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數(shù)字化仿真技術(shù)又稱數(shù)字化模擬技術(shù)，就是利用數(shù)字化技術(shù)組建虛擬系統(tǒng)模仿另一個(gè)真實(shí)系統(tǒng)的技術(shù)。在天氣預(yù)報(bào)、溫室效應(yīng)評(píng)估分析、模擬核試驗(yàn)、軍事訓(xùn)練和武器制造、交通訓(xùn)練與指揮、醫(yī)學(xué)虛擬現(xiàn)實(shí)手術(shù)培訓(xùn)、醫(yī)學(xué)虛擬現(xiàn)實(shí)手術(shù)培訓(xùn)、虛擬現(xiàn)實(shí)建筑物的展示、虛擬現(xiàn)實(shí)建筑物的展示、機(jī)電產(chǎn)品的虛擬制造與設(shè)計(jì)等領(lǐng)域得到應(yīng)用。山東大學(xué)數(shù)字化仿真分析團(tuán)隊(duì)為山東鋼鐵集團(tuán)有限公司、兗礦集團(tuán)有限公司、濟(jì)南二機(jī)床集團(tuán)有限公司、山東玲瓏輪胎股份有限公司等企業(yè)進(jìn)行過H型鋼軋制過程數(shù)字化仿真、皮帶運(yùn)輸機(jī)滾筒優(yōu)化設(shè)計(jì)、高速送料機(jī)器人軌跡優(yōu)化、輪胎花紋網(wǎng)格自動(dòng)化等實(shí)際應(yīng)用。

成果介紹物聯(lián)網(wǎng)感知層測(cè)試實(shí)驗(yàn)與評(píng)估系統(tǒng)是在863主題項(xiàng)目—物聯(lián)網(wǎng)安全感知關(guān)鍵技術(shù)及仿真驗(yàn)證平臺(tái)的資助下完成。仿真平臺(tái)為物聯(lián)網(wǎng)感知節(jié)點(diǎn)部署后的性能提供一個(gè)仿真測(cè)試和性能評(píng)估的環(huán)境，其特點(diǎn)是：不需要部署真實(shí)的感知節(jié)點(diǎn)。通過對(duì)物理信道的建模、無線信號(hào)特征建模、電源建模和通信環(huán)境建模，能夠最大限度模擬真實(shí)環(huán)境下的感知節(jié)點(diǎn)通信過程。仿真的結(jié)果是理論值，可以將感知層測(cè)試實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的數(shù)據(jù)作為系統(tǒng)的初始值，從而提高仿真的精度。其特點(diǎn)和指標(biāo)：（1）針對(duì)實(shí)際應(yīng)用環(huán)境配置參與通信的感知節(jié)點(diǎn)屬性和參數(shù)，即節(jié)點(diǎn)建模；（2）建模感知節(jié)點(diǎn)的電源模型；（3）根據(jù)用戶的需要選擇節(jié)點(diǎn)部署的方式，并可以對(duì)節(jié)點(diǎn)位置、屬性和參數(shù)進(jìn)行手動(dòng)調(diào)整；（4）能夠加載待測(cè)的通信協(xié)議；（5）能夠根據(jù)部署的拓?fù)鋱D產(chǎn)生用戶編程模板；（6）理論上，待測(cè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)量不設(shè)置上限，但隨著節(jié)點(diǎn)數(shù)量的增加，PC的處理時(shí)間將延長(zhǎng)；（7）能夠仿真無攻擊或攻擊情況下，網(wǎng)絡(luò)的吞吐量、丟包率、延時(shí)、數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠骄窂介L(zhǎng)度、平均能耗和網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展性等性能；（8）該平臺(tái)不受具體應(yīng)用的限制。技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)及參數(shù)技術(shù)原理：針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)感知層設(shè)備規(guī)模龐大，部署費(fèi)時(shí)費(fèi)力，以及部署前很難評(píng)估系統(tǒng)性能，部署后加載的協(xié)議一旦不符合要求，重新加載成本巨大的問題，研發(fā)了該平臺(tái)。該成果的主要?jiǎng)?chuàng)新性體現(xiàn)在感知設(shè)備和環(huán)境等物理特征建模、測(cè)試內(nèi)容和方法、仿真過程和結(jié)果的可視化顯示等方面，使得開發(fā)的系統(tǒng)簡(jiǎn)單、易用，測(cè)試過程清晰、透明，測(cè)試結(jié)果可以分類比較。（1）在感知設(shè)備和環(huán)境等物理特征建模方面 該項(xiàng)目在感知設(shè)備部署環(huán)境方面，分別對(duì)室內(nèi)環(huán)境和室外環(huán)境進(jìn)行建模。針對(duì)室外環(huán)境，該團(tuán)隊(duì)主要考慮自由空間的情況下，根據(jù)設(shè)備部署在平坦區(qū)域和非平坦區(qū)域的不同進(jìn)行建模；針對(duì)室內(nèi)環(huán)境，該團(tuán)隊(duì)主要根據(jù)多徑效應(yīng)、視距是否阻擋以及不同建筑材料（包括：混凝土墻、混領(lǐng)土樓板、天花板管道、金屬樓梯、厚玻璃、木門和隔墻等）對(duì)信號(hào)衰減的影響進(jìn)行建模。在電源建模方面，主要是根據(jù)不同廠家的5號(hào)電池的放電曲線進(jìn)行建模，由其放電電流、放電電壓和持續(xù)時(shí)間來確定電源的剩余電量。在芯片建模方面，根據(jù)不同的芯片類型，建模發(fā)射功率、接收靈敏度、RSSI、發(fā)送速率、工作電流和最小工作電壓等主要參數(shù)。（2）在感知層的測(cè)試內(nèi)容和方法方面該平臺(tái)主要針對(duì)感知層需要評(píng)價(jià)的性能，如：吞吐量、丟包率、延時(shí)、平均路徑長(zhǎng)度、能耗和連通度等，設(shè)計(jì)了其測(cè)試方法，新增待測(cè)性能可以通過組件的方式擴(kuò)展。為了實(shí)現(xiàn)相關(guān)性能測(cè)試，首先需要選擇設(shè)備類型和部署場(chǎng)景，如圖1和圖2所示。然后進(jìn)行部署，部署完成后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生5類文件，即：.ned文件，定義了感知設(shè)備部署后的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如圖3所示；.msg文件，定義了感知設(shè)備之間的通信規(guī)則，用戶可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行修改和自定義；.ini文件，設(shè)備一旦部署完成后，其id號(hào)和位置坐標(biāo)將記錄在該文件中，設(shè)備移動(dòng)后，該文件對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)值將自動(dòng)更新；.h和.cc文件，即用戶待測(cè)協(xié)議的源文件。一旦感知設(shè)備部署完成，平臺(tái)自動(dòng)產(chǎn)生這5類文件的初始框架，用戶只需要寫入待測(cè)協(xié)議的具體代碼，經(jīng)編譯器編譯后，即可進(jìn)入測(cè)試環(huán)節(jié)。具體協(xié)議的代碼可根據(jù)該項(xiàng)目組編寫的編程指南開發(fā)，其開發(fā)環(huán)境與C語(yǔ)言的開發(fā)環(huán)境類似，方便易用。（3）在仿真過程和結(jié)果的可視化顯示方面一旦待測(cè)協(xié)議編譯完成，平臺(tái)即可開始相關(guān)的測(cè)試，此時(shí)，用戶可以根據(jù)需要?jiǎng)討B(tài)選擇不同的參數(shù)，進(jìn)行測(cè)試。開始測(cè)試時(shí)，平臺(tái)將同步顯示協(xié)議的通信過程，如圖5所示。根據(jù)仿真測(cè)試結(jié)果，不同的協(xié)議可以進(jìn)行性能對(duì)比，如圖4所示為不同協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)平均能耗對(duì)比。該平臺(tái)可以在無攻擊和無安全機(jī)制、無攻擊和有安全機(jī)制、有攻擊和無安全機(jī)制、有攻擊和有安全機(jī)制等四種情況下，評(píng)估感知層網(wǎng)絡(luò)的性能，并將它們的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。國(guó)內(nèi)外同類技術(shù)對(duì)比：國(guó)際上類似的仿真工具有十種左右，如：TOSSIM，OpenNet，NS2和OMNET等，都是針對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)開發(fā)，不能仿真技術(shù)體制不同的感知設(shè)備，沒有對(duì)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)和環(huán)境等物理特征建模，而且無法接入實(shí)體設(shè)備，無法進(jìn)行虛實(shí)結(jié)合的仿真測(cè)試。即使有些工具可以仿真感知層網(wǎng)路，如：TOSSIM，但是只提供TinyOS傳感網(wǎng)絡(luò)的仿真環(huán)境，無法仿真系統(tǒng)的安全性能，無法動(dòng)態(tài)添加安全策略和安全模型。而NS2、OpenNet和OMNET雖然可以仿真安全協(xié)議，但使用復(fù)雜，不易掌握，無法進(jìn)行多安全機(jī)制對(duì)比，無法接入實(shí)體設(shè)備。而且，它們仿真的物理層是理想狀態(tài)，造成仿真結(jié)果與實(shí)際存在較大的差異。

成果簡(jiǎn)介：生產(chǎn)線仿真是生產(chǎn)線設(shè)計(jì)規(guī)劃中全面分析系統(tǒng)的有效和不可缺少的重要工具。通過生產(chǎn)線設(shè)計(jì)規(guī)劃、控制調(diào)度以及仿真建模等技術(shù)的研究，建立一個(gè)集設(shè)計(jì)規(guī)劃、生產(chǎn)調(diào)度、仿真與優(yōu)化為一體的生產(chǎn)線集成設(shè)計(jì)規(guī)劃系統(tǒng)。使用戶在設(shè)計(jì)規(guī)劃階段就可以對(duì)生產(chǎn)線的靜、動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行充分的預(yù)測(cè)、比較和論證各種方案，并對(duì)出現(xiàn)的問題提出合理的解決方案。從而確實(shí)有效地協(xié)調(diào)生產(chǎn)線從設(shè)計(jì)規(guī)劃到實(shí)際運(yùn)行各個(gè)階段的關(guān)系。系統(tǒng)的主要功能包括：能夠并行地確定生產(chǎn)線系統(tǒng)的規(guī)模、構(gòu)成和布局；能實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)布局和作業(yè)計(jì)劃調(diào)度進(jìn)行仿真，驗(yàn)證設(shè)計(jì)方

成果簡(jiǎn)介：星載SAR數(shù)字仿真和地面驗(yàn)證系統(tǒng)包括總體參數(shù)與分析、回波模擬、數(shù)據(jù)壓縮與成像算法、圖像評(píng)估、非理想因素等模塊。該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)多種工作模式、多種極化方式的下的總體參數(shù)設(shè)計(jì)、多工作模式設(shè)計(jì)與優(yōu)化、參數(shù)復(fù)核復(fù)算與成像仿真驗(yàn)證等功能，并能夠定量分析軌道攝動(dòng)、地球自轉(zhuǎn)、大氣傳輸路徑、衛(wèi)星平臺(tái)誤差、姿態(tài)誤差、極化耦合、天線形變和天線展開誤差等非理想因素對(duì)SAR成像及應(yīng)用的影響。此外，該軟件可支持大運(yùn)算量，并具有良好的可擴(kuò)展性。 項(xiàng)目來源：橫向項(xiàng)目 技術(shù)領(lǐng)域：地球觀測(cè)與導(dǎo)航

本成果在研究人（駕駛員）的認(rèn)知特性基礎(chǔ)上，利用虛擬現(xiàn)實(shí)手段和機(jī)電系統(tǒng)集成控制技術(shù)，通過虛擬場(chǎng)景構(gòu)建、顯示界面開發(fā)及數(shù)據(jù)通信集成，實(shí)現(xiàn)了沉浸式虛擬交互（駕駛）仿真，在仿真過程中可實(shí)時(shí)采集分析人（駕駛員）的生理心理指標(biāo)參數(shù)，再經(jīng)過具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的科學(xué)數(shù)據(jù)處理技術(shù)之后，可有效表征不同情境下人（駕駛員）的行為績(jī)效。

量子照明雷達(dá)是新興的研究方向，是量子信息技術(shù)與雷達(dá)技術(shù)相結(jié)合的新興產(chǎn)物。而量子信息技術(shù)又是古老的量子力學(xué)與信息技術(shù)相結(jié)合的交叉學(xué)科，不少研究者因晦澀的量子力學(xué)而望而卻步。為了降低量子照明雷達(dá)的神秘感，打破抽象壁壘，我們創(chuàng)造性地發(fā)展了量子照明雷達(dá)的高效仿真技術(shù)，對(duì)于未來實(shí)現(xiàn)量子雷達(dá)的普及與推廣具有重要意義。 截止目前，尚未見到關(guān)于量子照明雷達(dá)仿真平臺(tái)的相關(guān)報(bào)道。而該成果基于MATLAB這一易于上手的計(jì)算機(jī)數(shù)值平臺(tái)，溝通了抽象的量子力學(xué)與具體的量子目標(biāo)探測(cè)之間的橋梁，具有創(chuàng)新性和國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的技術(shù)先進(jìn)性。 經(jīng)過近五年的研究和近兩年教學(xué)實(shí)踐的檢驗(yàn)，該成果不斷豐富和完善，通過可視化的工作界面，可以給出量子信號(hào)源的關(guān)鍵物理參數(shù)分析、量子態(tài)演化過程、多份量子態(tài)條件下量子照明雷達(dá)的虛警概率分析等多個(gè)方面的圖形化界面，具有較強(qiáng)的推廣應(yīng)用價(jià)值。鑒于量子雷達(dá)技術(shù)是未來新體制雷達(dá)的重要技術(shù)途徑之一，本成果將有望在空間、水下目標(biāo)探測(cè)方面取得應(yīng)用，市場(chǎng)應(yīng)前景廣闊。截止到目前，該成果已經(jīng)應(yīng)用于高年級(jí)本科生的培養(yǎng)與實(shí)訓(xùn)和北京某研究所的新體制目標(biāo)探測(cè)項(xiàng)目研發(fā)中。

成果簡(jiǎn)介近年來， 應(yīng)用黏性多相流理論、 空化模型和湍流理論進(jìn)行包括空泡在內(nèi)的各種流場(chǎng)的數(shù)值研究已有很多發(fā)展。已經(jīng)利用基于非穩(wěn)態(tài) N-S 方程的混合多相流理論和滑動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)成功預(yù)報(bào)螺旋槳等流場(chǎng)周圍流場(chǎng)壓力等參數(shù)以及螺旋槳空泡。 尾流場(chǎng)壓力、 速度和片空化的數(shù)值預(yù)報(bào)結(jié)果與相關(guān)實(shí)驗(yàn)相比基本吻合， 反映了流場(chǎng)特征變化。 下圖是空化數(shù)值模擬及實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

項(xiàng)目的背景及目的 本軟件是MEMS器件的設(shè)計(jì)人員的輔助工具，通過該軟件設(shè)計(jì)人員可以在實(shí)際生產(chǎn)之前提前預(yù)覽到所設(shè)計(jì)器件的三維幾何形狀，如果不符合要求可以進(jìn)行重新設(shè)計(jì)或者對(duì)原來設(shè)計(jì)進(jìn)行修改。這樣可以大大的降低設(shè)計(jì)的成本和時(shí)間，為MEMS設(shè)計(jì)人員提供較為感性的認(rèn)識(shí)。 技術(shù)原理與工藝流程 基于體積圖形學(xué)的MEMS工藝仿真系統(tǒng)需要結(jié)合體積圖形學(xué)和專家系統(tǒng)以及物理模型，最終實(shí)現(xiàn)MEMS典型工藝的真實(shí)模

? 本平臺(tái)基于高層分布式仿真體系結(jié)構(gòu)HLA和網(wǎng)格技術(shù)構(gòu)建，在系統(tǒng)建模、仿真、數(shù)據(jù)分析和可視化等方面提供平臺(tái)級(jí)支持。目的是為了解決現(xiàn)有的仿真軟件通用性差、不能靈活應(yīng)用的問題，為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)級(jí)的仿真，提出一種基于HLA的仿真軟件交互方法。本技術(shù)通過將具有不同仿真功能的專業(yè)仿真軟件進(jìn)行整合配置，對(duì)各個(gè)專業(yè)軟件輸入輸出接口進(jìn)行分析和調(diào)用，并對(duì)仿真流程進(jìn)行設(shè)計(jì)與控制，最終實(shí)現(xiàn)一個(gè)具有一體化仿真功能的、可供二次開發(fā)的仿真系統(tǒng)。該技術(shù)目前已經(jīng)獲得“一種基于HLA的仿真軟件交互方法”國(guó)家發(fā)明專利授權(quán)。