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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)模仿另一個真實系統(tǒng)的技術(shù)。在天氣預(yù)報、溫室效應(yīng)評估分析、模擬核試驗、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)實手術(shù)培訓(xùn)、醫(yī)學(xué)虛擬現(xiàn)實手術(shù)培訓(xùn)、虛擬現(xiàn)實建筑物的展示、虛擬現(xiàn)實建筑物的展示、機(jī)電產(chǎn)品的虛擬制造與設(shè)計等領(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、高速送料機(jī)器人軌跡優(yōu)化、輪胎花紋網(wǎng)格自動化等實際應(yīng)用。

成果介紹物聯(lián)網(wǎng)感知層測試實驗與評估系統(tǒng)是在863主題項目—物聯(lián)網(wǎng)安全感知關(guān)鍵技術(shù)及仿真驗證平臺的資助下完成。仿真平臺為物聯(lián)網(wǎng)感知節(jié)點(diǎn)部署后的性能提供一個仿真測試和性能評估的環(huán)境，其特點(diǎn)是：不需要部署真實的感知節(jié)點(diǎn)。通過對物理信道的建模、無線信號特征建模、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，可以將感知層測試實驗平臺的數(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）針對實際應(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，并可以對節(jié)點(diǎn)位置、屬性和參數(shù)進(jìn)行手動調(diào)整；（4）能夠加載待測的通信協(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的處理時間將延長；（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、數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠骄窂介L度、平均能耗和網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展性等性能；（8）該平臺不受具體應(yīng)用的限制。技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)及參數(shù)技術(shù)原理：針對物聯(lián)網(wǎng)感知層設(shè)備規(guī)模龐大，部署費(fèi)時費(fèi)力，以及部署前很難評估系統(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。該成果的主要創(chuàng)新性體現(xiàn)在感知設(shè)備和環(huán)境等物理特征建模、測試內(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)簡單、易用，測試過程清晰、透明，測試結(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 該項目在感知設(shè)備部署環(huán)境方面，分別對室內(nèi)環(huán)境和室外環(huán)境進(jìn)行建模。針對室外環(huán)境，該團(tuán)隊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；針對室內(nèi)環(huán)境，該團(tuán)隊主要根據(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）對信號衰減的影響進(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）在感知層的測試內(nèi)容和方法方面該平臺主要針對感知層需要評價的性能，如：吞吐量、丟包率、延時、平均路徑長度、能耗和連通度等，設(shè)計了其測試方法，新增待測性能可以通過組件的方式擴(kuò)展。為了實現(xiàn)相關(guān)性能測試，首先需要選擇設(shè)備類型和部署場景，如圖1和圖2所示。然后進(jìn)行部署，部署完成后，系統(tǒng)會自動產(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號和位置坐標(biāo)將記錄在該文件中，設(shè)備移動后，該文件對應(yīng)的坐標(biāo)值將自動更新；.h和.cc文件，即用戶待測協(xié)議的源文件。一旦感知設(shè)備部署完成，平臺自動產(chǎn)生這5類文件的初始框架，用戶只需要寫入待測協(xié)議的具體代碼，經(jīng)編譯器編譯后，即可進(jìn)入測試環(huán)節(jié)。具體協(xié)議的代碼可根據(jù)該項目組編寫的編程指南開發(fā)，其開發(fā)環(huán)境與C語言的開發(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協(xié)議編譯完成，平臺即可開始相關(guān)的測試，此時，用戶可以根據(jù)需要動態(tài)選擇不同的參數(shù)，進(jìn)行測試。開始測試時，平臺將同步顯示協(xié)議的通信過程，如圖5所示。根據(jù)仿真測試結(jié)果，不同的協(xié)議可以進(jìn)行性能對比，如圖4所示為不同協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)平均能耗對比。該平臺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，評估感知層網(wǎng)絡(luò)的性能，并將它們的測試結(jié)果進(jìn)行對比分析。國內(nèi)外同類技術(shù)對比：國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，而且無法接入實體設(shè)備，無法進(jìn)行虛實結(jié)合的仿真測試。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)制對比，無法接入實體設(shè)備。而且，它們仿真的物理層是理想狀態(tài)，造成仿真結(jié)果與實際存在較大的差異。

成果簡介：生產(chǎn)線仿真是生產(chǎn)線設(shè)計規(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，建立一個集設(shè)計規(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)計規(guī)劃系統(tǒng)。使用戶在設(shè)計規(guī)劃階段就可以對生產(chǎn)線的靜、動態(tài)性能進(jìn)行充分的預(yù)測、比較和論證各種方案，并對出現(xiàn)的問題提出合理的解決方案。從而確實有效地協(xié)調(diào)生產(chǎn)線從設(shè)計規(guī)劃到實際運(yùn)行各個階段的關(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；能實現(xiàn)對生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)布局和作業(yè)計劃調(diào)度進(jìn)行仿真，驗證設(shè)計方

成果簡介：星載SAR數(shù)字仿真和地面驗證系統(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、多工作模式設(shè)計與優(yōu)化、參數(shù)復(fù)核復(fù)算與成像仿真驗證等功能，并能夠定量分析軌道攝動、地球自轉(zhuǎn)、大氣傳輸路徑、衛(wèi)星平臺誤差、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。 項目來源：橫向項目 技術(shù)領(lǐng)域：地球觀測與導(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)實手段和機(jī)電系統(tǒng)集成控制技術(shù)，通過虛擬場景構(gòu)建、顯示界面開發(fā)及數(shù)據(jù)通信集成，實現(xiàn)了沉浸式虛擬交互（駕駛）仿真，在仿真過程中可實時采集分析人（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)，對于未來實現(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)仿真平臺的相關(guān)報道。而該成果基于MATLAB這一易于上手的計算機(jī)數(shù)值平臺，溝通了抽象的量子力學(xué)與具體的量子目標(biāo)探測之間的橋梁，具有創(chuàng)新性和國內(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)實踐的檢驗，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方面的圖形化界面，具有較強(qiáng)的推廣應(yīng)用價值。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)探測方面取得應(yīng)用，市場應(yīng)前景廣闊。截止到目前，該成果已經(jīng)應(yīng)用于高年級本科生的培養(yǎng)與實訓(xùn)和北京某研究所的新體制目標(biāo)探測項目研發(fā)中。

成果簡介近年來， 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網(wǎng)格技術(shù)成功預(yù)報螺旋槳等流場周圍流場壓力等參數(shù)以及螺旋槳空泡。 尾流場壓力、 速度和片空化的數(shù)值預(yù)報結(jié)果與相關(guān)實驗相比基本吻合， 反映了流場特征變化。 下圖是空化數(shù)值模擬及實驗結(jié)果。

項目的背景及目的 本軟件是MEMS器件的設(shè)計人員的輔助工具，通過該軟件設(shè)計人員可以在實際生產(chǎn)之前提前預(yù)覽到所設(shè)計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)計或者對原來設(shè)計進(jìn)行修改。這樣可以大大的降低設(shè)計的成本和時間，為MEMS設(shè)計人員提供較為感性的認(rèn)識。 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，最終實現(xiàn)MEMS典型工藝的真實模

一、項目進(jìn)展 創(chuàng)意計劃階段 二、負(fù)責(zé)人及成員 姓名 學(xué)院/所學(xué)專業(yè) 入學(xué)/畢業(yè)時間 王鐘文 成都理工大學(xué)環(huán)境與土木工程學(xué)院/土木工程 2018/2021 章治海 信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院/電子信息工程 2014/2018 周良坤 成都理工大學(xué)環(huán)境與土木工程學(xué)院/土木工程 2019/2022 徐青松 成都理工大學(xué)環(huán)境與土木工程學(xué)院/土木工程 2014/2018 黃畇坤 成都理工大學(xué)環(huán)境與土木工程學(xué)院/地質(zhì)工程 2017/2020 陳  希 成都理工大學(xué)環(huán)境與土木工程學(xué)院/地下水科學(xué)與工程 2015/2019 三、指導(dǎo)教師 姓名 學(xué)院/所學(xué)專業(yè) 職務(wù)/職稱 研究方向 王東坡 成都理工大學(xué)環(huán)境與土木工程學(xué)院/巖土工程 巖土工程教研室主任/教授 山地災(zāi)害減災(zāi)與重大工程安全防控；山地崩塌滾石災(zāi)害形成機(jī)理及防治；地質(zhì)災(zāi)害沖擊動力學(xué)；地質(zhì)災(zāi)害綜合防災(zāi)減災(zāi)新技術(shù)新方法研究。 裴向軍 成都理工大學(xué)生態(tài)環(huán)境學(xué)院/地質(zhì)工程 生態(tài)環(huán)境學(xué)院院長/教授 強(qiáng)震大型滑坡觸發(fā)效應(yīng)和致災(zāi)機(jī)理研究；地質(zhì)脆弱帶地質(zhì)災(zāi)害防治與巖土體加固；地質(zhì)環(huán)境脆弱區(qū)生態(tài)修復(fù)。 歐陽朝軍 中國科學(xué)院、水利部成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所/工程力學(xué)和計算機(jī) 實驗室主任/研究員 滑坡、泥石流災(zāi)害動力學(xué)模型和數(shù)值模擬研究；計算流體力學(xué)、離散元、人工智能、InSAR等數(shù)值方法的編程和算法研究。 楊曉軒 成都理工大學(xué)環(huán)境與土木工程學(xué)院 — 校企科技成果轉(zhuǎn)化方向 四、項目簡介 我國國土約75%為山地，崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)。伴隨國家“西部大開發(fā)”及“一帶一路”建設(shè)的實施，山區(qū)已成為梯級水電、鐵路公路、油氣管線等重大基礎(chǔ)設(shè)施與工程的高密度區(qū)。然而，廣泛發(fā)育在山區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害已成為其主要危害因素之一。 凡是山區(qū)工程建設(shè)，都必須開展勘察評估工作，由于路橋交通等工程項目的快速發(fā)展，地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)勘測評估及路橋營運(yùn)工作尤為重要，而該行業(yè)目前主要以傳統(tǒng)勘測方法為主，存在危險性高、效率低、潛在隱患點(diǎn)判識不準(zhǔn)等痛點(diǎn)問題。我國地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險評估也大多以定性分析為主，存在效率低、災(zāi)害類別不全、適用場景單一等問題。 在此背景下，團(tuán)隊開展了基于大數(shù)據(jù)的“空、天、地”一體化多源災(zāi)情信息數(shù)據(jù)的協(xié)同處理和關(guān)鍵數(shù)據(jù)提取技術(shù)研發(fā)，突破地質(zhì)災(zāi)害基礎(chǔ)數(shù)據(jù)快速獲取難題；研發(fā)構(gòu)建了國內(nèi)第一套具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)地質(zhì)災(zāi)害快速模擬技術(shù)和仿真平臺，進(jìn)行高精度圖件、地質(zhì)信息繪制及定量地災(zāi)評估等工作。 已取得相關(guān)軟著20余項、專利20余項，已得到來自同濟(jì)大學(xué)、中國地質(zhì)大學(xué)及西南交通大學(xué)等近百所大學(xué)、上千位科研工作者的使用并反饋中，并與中國中鐵集團(tuán)、中國交通建設(shè)集團(tuán)等20余家大型單位已完成百余例大型地質(zhì)災(zāi)害工程及科研項目。