面向控制的城市交通网络宏观动态模型

针对城市道路交通流非线性、不确定性和模糊性特点，提出了面向控制应用的城市交通网络宏观动态离散模型. 基于大系统分解 协调理论，把整个城市道路大交通网络分为城市区域、城市快速公路、城市区域 城市快速公路3个子 系统，分别建立了它们的宏观动态模型，并分析了这3个子系统模型之间的相互关系.对杭州市中心区域的实际交通流数 据进行了仿真研究，结果表明该交通流模型较好地反映了城市路网的交通流信息，可以作为城市交通控制系统分析和设 计的有力工具.     

城市交通短时交通信息自适应遗传预测方法

目的 根据交通流特性,建立短时交通信息预测模型,预测短时交通信息.方法 在大规模、时变路网中,采用遗传算法进行短时交通信息的预测,建立了一种基于自适应遗传算法的短时交通信息预测模型,给出了相应的自适应遗传和变异算子,提出了适用于交通信息预测的模型评价指标.结果 仿真试验表明自适应遗传算法短时交通流预测模型可以满足大规模路网中交通信息预测的准确性、实时性和快速性要求.结论 采用自适应遗传算法进行交通信息预测优于基本遗传算法.     

一种基于最大Lyapunov指数奇异分解的并行挖掘算法

针对当前大数据挖掘并行计算采用多元线性回归分析方法导致的计算开销过大、挖掘准确度不高等问题,提出了一种基于最大Lyapunov指数奇异分解的大数据挖掘并行计算方法.该方法对大数据信息流进行高维相空间重构和QR分解,计算大数据流模型的最大Lyapunove指数谱,基于微积分极值理论构建大数据的Lyapunove指数谱的网格分布矩阵,采用奇异值分解方法对参与运算的大数据特征向量矩阵行分解,将大规模的数据挖掘计算问题变为一系列小规模的并行计算问题,实现了大数据挖掘中并行算法的改进.测试结果表明,采用该方法进行大数据挖掘的计算时间较短、内存开销较小、准确度高.     

基于改进Newman算法的动态控制子区划分

为了优化现有控制子区划分方法,以区域协调控制为目标,提出基于改进的Newman社团快速划分的动态子区划分方法. 综合考虑路网中相邻交叉口之间的距离、交通流量、行程时间、车流离散特性、信号周期和路段交通流密度等因素,定量分析交叉口关联性;分别计算相邻交叉口的流量关联系数、信号周期关联系数和路段交通流密度关联系数,建立相邻交叉口的总关联度模型;对传统Newman算法进行改进,引入交叉口关联度,依据不同交通特性对区域路网进行动态子区划分;选取实际区域路网,进行模型验证分析. 结果表明：Newman算法子区划分结果不能随着交通特性的改变而改变;与之相比,所提出模型的子区划分结果更加细致,更加符合实际交通流特性,且可以依据不同时段交通特性实现动态子区划分,可以为信号控制方案制定提供良好基础.     

任意四边形网格上G1/C2连续B样条曲面的构造

针对经过四边形划分的点云或网格模型,提出了在呈任意拓扑四边形的网格上构造光滑拼接曲面片的算法.首先生成原始模型上的四边形曲线网格,且对每个四边形区域,由边界曲线和内部数据点拟合生成B样条曲面,在得到G0连续的曲面片网格后,采用了一种跨界导矢矫正方法,使相连的两张曲面片在正则边界上保持C2连续,非正则边界上保持近似的G1连续.实验表明,该算法速度快,适用性强,对四边形网格的拓扑结构没有限制;在重建的曲面片具有较好的连续性,同时保持了模型的几何特征,能满足工程实际需要.     

基于多线程的不确定移动对象连续k近邻查询

针对不确定数据下的大规模连续k近邻查询请求,基于不确定移动对象连续k近邻查询的Rate方法,提出高效的基于多核多线程的并行查询处理框架.根据查询对象的运动速度与相对位置确定查询请求间是否采用查询复用,确定查询复用时的距离边界.提出密度网格扩展的多线程数据分发方法,解决了负载均衡问题,将空间位置相邻的查询请求划分到同一线程,提高查询复用率.通过多线程间的内存共享机制,对计算过的移动对象的预测区域实现计算复用.在大规模交通数据集上验证了所提算法的有效性与查询性能,相比传统的Rate方法,所提并行算法的加速比可达37.     

高计算密度仿真任务的分解与负载均衡

从分布式仿真技术的发展需求出发,论述了将网格技术引入仿真领域,从而构建分布式仿真网格平台的必要性,对仿真网格的原型系统设计的框架进行了说明,并且提出了基于网格资源分配和管理服务GRAM,以实现高计算密度仿真任务的分解与负载均衡的方法.     

基于Colpitts振荡器模型的网格涡卷混沌系统

为了在3阶Colpitts振荡器模型框架下获得网格涡卷混沌吸引子,基于混沌吸引子形成机理,提出了通过引入2个单位锯齿波函数改造模型方程生成网格涡卷混沌系统的方法,使改造后的3维系统形成网格分布的指数2平衡点,从而获得了(2M+1)×(2N+1)网格涡卷混沌吸引子.采用常规的动力学分析方法,研究了该系统的动力学特性,并作离散化处理后基于微控制器进行了数字电路实现和相应的实验验证,实验输出与数值仿真结果一致,由此说明了在Colpitts振荡器模型框架下生成网格涡卷混沌吸引子的可行性和实现性.     

采用动态缓冲池的SOAP并行通信模型

为了提高simple object access protocol（ SOAP）的通信性能,有效地支持多机群网格上的并行计算,提出了SOAP并行通信模型．利用并发数据流、动态缓冲池技术、压缩编码技术和并行流水机制,通过内存储器实现了通信资源和计算资源的并行运行．描述了模型的主要部件、体系结构和通信过程．分析和实验表明,该模型具有良好的通信效率并可有效支持并行计算,能满足网格并行计算的需求．     

基于网格计算的分布式并行计算与仿真技术

介绍了网格的体系结构及网格计算工具包SUN Grid Engine,并开发了一种基于网格计算的分布式并行计算与仿真系统的原型,讨论了该系统的框架结构和系统配置.在此基础上,进行了有限元分析的并行计算与仿真试验.结果表明,运用网格计算技术可以极大的提高并行计算与仿真系统的计算能力.     

High performance parallel computing of large eddy simulation of the flow in a curved duct with square cross section

Large eddy simulation(LES) cooperated with a high performance parallel computing method is applied to simulate the flow in a curved duct with square cross section in the paper. The method consists of parallel domain decomposition of grids, creation of virtual diagonal bordered matrix, assembling of boundary matrix, parallel LDL^T decomposition, parallel solving of Poisson Equation, parallel estimation of convergence and so on. The parallel computing method can solve the problems that are difficult to solve using traditional serial compuling. Furthermore, existing microcnmputers can be fnlly used to resolve some large-scale problems of complex turbulent flow.     

Splitting extrapolation based on domain decomposition for finite element approximations

Splitting extrapolation based on domain decomposition for finite element approximations is a new technique for solving large scale scientific and engineering problems in parallel. By means of domain decomposition, a large scale multidimensional problem is turned to many discrete problems involving several grid parameters The multi-variate asymptotic expansions of finite element errors on independent grid parameters are proved for linear and nonlin ear second order elliptic equations as well as eigenvalue problems. Therefore after solving smaller problems with similar sizes in parallel, a global fine grid approximation with higher accuracy is computed by the splitting extrapolation method.     

城市交通网络的混杂Petri网建模

针对城市交通网络中的动态车流具有连续时间特性而动态信号灯具有离散事件特性的情况, 采用混杂Petri网建立了一个四相位信号交叉口模型，该模型包含了城市交通网络中的连续车流动态和离散信号灯动态.在此基础上分析了交叉口各个方向的输入、输出车流动态，并与四相位信号交叉口的物理模型相对比，结果表明该混杂Petri网模型能够较好地描述城市交通网络的混杂特性.仿真结果表明了混杂Petri网模型的有效性.     

一种随机车流与桥梁耦合振动的分析方法

为提高随机车流作用下桥梁结构动力行为仿真分析的计算效率,提出一种时变维度的随机车流与桥梁耦合振动分析方法.联合模态综合技术和整体分析法建立了车桥耦合振动方程.通过对随机车流过桥过程的动态判别,进行车桥运动方程维度的时变更新,并提出了过程分析数据的动态存贮与提取算法.详细阐述了所提分析方法的总体框架和具体实现步骤.工程实例分析结果表明,在满足相对误差小于3.5%条件下,所提出的分析方法计算用时仅为传统整体分析法的14.8%,与分离迭代方法基本相同.所提出的分析方法具有较高的计算效率和分析精度,可用于相关研究和工程实际中的随机车流与桥梁耦合振动仿真分析.     

基于CNN-ResNet-LSTM模型的城市短时交通流量预测算法

针对交通流量特性和外部因素对交通流量预测结果的影响,提出了一种对城市短时交通流量预测的模型CNN-ResNet-LSTM,将卷积神经网络（CNN）、残差神经单元（ResNet）和长短期记忆循环神经网络（LSTM）集成到一个端到端的网络框架.利用卷积神经网络来捕获城市区域间交通流量的局部空间特征,并在卷积神经网络中加入多个残差神经单元来加深网络深度,可提高预测的准确性;利用长短期记忆循环神经网络来捕获交通流量数据的时间特征;利用相应的权重将2个网络的输出结果融合,得到通过轨迹数据预测的结果;最后与外部因素融合,得到城市区域的交通流量预测值.用北京市轨迹交通数据对该模型进行验证,CNN-ResNet-LSTM模型不仅在准确率方面比传统模型高,而且在保证预测准确率的情况下,模型使用的参数也少.     

行车规则对十字路口交通流的影响

建立了由两个单车道构成的单个十字路口交通流模型,其中一条东向车道的车子最大速度为2,另一条北向车道的车子最大速度为1.在周期边界条件下,系统中的两条车道按无信号灯管制下并行更新,用元胞自动机确定性FI模型进行了模拟.模拟的结果表明:东向车道上车子的流量分布分为三种情况;和文献\[8\]相比,流量分布更为复杂;可见,模型中不同的行车规则对十字路口交通流有着重要影响.     

Parallel computing strategy for the simulation of particulate flows with immersed boundary method

A parallel computing strategy for the simulation of particulate flows with immersed boundary technique is proposed. This strategy can deal with the coupling between fluid and particle easily when particle crosses the boundaries of sub-domains which are decomposed from original computational domain. And a two-dimensional circular particle settling in a closed rectangular domain is simulated with the parallel technique and immersed boundary method to validate the parallel efficiency. Supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 50506027, 50736006, and 50776080)     

两种约束构形对激光推力器推进性能的影响

针对大气吸气模式环聚焦喷管无推力壁的激光推力器模型,首次提出对其内部等离子体流场进行约束,给出绕流约束和平行约束2种构形;使用高分辨率的差分方法,结合分区计算,在来流马赫数为5的条件下,分别模拟了基本构形和约束构形的定常流场,以及激光诱导的高温等离子体流场的波系演化过程,计算和比较了推力和冲量耦合系数;基本构形流场的演化规律以及冲量耦合系数的计算结果与文献吻合得很好,结果表明:喷管无推力壁时,绕流约束和平行约束对于推进性能影响不很明显,需设计新的约束构形并验证。     

含时空扰动的一个城市交通流离散模型

交通流问题是当今社会正面临的一个严峻问题,对交通流问题的研究有着重要的现实意义.根据车辆跟驰模型和流体动力学模型的建模思想,采用宏观和微观相结合的方法,建立了一个含时空扰动因子的城市交通流离散模型.同时,设计了2个有红绿灯路口的交通流算例,并将所建立的模型应用于该算例的数值模拟,结果表明:所建立的模型能够较好地模拟实际交通流的许多重要的基本特征.