

The numerical solution of the three-dimensional pollutant transport equation is obtained with the method of fractional steps; advection is solved by the method of moments and diffusion by cubic splines. Topography and variable mesh spacing are accounted for with coordinate transformations. First estimate wind fields are obtained by interpolation to grid points surrounding specific data locations. Mass consistency is ensured by readjusting the three-dimensional wind field with a Sasaki variational technique. Numerical results agree with results obtained from analytical Gaussian plume relations for ideal conditions. The numerical model is used to simulate the transport of tritium released from the Savannah River Plant on 2 May, 1974. Predicted ground level air concentration 56 km from the release point is within 38% of the experimentally measured value.     

Numerical modeling of three-dimensional flow and pollutant dispersion around structures

This paper describes a numerical modeling approach that can be used to provide estimates of emissions at industrial sites. In particular the models presented are capable of simulating the wind flow and dispersion of airborne pollutants around surface-mounted structures such as buildings or building complexes. The calculational procedure in this approach consists of two sequential steps, namely: (i) prediction of the mean flow via a turbulent flow model; and (ii) employment of the calculated flow field to drive a particle-in-cell transport and diffusion model. A benchmark simulation is performed in which numerical results from the flow model are compared with other numerical models and with experimental data for flow over a backward-facing step. Results from three-dimensional simulations of flow and dispersion over a two-building complex are also presented.     

在通风条件下密闭空间漏气的对流扩散仿真

建立了密闭空间内的气体在通风条件下的泄漏对流扩散数学模型,介绍了其有限元模型,详细描述了该仿真系统的结构框架图,具体给出了密闭空间内的气体在通风条件下的泄漏对流扩散时的节点浓度曲线图和两个截面的浓度色图。仿真结果对于建立该密闭空间内的气体浓度安全监控系统具有重要的指导作用。     

基于OSG的混合系统三维仿真技术的研究与实现

在连续／离散混合系统的物流生产过程中,利用OSG（Open Scene Graph）开源软件包实现虚拟车间物流生产过程的三维仿真。为了开发一个性能良好的虚拟仿真系统,建立了合理的虚拟对象体系,解决了场景建模时的模型对象和三维仿真时的仿真对象的关系,使得整个运行过程效率更高。最后将离散事件与连续系统有效结合,在仿真时钟推进机制和基于消息的事件调度的控制下,实现了新的混合系统的三维仿真。     

LabVIEW在基于PCI控制卡的立体照片成像系统中的应用

本文介绍一种以PCI数据采集卡为核心的控制系统的设计，它以LabVIEW为仿真监测平台，以Visual C 设计上层软件控制系统，文中探讨了如何利用LabVIEW配合系统开发，监测在目标软件控制系统控制下PCI卡的输入输出信号，便捷，安全并可靠的实现一个以步进电机为主要控制对象的立体照片成像系统。     

基于高斯扩散模型的化工危险品泄露区域计算及其实现

化工危险品在生产储运过程中会引发泄漏扩散事故,对它的泄露扩散进行模拟,可以及时、准确、有效、直观地对事故过程的危险区域做出预测,并以此为依据制定相应的应急措施。以高斯扩散模型为核心,结合化工危险品数据库、地理信息系统GIS等现代计算机辅助技术对化工危险品扩散的短时间接触容许浓度范围、半致死浓度范围等指标进行科学的量化计算以及对泄漏事故进行技术模拟预测,并且成功的应用于实际项目中。     

On the development of an internetwork-centric defense for scanning worms

Studies of worm outbreaks have found that the speed of worm propagation makes manual intervention ineffective. Consequently, many automated containment mechanisms have been proposed to contain worm outbreaks before they grow out of control. These containment systems, however, only provide protection for hosts within networks that implement them. Such a containment strategy requires complete participation to protect all vulnerable hosts. Moreover, collaborative containment systems, where participants share alert data, face a tension between resilience to false alerts and quick reaction to worm outbreaks.This paper suggests an alternative approach where an autonomous system in an internetwork, such as the Internet, protects not only its local hosts, but also all hosts that route traffic through it, which we call internetwork-centric containment. Additionally, we propose a novel reputation-based alerting mechanism to provide fast dissemination of infection information while maintaining the fairness of the system. Through simulation studies, we show that the combination of internetwork-centric containment and reputation-based alerting is able to contain an extremely virulent worm with relatively little participation in the containment system. In comparison to other collaborative containment systems, ours provides better protection against worm outbreaks and resilience to false alerts.