系统仿真学报

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1. 基于3D激光雷达的水面无人艇靠泊参数估计

王海超, 尹勇, 景乾峰, 丛琳

系统仿真学报 2024, 36 (8): 1737-1748. DOI: 10.16182/j.issn1004731x.joss.24-0262

摘要（6733）

HTML （2540）

PDF（pc）（4470KB）（2526）

为准确地估计靠泊参数，提出了一种基于艇载3D激光雷达的靠泊参数估计方法。该方法包括2个主要模块：无人艇位姿估计和靠泊状态估计。无人艇位姿估计模块采用点云预处理算法对原始点云进行降采样并滤除异常值，利用点云配准算法实现了无人艇靠泊过程中的位姿估计。靠泊状态估计模块通过MSAC算法提取泊位边界信息，并基于此信息计算靠泊参数。实验结果表明：该算法所得无人艇位姿信息和靠泊参数信息均与实际相符，平均靠泊距离误差小于0.023 m，平均角度误差小于0.26°，验证了该靠泊参数估计算法的准确性和合理性。

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2. 航天装备体系化仿真发展的思考

包为民, 祁振强

系统仿真学报 2024, 36 (6): 1257-1272. DOI: 10.16182/j.issn1004731x.joss.24-0548

摘要（2798）

HTML （957）

PDF（pc）（6596KB）（2313）

新时代航天领域蓬勃发展，航天装备呈现出体系化、新质化、高效能、智能化等新特点，仿真技术作为覆盖论证、研发、试验、制造、训练、维护等全生命周期各阶段的增效赋能手段，在数字航天时代更显重要作用。介绍了航天装备体系化仿真的内涵，阐述了国内外发展现状和实践，研判了未来发展的趋势和挑战，围绕航天装备体系化仿真技术成体系发展、抓重点突破、演进式推升，从技术体系、支撑应用、效用演进等维度提出了设想。结合人工智能、大数据、虚拟现实、数字技术等新兴前沿热点，对其助力航天装备体系化仿真发展进行了思考。

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3. 基于改进哈里斯鹰和B-spline曲线的无人机路径规划研究

黄志锋, 刘媛华

系统仿真学报 2024, 36 (7): 1509-1524. DOI: 10.16182/j.issn1004731x.joss.23-0403

摘要（5681）

HTML （2264）

PDF（pc）（6057KB）（2305）

针对无人机在动态环境中的全局路径规划问题，提出了一种改进哈里斯鹰优化算法。针对算法后期搜索性能不足等问题，提出自适应混沌和核心种群动态划分策略，提高算法后期的搜索能力；修改哈里斯鹰更新公式，引入黄金正弦策略，提高算法搜索效率；融合自适应动态云最优解扰动策略，提高算法跳出局部极值的能力；针对三维栅格路径规划问题，设置了一种估值函数，通过计算栅格到达终点的代价，帮助算法进行节点筛选，使算法能搜索到更短路径，并针对路径转角不平滑的问题，使用3次B-spline曲线对路径转角进行处理，使路径更适合无人机飞行。通过国际标准测试函数和在不同大小、不同复杂程度的静态、动态栅格地图进行仿真实验。实验结果显示，本文算法相较于对比算法，规划出的路径平均缩短了14.94%、转角数量平均减少了53.31%。

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4. 面向智能制造场景的机器人数字孪生建模与控制

李颖, 高岚, 朱志松

系统仿真学报 2024, 36 (7): 1536-1545. DOI: 10.16182/j.issn1004731x.joss.23-0481

摘要（4032）

HTML （290）

PDF（pc）（5342KB）（1329）

工业4.0及中国制造2025发展方针的提出，加速了制造业从自动化向智能化的转型。工业机器人作为智能制造的代表性设备也将变得更智能化。针对在实际生产中工业机器人点焊调试存在的干涉碰撞、操作繁琐、效率低等问题，基于数字孪生技术进行数字建模和仿真调试。利用TECNOMATIX系列软件中的Process Simulate进行机器人点焊工位的数字化建模与运动定义，综合利用TIA Portal和S7-PLCSIM Advanced搭建虚拟仿真调试环境，实现由外部虚拟PLC控制加工工位的多机器人协同工作。仿真结果表明，机器人在运动过程中所有工作点均可达且关节速度始终保持在合理区间内，满足实际生产过程中安全性和稳定性的要求；通过数字孪生技术进行机器人点焊工位仿真可及时发现产品缺陷，缩短调试周期，降低成本。

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5. 基于图关联组织的新型仿真资源管理方法研究

刘泽伟, 丁一珊, 林廷宇, 柯明星, 郭丽琴, 肖莹莹, 赵志龙, 李岩, 吕晅

系统仿真学报 2024, 36 (9): 1983-1994. DOI: 10.16182/j.issn1004731x.joss.24-0455

摘要（2843）

HTML （991）

PDF（pc）（1689KB）（1023）

智能化体系、系统和单装的仿真试验测试评估是一个复杂系统工程，需要对分散在云试验中心和各单位试验场所的多源、异构、分布的海量仿真资源进行有效管理，并做好对动态产生的任务、想定、配置、结果、评估等数据和文件的管控。传统的按类目进行仿真资源管理和查询的方式效率不高，难以满足大型智能仿真试验测试评估活动要求。提出了一种基于图关联组织的仿真资源管理总体框架，定义了面向图关联组织的仿真资源关联组织元模型，提出动态抽取不同工具/系统中管理的仿真资源信息、构建基于关联关系组织的仿真资源图结构、提供仿真资源按需访问的关键算法与方法。经应用范例验证，该方法能够准确标记智能演进过程中的能影响仿真运行结果的仿真资源集合状态变化，有效提升仿真资源管理和调阅选用的效率。

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6. 基于改进DQN算法的自动化码头AGV调度问题研究

梁承姬, 张石东, 王钰, 鲁斌

系统仿真学报 2024, 36 (11): 2592-2603. DOI: 10.16182/j.issn1004731x.joss.23-0912

摘要（390）

HTML （14）

PDF（pc）（3531KB）（986）

针对自动化码头AGV（automated guided vehicle）调度问题，提出了一种考虑未来任务的深度Q网络（future tasks considering deep Q-network，F-DQN）算法指导AGV进行实时调度。对系统状态进行了改进，结合实时调度和静态调度的优点，在做出实时决策时考虑了静态的未来任务信息，以获得更优的调度方案。以洋山四期自动化码头的真实布局和设备情况为参考，使用仿真软件Plant Simulation进行了一系列仿真实验。实验结果表明：F-DQN算法可以有效解决自动化码头AGV实时调度问题，且F-DQN算法相比于传统DQN算法，能够显著缩短岸桥的等待时间。

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7. 基于PPO的自适应PID控制算法研究

周志勇, 莫非, 赵凯, 郝云波, 钱宇峰

系统仿真学报 2024, 36 (6): 1425-1432. DOI: 10.16182/j.issn1004731x.joss.23-0137

摘要（490）

HTML （13）

PDF（pc）（2022KB）（807）

采用MATLAB物理引擎联合Python搭建了一个六轴机械臂，并模拟带有扰动的复杂控制环境，为机械臂训练提供现实中无法提供的试错环境。使用强化学习中近端优化算法(proximal policy optimization，PPO)算法对传统PID控制算法进行改进，引入多智能体思想，根据PID三个参数对控制系统的不同影响及六轴机械臂的特性，将三个参数分别作为不同的智能个体进行训练，实现多智能体自适应调整参数的新型多智能体自适应PID算法。仿真结果表明：该算法的训练收敛性优于MA-DDPG与MA-SAC算法，与传统PID算法的控制效果相比，在遇到扰动及振荡的情况下，能够更有效地抑制振荡，并具有更低的超调量和调整时间，控制过程更为平缓，有效提高了机械臂的控制精度，证明了该算法的鲁棒性及有效性。

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8. 一种基于插件的虚幻引擎HLA分布式仿真适配器

杨妹, 王鹏

系统仿真学报 2024, 36 (10): 2231-2237. DOI: 10.16182/j.issn1004731x.joss.24-0872

摘要（1579）

HTML （574）

PDF（pc）（846KB）（803）

随着基于游戏引擎的仿真在交通、军事等领域的广泛应用，游戏引擎与传统仿真模型和应用的互操作需求越来越强烈。针对虚幻引擎与传统基于高层体系结构(HLA)的仿真系统的集成，设计了基于插件的虚幻引擎分布式仿真适配器。采用该虚幻引擎适配器可以实现虚幻引擎联邦成员的快速开发，以及虚幻引擎应用与HLA联邦的高效集成。通过仿真实验验证了该方法的可行性。

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9. 动态数据驱动仿真综述

谢旭, 邱晓刚, 包亦正, 许凯

系统仿真学报 2024, 36 (8): 1832-1842. DOI: 10.16182/j.issn1004731x.joss.24-0127

摘要（581）

HTML （18）

PDF（pc）（673KB）（787）

动态数据驱动仿真是一种“模型和数据相结合”的仿真范式，它将真实系统的观测(数据)持续注入仿真(模型)，让数据动态地校正仿真(状态、参数)，以此来提高基于仿真的估计和预测能力。由于动态数据驱动仿真融合了模型预测和实时观测两方面的信息，因此它能更准确地估计系统状态并预测状态的未来演化。梳理了动态数据驱动仿真的思想起源和基本概念，延伸介绍了“模型和数据相结合”的思想孕育的一系列仿真范式，并辨析了它们之间的联系和区别；介绍了基于粒子滤波的数据同化方法和identical-twin仿真实验方法；从应用场景、模型和数据、数据同化算法、与新技术的融合等4个维度综述了动态数据驱动仿真的研究现状；从仿真模型、观测数据、数据同化、运行效率、应用领域等5个方面对动态数据驱动仿真未来研究方向进行了展望。

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10. 作战方案驱动的可学习兵棋推演智能体研究

孙怡峰, 李智, 吴疆, 王玉宾

系统仿真学报 2024, 36 (7): 1525-1535. DOI: 10.16182/j.issn1004731x.joss.23-0477

摘要（4113）

HTML （366）

PDF（pc）（2363KB）（675）

为了使智能体能够应对兵棋推演中的复杂作战场景和作战目的，提出作战方案驱动的可学习兵棋推演智能体架构。剖析智能体对兵棋系统的“依附特性”和“松耦合特性”，得到智能体的可学习要求；在智能体框架设计中，使用作战方案压减智能体学习范围。通过有限状态机对应作战方案中的作战阶段知识，依据作战方案框架确定智能体决策空间，设计可学习的深层神经网络实施关键决策空间探索，神经网络采用先验知识模仿学习模式和深度强化学习模式。该架构能迭代探索人类难以充分梳理清楚的多棋子最优部署和协作问题。

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11. 改进NSGA-III求解高维多目标绿色柔性作业车间调度问题

徐宜刚, 陈勇, 王宸, 彭运贤

系统仿真学报 2024, 36 (10): 2314-2329. DOI: 10.16182/j.issn1004731x.joss.23-0694

摘要（268）

HTML （4）

PDF（pc）（2792KB）（668）

为解决NSGA-III在求解上述模型存在初始解质量差与局部搜索效率低的问题，提出一种改进的NSGA-III(NSGA-III-TV)。基于MSOS编码，分别对OS和MS染色体采取不同混合初始化策略以提高初始解质量；基于关键路径，采用改进N6邻域结构进行邻域搜索，有效缩短完工时间并降低搜索盲目性，同时采用3种有效变异算子扩大算法搜索空间，提高后期收敛能力。结果表明：NSGA-III-TV在求解高维多目标柔性作业车间调度问题上具有较好的性能以及实用性，为企业生产制造车间的智能绿色转型升级提供了有力支持。

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12. 面向无人船视觉感知的几何结构保护视差图像拼接

杨志林, 尹勇, 张如凯, 景乾峰, 姜森, 朱文锋

系统仿真学报 2024, 36 (8): 1749-1763. DOI: 10.16182/j.issn1004731x.joss.24-0310

摘要（4726）

HTML （405）

PDF（pc）（8215KB）（655）

针对海上低纹理、大视差图像拼接过程中由于误对齐产生的伪影问题，提出一种基于点线特征配准和最佳接缝线融合的几何结构保视差图像拼接算法。在传统的基于点特征求解单应变换的基础上引入线段特征，并将潜在的共面局部线段合并为全局线段，为接缝线融合提供精准对齐的条件；在图像融合过程中，利用tanh度量的颜色差异和梯度差异以及引入显著性检测权重来设计接缝切割方法的能量函数，引导最佳接缝线避开图像中显著海上结构，从而确保结构边缘的连续性；使用SIFT flow方法校正拼接缝上的错位像素，实现几何结构准确的海上图像拼接。在20对不同场景数据上的拼接实验表明，与基准方法相比，所提算法的基于SSIM的接缝质量误差平均降低了44.6%，最多降低66.7%，基于ZNCC(zero mean normalized cross-correlation)的接缝质量误差平均降低了24.7%，最多降低了51.6%，能够有效地避免伪影，从而得到观感自然的拼接结果，满足无人船航行过程中对宽视场的需求。

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13. 一种不确定性动态环境下的威胁评估方法

杨妹, 王秉坤, 张中杰, 曾焱, 黄健

系统仿真学报 2024, 36 (12): 2741-2754. DOI: 10.16182/j.issn1004731x.joss.24-FZ0735

摘要（1085）

HTML （439）

PDF（pc）（4767KB）（591）

针对战争复杂系统存在动态不确定性，提出一种基于先验信息和动态观测结果的威胁评估方法。对先验信息进行数据挖掘获得战场态势先验知识并构建装备关联置信矩阵；构建传感器模型，综合考虑先验知识和观测结果的情况下使用贝叶斯方法动态更新当前态势情况下蓝方实体的数量；确定威胁评价指标和指标权重，使用TOPSIS法完成威胁评估。该方法能较好地描述复杂多变的动态战场环境，并充分利用先验信息和动态观测结果对探测区域或探测位置附近探测盲区进行威胁评估。通过案例仿真分析验证了该方法的可行性。

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14. 基于YOLOX-Tiny的长尾分布交通标志识别模型

伍云鹏, 付应雄, 沈丽君, 崔峰

系统仿真学报 2024, 36 (11): 2503-2516. DOI: 10.16182/j.issn1004731x.joss.23-0906

摘要（863）

HTML （459）

PDF（pc）（5962KB）（586）

在智能驾驶领域，准确识别交通标志对行车安全具有重要意义，交通标志训练集往往服从长尾分布，这为交通标志识别带来极大难度。针对于长尾分布数据集训练出的模型在尾类上表现差的现象，提出一种基于YOLOX-Tiny的长尾分布交通标志识别模型。在TT100K_2021 （tsinghua-tencent 100K 2021）数据集基础上制作交通标志长尾数据集；从制作数据集图片数量、样本分布以及模型大小出发，选择YOLOX-Tiny作为基础模型；采用EQL v2（equalization loss v2）和FL（focal loss）作为分类损失和目标置信度损失，平衡分类器头尾差距，增强模型对目标置信度的预测；在颈部双向金字塔中引入上采样算子CARAFE、坐标注意力机制（coordinate attention，CA）和CAR-ASFF模块（CARAFE + adaptively spatial feature fusion），解决传统特征金字塔上不同层级特征图的反向传播冲突问题，提升特征重组效果，突出目标特征。研究结果表明：改进的YOLOX-Tiny模型在制作的长尾交通标志数据集上mAP₅₀和mAP_50：95分别达到了43.67%和29.98％，改进模型相比较其他几种目标检测模型具有更高的检测精度。

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15. 基于定向探索树算法的四旋翼无人机路径规划

胡世军, 刘海亮, 王兵雷, 苏文科

系统仿真学报 2025, 37 (2): 311-324. DOI: 10.16182/j.issn1004731x.joss.23-1165

摘要（467）

HTML （350）

PDF（pc）（3214KB）（581）

针对四旋翼无人机在复杂环境中进行路径规划时，RRT存在规划成功率低、收敛速度慢、路径次优等问题，提出一种定向探索树算法。使用定向采样策略，以提高树扩展的方向性，通过引入自适应目标调整策略和枝条扩展策略，使树能够快速向目标点扩展的同时又能够避开障碍物。通过剪枝处理去除初始路径中的冗余点，再对剪枝处理后的路径进行航迹修正和平滑处理，得到最优航线。仿真结果表明：所提算法在所有的测试中都是成功的。与传统RRT和改进RRT算法相比，在多障碍物环境中，规划时间缩短了91.9%和67%，路径长度缩短了37%和6%；在狭窄环境中，规划时间缩短了88.3%和70%，路径长度缩短了36%和5.6%。

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16. 基于多尺度A*与优化DWA算法融合的移动机器人路径规划

许建民, 宋雷, 邓冬冬, 陈尧箬, 杨炜

系统仿真学报 2025, 37 (1): 257-270. DOI: 10.16182/j.issn1004731x.joss.23-1089

摘要（212）

HTML （9）

PDF（pc）（7005KB）（558）

为解决传统A*算法与动态窗口法面对大规模复杂环境路径规划时，计算和时间成本的急剧上升以及灵活性较差的问题，提出了一种基于多尺度地图法的A*算法和改进DWA算法的融合算法。建立多尺度地图集并在A*算法的启发函数中增加障碍物占比因子，在粗尺度地图利用A*算法计算最优路径，将其映射到细尺度地图上进行二次A*算法并通过Floyd算法进行节点优化，删除冗余节点、提高路径的平滑度。增加了航向角自适应调整策略和停车等待状态来优化动态窗口法，提高灵活性。将A*算法的关键点作为动态窗口法的局部目标点，并在轨迹上有障碍物时再次规划，实现两种算法的融合。ROS仿真和实车实验结果表明改进的A*算法计算时间显著减少，在20 m×40 m的地图中减少98%，改进的融合算法大幅提高了机器人在动态环境下的平滑性和灵活性，可以有效解决传统融合算法存在的问题。

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17. 基于自动睡眠分期的多模态残差时空融合模型

郭业才, 仝爽

系统仿真学报 2024, 36 (9): 2065-2074. DOI: 10.16182/j.issn1004731x.joss.23-0588

摘要（935）

HTML （30）

PDF（pc）（2946KB）（539）

高精度的睡眠分期对于正确评定睡眠情况起到了至关重要的作用。针对现有的卷积网络无法获取生理信号拓扑特征的问题，提出了一种基于多模态残差时空融合的睡眠分期算法。利用短时傅里叶变换和自适应图卷积获取时频图像和时空图像，将其转换为高维的特征向量；通过时频特征和时空特征提取模块实现特征信息流的轻量化交互；使用特征增强融合模块融合特征信息，输出睡眠分期结果。结果表明：该模型具有较高的准确率，在ISRUC-S3数据集上整体准确率为85.3%，F1分数为83.8%，Cohen's kappa为81%，N1阶段准确率达到69.81%。ISRUC-S1数据集上的实验证明了模型的普遍性。

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18. 基于多目标进化算法的防空导弹武器目标分配

孙昕, 邢立宁, 王锐, 王凌, 石建迈, 罗天羽

系统仿真学报 2024, 36 (6): 1298-1308. DOI: 10.16182/j.issn1004731x.joss.24-0118

摘要（2564）

HTML （129）

PDF（pc）（2037KB）（524）

有效的武器目标分配(weapon-target assignment，WTA)方法对减少作战损失，提高防御效果具有重要意义。针对防空资源分配问题建立合理的数学模型，以最大化目标毁伤效能和最小化雷达资源消耗为优化目标，同时考虑雷达通道数上限等多个约束，在基于分解的多目标进化算法(multi-objective evolutionary algorithm based on decomposition，MOEA/D)基础上进行改进，种群进化过程中自适应调整交叉与变异的概率以提高个体的质量，最终得到一组可供决策者使用的最优解集。实验结果表明：与其他多目标进化算法相比，该算法能得到适应度更高且分布性良好的结果，能够为防空导弹武器目标分配问题提供可行方案。

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19. 无人自主系统能力边界参数自适应判别方法

李锦文, 王鹏, 潘优美, 惠新遥

系统仿真学报 2024, 36 (10): 2359-2370. DOI: 10.16182/j.issn1004731x.joss.23-0775

摘要（267）

HTML （3）

PDF（pc）（2393KB）（502）

为有效应对仿真测试面临的维度灾难问题，降低传统全参数空间遍历中所需的仿真次数，需要获取针对性的仿真数据以准确反映实验数据建模特征，以较少的仿真次数获得信息量丰富且代表原始数据特征的样本。提出一种面向无人自主系统能力边界参数自适应判别的数字化仿真测试模型，采用多权重结构的佳点集进行初始构建，结合自适应核函数边界点判别算法，通过高斯过程回归对模型进行迭代优化，自适应地判别无人自主系统的能力边界。实验结果表明：该方法能够降低建模所需数据量，提高自适应参数边界判别的效率，为提升智能无人系统试验的效率提供了高效途径。

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20. 面向智能航行避碰决策与规划的虚拟仿真测试技术研究

刘佳仑, 杨帆, 谢玲利, 李诗杰, 王腾飞

系统仿真学报 2024, 36 (8): 1780-1789. DOI: 10.16182/j.issn1004731x.joss.24-0412

摘要（4928）

HTML （250）

PDF（pc）（3352KB）（465）

研究了面向智能航行避碰决策与规划的虚拟仿真测试技术。介绍了智能航行在货运船舶中的应用需求，分析了当下避碰决策策略、路径规划算法以及避碰决策与规划测试技术的研究现状。面向货运船舶智能航行避碰决策与规划能力，基于避碰规则中的会遇态势划分，结合四元船舶领域和贝塞尔曲线插值理论，提出了一种智能航行避碰决策与规划算法。构建了一种基于虚拟仿真环境的避碰决策与规划算法仿真测试方法，通过AIS(automatic identification system)模拟器模拟目标船的状态数据，结合船载综合导航系统(integrated navigation system，INS)实现了避碰决策与规划算法的测试。通过复杂水域仿真测试验证了所提算法的有效性和可行性，为货运船舶智能航行功能的开发与实践提供了参考。

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21. 网络空间安全中的数字孪生技术研究

任乾坤, 熊鑫立, 刘京菊, 姚倩

系统仿真学报 2024, 36 (8): 1944-1957. DOI: 10.16182/j.issn1004731x.joss.23-0853

摘要（403）

HTML （11）

PDF（pc）（2984KB）（462）

网络数字孪生技术将数字孪生和网络空间建模与仿真技术相结合，通过深入研究网络数字孪生技术的内涵及其关键技术，可以更好地利用网络空间建模与仿真技术赋能网络空间安全未来的发展。概述了网络数字孪生的基础理论和研究现状，提出了网络数字孪生的分类法并对网络数字孪生的应用进行了总结，归纳出面向网络空间安全的网络数字孪生模型，论述了网络数字孪生内在安全问题与赋能网络安全技术的方法，展望了网络数字孪生在网络空间安全领域的应用前景与挑战机遇。

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22. 对抗条件下的无人集群目标重分配方法研究

张伦, 杨妹, 赵拓, 张水库, 黄健

系统仿真学报 2025, 37 (1): 1-12. DOI: 10.16182/j.issn1004731x.joss.24-1005

摘要（517）

HTML （229）

PDF（pc）（2689KB）（446）

异构无人集群在未来战争中具有重要的应用潜力，然而，在高强度的对抗中，集群个体遭受打击后，如何高效快速地将受损智能体携带的任务进行重分配进而保证集群任务顺利完成，是无人集群作战运用中必须面对的难题。提出了一种基于改进合同网-匈牙利算法的目标重分配方法。该方法通过指派机制和招标机制，相比对比算法实现了较低通信代价、较快速度的受损智能体目标重分配。仿真实验中，在单个智能体受损情况下，提出的方法将目标重分配完成度平均值由87%提升到100%，在多个智能体受损时仍能稳定完成目标重分配，且该方法资源调度率和快速性均优于对比算法。

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23. 基于仿真数据库的深潜球壳应力场数字孪生方法

曹宇, 李杰, 王芳, 刘智翔, 汪雪良

系统仿真学报 2024, 36 (8): 1764-1779. DOI: 10.16182/j.issn1004731x.joss.24-0173

摘要（5257）

HTML （289）

PDF（pc）（7863KB）（443）

提出一种基于仿真数据库及数字孪生技术的深潜球壳应力场预报方法，通过建立不同尺度及载荷下耐压球壳的应力场分布仿真数据库，在潜水器上实现了通过单个耐压壳有限传感器布点虚拟传感监测其他关键部位的应力状态。基于数字孪生技术构建三级虚拟结构层，Level-1 DT层实现从有限元仿真模型到数字模型的空间映射及云图展示，球壳的极限承载力实验与数值结果对比误差小于9.4%。Level-2 DT层通过创建数据库实现数字模型的数据样本推演，仿真数据库中未获得尺寸及载荷条件下的球壳应力场分布通过局部拉格朗日插值方法获得，插值应力结果相对于仿真结果的相对误差为4.8%。Level-3 DT层开发了深潜球壳数字模型危险区域应力场分布的机器学习预报功能，通过粒子群算法优化后的BP神经网络保证预测结果与仿真结果的误差小于1%。该方法综合考虑材料性能、结构尺寸和环境载荷，可以为耐压壳结构的实时安全评估提供参考，实现对潜水器单个或多个球壳动应力场分布的动态感知、智能诊断和科学预测。

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24. 基于数字孪生的果园虚拟交互系统构建

王红军, 林俊强, 邹湘军, 张坡, 周铭轩, 邹伟锐, 唐昀超, 罗陆锋

系统仿真学报 2024, 36 (6): 1493-1508. DOI: 10.16182/j.issn1004731x.joss.23-0317

摘要（518）

HTML （22）

PDF（pc）（12318KB）（425）

针对果园种植管理系统存在可视性低、实时性差、适应性弱和交互方式单一的问题，提出一种面向种植管理过程的果园数字孪生系统六维模型。从管理要素实体建模、管理过程动态建模、管理系统仿真建模和管理策略优化建模4个方面论述了系统模型构建理论与技术体系。以六维模型为基础，理论与技术体系为支撑，设计了基于数字孪生的果园虚拟交互系统架构，并对系统开发过程的关键技术进行了阐述。借助Unity3D仿真平台搭建了果园虚拟交互系统，实现对果园的三维可视化监测。实验结果表明：该系统在农业物联网平台数据共享基础上，通过数据驱动、三维展示、人机交互、重构事件和智能决策方面提升了果园种植管理系统监测能力，为建设智慧果园提供参考。

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25. 基于虚拟电厂区间主从博弈的车网互动优化调度

刘卫亮, 闫倩文, 张启亮, 刘帅, 刘长良, 康佳垚, 王昕

系统仿真学报 2024, 36 (7): 1559-1572. DOI: 10.16182/j.issn1004731x.joss.23-0503

摘要（4451）

HTML （222）

PDF（pc）（5462KB）（418）

为更好地挖掘电动汽车调节潜力，解决车网互动各主体的利益冲突，并克服分布式电源出力与负荷不确定性的影响，提出了基于虚拟电厂区间主从博弈的车网互动双层优化调度模型，将虚拟电厂聚合商作为上层，电动汽车用户作为下层。上层模型采用区间数描述源、荷的不确定性，以虚拟电厂聚合商的运营成本最低为优化目标，负责更新电价信息并传输至下层模型；下层模型以电动汽车用户满意度最大和成本最小为优化目标，负责求解用户充放电行为并返回至上层模型。采用融合区间可能度的改进粒子群算法，求解主从博弈最优调度结果。算例仿真表明：所提模型能够在削峰填谷的同时，统筹考虑聚合商与电动汽车用户的双边利益，并具有较好的鲁棒性。

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26. 基于数字孪生与平行试验的装备体系试验鉴定数字化应用

党宏杰, 余文广, 杨华晖

系统仿真学报 2024, 36 (7): 1729-1736. DOI: 10.16182/j.issn1004731x.joss.23-0433

摘要（409）

HTML （19）

PDF（pc）（2825KB）（418）

随着装备体系化发展，传统的实装试验手段越来越无法满足复杂装备的试验鉴定要求。数字孪生和平行试验作为目前主要的数字化方式，可为装备试验鉴定领域数字化应用提供支撑。对两种数字化技术手段进行对比分析，提炼二者的技术内涵和特点将其进行融合，探索数字化技术手段在装备试验鉴定领域的应用模式、应用时机和应用场合。以卫星装备为例，通过构建基于数字孪生与平行试验的装备体系试验鉴定数字化架构，设计具有可行性的数字化应用方案，并利用两个典型试验场景验证装备体系试验鉴定模型库中各数字模型的置信度和可靠性，为后续在轨任务实施方案设计及性能鉴定提供数据支撑，并为装备体系试验鉴定的发展提供总体思路。

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27. 融合动态窗口法的无人机动态路径规划算法

刘斌, 兰莹, 黄文焘, 范勤勤

系统仿真学报 2024, 36 (8): 1843-1853. DOI: 10.16182/j.issn1004731x.joss.23-0993

摘要（432）

HTML （9）

PDF（pc）（1865KB）（406）

为解决路径规划算法在复杂动态环境下寻优性能和避障能力差的问题，提出一种融合动态窗口法的无人机动态路径规划算法(UAV dynamic path planning algorithm combined with DWA，UAV-DPPA-DWA)。为获取无人机在静态环境下的最佳引导路径，提出了一种基于偏移程度和障碍物距离评估的改进椭圆切线图算法；如果无人机检测到有移动障碍物，那么通过自适应参数的动态窗口法生成局部避障轨迹；否则，无人机仍沿静态环境下所获得的引导路径飞行。提出多种类型的复杂动态避障场景，并从路径长度和飞行时间两方面来验证所提算法的性能。实验结果表明：相比DWA、A*-DWA、RRT-DWA和PRM-DWA算法，UAV-DPPA-DWA不仅有较强的避障能力得到可行飞行轨迹，还能以短时间沿最佳路径完成任务。

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28. 仪表着陆系统下滑信标运行保护区仿真研究

李清栋, 叶家全, 许健

系统仿真学报 2024, 36 (6): 1273-1284. DOI: 10.16182/j.issn1004731x.joss.23-0133

摘要（2158）

HTML （178）

PDF（pc）（3995KB）（406）

仪表着陆系统下滑信标运行保护区的科学防护，对于确保民用航空导航空间信号质量、保障航空器进近阶段运行安全、提升机场运行效率均具有重要意义。结合下滑信标运行保护区概念的演进，对民用航空国家标准、行业标准，以及国际民用航空公约附件十第I卷要求的下滑信标运行保护区的划设情况进行了对比分析。以特大型航空器A380-800为例，对特定运行类别的下滑信标运行保护区进行了研究，以期作为国际民用航空公约附件十第I卷关于下滑信标保护区相关数据的补充和实际工程论证的示例。给出了针对特定机场实际运行进行下滑信标场地保护的典型研究方法以及下滑信标运行保护区的保护建议，为机场的建设和运行提供参考。

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29. 考虑能耗和运输的有限缓冲区混合流水车间调度

温廷新, 关婷誉

系统仿真学报 2024, 36 (6): 1344-1358. DOI: 10.16182/j.issn1004731x.joss.23-0343

摘要（1453）

HTML （42）

PDF（pc）（3449KB）（406）

为解决生产调度不及时、加工过程中能耗过大等问题，构建了有限缓冲区混合流水车间调度优化模型。模型以最小化最大完工时间和车间总能耗为目标，将运输时间、广义能耗和缓冲区容量等资源限制作为约束，并应用开关机节能策略减少待机能耗，验证了优化模型的可行性；设计一种狮群算法，采用随机产生与贪婪选择相结合的种群初始化方法，提高初始解质量和求解效率，验证了狮群算法的优越性。实验结果表明：该算法能有效解决考虑能耗和运输时间的有限缓冲区混合流水车间调度问题，优化模型能依照实际需要进行柔性调节，达到制造型企业合理排产、节能减排的目的。

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30. 一种基于改进行为树的智能对手行为模拟技术

周芳, 范波, 刘小毅, 丁一珊, 张宁馨, 邵亚超, 翟小玉

系统仿真学报 2024, 36 (9): 1995-2003. DOI: 10.16182/j.issn1004731x.joss.24-0364

摘要（2393）

HTML （181）

PDF（pc）（3175KB）（405）

为解决智能算法/智能平台/智能系统智能化能力测试评估需高水平的智能对手模拟问题，提出了基于改进行为树的智能对手行为模拟技术。设计了行为控制、作战任务、行为动作、执行为4类行为树节点，建立了机动、侦察预警、指挥决策、火力打击和电子干扰5类原子行为动作和参数，给出了打击目标选择、武器发射、来袭武器判断等5类原子条件；提出了智能对手行为模拟系统组成，包括行为规则编辑器与行为规则引擎，建立了对手行为模拟运行流程。结合边境区域空地协同对抗典型应用场景，仿真结果表明模拟的智能对手行为能够支持智能化能力评估。

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31. 基于改进差分进化算法的动态防空资源分配优化

罗天羽, 邢立宁, 王锐, 王凌, 石建迈, 孙昕

系统仿真学报 2024, 36 (6): 1285-1297. DOI: 10.16182/j.issn1004731x.joss.24-0116

摘要（2258）

HTML （156）

PDF（pc）（1238KB）（390）

面对动态防空资源分配问题中存在的空袭目标突现和雷达、发射车等资源受干扰现象，在综合考虑雷达、发射车和导弹等武器装备性能的基础上，基于目标集、资源集建立了最小化目标总拦截价值与生存概率的混合整数决策模型。提出了一种新的改进差分进化算法进行求解，采用反向学习策略生成初始解，确保初始种群的质量，设计了一种快速修复与重构的启发式规则作用于多阶段，以提升算法的搜索能力。仿真实验验证了该算法具有求解时间和求解精度上的优越性。该研究能使武器系统在动态事件的随机影响下，保持高效的作战能力和决策效果。

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32. 智能博弈决策策略求解新视角实证分析

苏炯铭, 罗俊仁, 陈少飞

系统仿真学报 2025, 37 (2): 345-361. DOI: 10.16182/j.issn1004731x.joss.23-1180

摘要（287）

HTML （33）

PDF（pc）（4727KB）（380）

随着人工智能技术的发展，特别是大型预训练模型理论的推动，智能博弈决策策略求解的一些新视角逐渐受到广泛关注和探讨。结合人工智能技术的发展与智能博弈决策策略求解范式的转变，以国际象棋(两人零和完美信息博弈)、强权外交(多人一般和不完美信息博弈)两款桌面游戏，星际争霸(多智能体马尔可夫博弈)为序贯决策实证分析研究对象，依循人工智能发展的新视角分析策略求解新范式、新方式，从决策大模型范式、生成式人工智能模型、大模型智能体关键技术共3个方面探析智能博弈决策大模型关键技术，为新技术体制下智能博弈决策问题的研究提供借鉴。

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33. 基于改进动态窗口的车库AGV路径规划及仿真

马宗方, 张琳旋, 宋琳, 王嘉

系统仿真学报 2024, 36 (10): 2265-2276. DOI: 10.16182/j.issn1004731x.joss.23-0638

摘要（1351）

HTML （87）

PDF（pc）（4224KB）（372）

针对在智能车库环境下，移动机器人(AGV)在作业过程中面临着复杂路径环境下的路径规划和实时避障，提出一种改进的蚁群算法与动态窗口法(DWA)相结合的混合算法。在全局规划中引入自适应调整信息素挥发系数，融合角度参数建立车库方向信息素矩阵，增大目标点引导能力，扩大蚂蚁的方向选择性；在局部规划中设计基于椭圆方程的障碍物距离评价子函数的改进动态窗口法，并提取改进蚁群算法的全局关键节点作为新增的路径评价子函数，在全局路径的约束下，保持动态规划的最优性。仿真结果表明：改进算法较传统算法能够较好地应对突发的动静态障碍物，更符合AGV实际作业过程中在多重环境因素的影响下的动态规划要求。

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34. 面向游戏与动漫的黑白漫画风格非真实感实时渲染方法

胡燕, 陈立哲, 谢含纳, 葛钰峣, 周顺, 蔡兴泉

系统仿真学报 2024, 36 (7): 1699-1712. DOI: 10.16182/j.issn1004731x.joss.23-0458

摘要（322）

HTML （7）

PDF（pc）（4559KB）（369）

针对一般黑白漫画风格的非真实感渲染方法资源开销高和实时性差的问题，提出一种面向游戏与动漫的黑白漫画风格非真实感实时渲染方法。设计特化光照模型，通过分析光照模型效果，设计主体突出的环境光项和灰度分级的漫反射项，合并光照模型各项，实现基于特化光照模型的场景预处理；提出屏幕空间三相边缘检测方法，将预处理得到的场景光照结果依次进行深度边缘检测、法线边缘检测、颜色边缘检测，合并边缘检测结果；对场景光照结果进行屏幕空间分区域渲染，依据光照结果灰度值大小，分别采用网点着色和线条着色方式处理，并采用插值方法处理着色交界；合并结果，依据光照模型结果灰度值设计分段函数，合并屏幕空间三相边缘检测结果与屏幕空间分区域渲染结果，得到最终渲染结果。实验表明，该方法能够以较低的资源开销和较快的渲染速度实现黑白漫画风格非真实感渲染，在有限的资源下提高渲染的效果，具有显著的黑白漫画风格。

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35. 基于集装箱作业标记的U型堆场分类协同调度

王飞, 苌道方, 温富荣

系统仿真学报 2024, 36 (6): 1392-1403. DOI: 10.16182/j.issn1004731x.joss.23-0333

摘要（296）

HTML （3）

PDF（pc）（1711KB）（365）

为优化U型堆场作业因集装箱分类不合理造成调度混乱的问题，提出分类协同调度过程，以不同任务协同作业、各任务高效作业的过程为约束条件建立分类协同调度模型。提出集装箱分类原则和集装箱多重堆存原则，在堆存选位时基于集装箱作业标记进行加权计算构成惩罚机制，设计了分类协同启发式算法求解模型。实验表明：基于惩罚机制的分类协同启发式算法所采用的策略更优，减少作业过程中设备相互等待的时长，并且随着实验规模的增加等待时长占比低，进而提高U型码头整体作业效率。

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36. 基于知识蒸馏的轻量化Transformer目标检测

王改华, 李柯鸿, 龙潜, 姚敬萱, 朱博伦, 周正书, 潘旭冉

系统仿真学报 2024, 36 (11): 2517-2527. DOI: 10.16182/j.issn1004731x.joss.24-0754

摘要（796）

HTML （67）

PDF（pc）（4776KB）（365）

在自动驾驶领域，目标检测的高效性和准确性尤为重要，基于Transformer结构的目标检测方法逐渐成为主流，省去了复杂的锚点生成和非极大值抑制。针对现有方法计算成本高和收敛速度慢的问题，设计了一种基于池化操作的轻量化Transformer目标检测模型（LPT），包含了池化主干网络和双池化注意力机制，设计了针对DETR（detection transformer）模型的通用知识蒸馏方法，将预测结果、查询向量和教师提取的特征作为知识传递给轻量化的Transformer模型，帮助其提升精确度性能。通过在MS COCO 2017数据集上的实验，验证经过蒸馏的LPT模型在自动驾驶中的应用潜力，实验结果表明：本文方法具有较好的准确性，与一些先进的方法相比具有一定优势。

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37. 稀疏奖励下基于课程学习的无人机空战仿真

祝靖宇, 张宏立, 匡敏驰, 史恒, 朱纪洪, 乔直, 周文卿

系统仿真学报 2024, 36 (6): 1452-1467. DOI: 10.16182/j.issn1004731x.joss.23-0349

摘要（342）

HTML （8）

PDF（pc）（4714KB）（364）

针对传统强化学习在空战环境下探索能力差和奖励稀疏的问题，提出了一种基于课程学习的分布式近端策略优化(curriculum learning distributed proximal policy optimization，CLDPPO)强化学习算法。嵌入包含专家经验知识的奖励函数，设计了离散化的动作空间，构建了局部观测与全局观测分离的演员评论家网络。通过为无人机制定进攻、防御以及综合课程，让无人机从基本课程由浅入深开始学习作战技能，阶段性提升无人机作战能力。实验结果表明：以课程学习方式训练的无人机能以一定的优势击败专家系统和主流强化学习算法，同时具有空战战术的自我学习能力，有效改善稀疏奖励的问题。

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38. 基于模型融合和生成网络的有效阵位智能决策方法

郭力强, 马亮, 张会, 杨静, 李连峰, 翟雅琪

系统仿真学报 2024, 36 (7): 1573-1585. DOI: 10.16182/j.issn1004731x.joss.22-1265

摘要（4228）

HTML （181）

PDF（pc）（4616KB）（361）

军事智能技术是当前最具活力的前沿领域和未来无人装备发展的必然趋势。针对无人平台在复杂环境下自主决策可靠性和实时性的双重需求和现有基于规则推演的作战仿真技术在动态性和灵活性方面的不足，采用原理分析与实验验证的研究方法，在某型无人平台射击实验数据集的基础上，围绕攻击决策的有效阵位识别环节，将其转换为机器学习领域类别不平衡的二分类问题，综合采用相关性分析、特征工程、模型融合技术构建高实时性和灵活性的有效阵位智能决策模型，并提出基于ICGAN-Stacking不平衡分类架构对少数类样本进行定向扩充，实现数据增强和模型性能提升。实验结果表明：所提方法召回率提升了4.1%、精确度提升了0.4%、F1值提升了1.5%、AUC值达到90.9%，能够满足无人平台执行作战任务实时性和可靠性需求。

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39. 基于深度强化学习的机器人轴孔装配策略仿真研究

朱子璐, 刘永奎, 张霖, 王力翚, 林廷宇

系统仿真学报 2024, 36 (6): 1414-1424. DOI: 10.16182/j.issn1004731x.joss.23-0518

摘要（473）

HTML （22）

PDF（pc）（2440KB）（360）

针对现有轴孔装配方法存在的依赖于精确的接触状态模型、数据采集困难、采样效率低、安全性差等问题，提出了一种基于DRL的机器人轴孔装配策略仿真研究方法。搭建了基于ROS-Gazebo机器人轴孔装配仿真环境，提出了基于最小二乘法对力/力矩传感器进行重力补偿的方法；基于RL的范式对轴孔装配问题建模，并提出了一种基于SAC(soft actor-critic)算法的机器人轴孔装配方法；通过ROS建立了仿真环境与深度强化学习算法的通信机制。实验结果表明：该算法能够使机器人自主且柔顺地完成轴孔装配任务，并具有较好的泛化性。

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40. 基于车速引导和感应控制的干线协调优化方法

邓明君, 胡辛瑕, 李响, 徐丽萍

系统仿真学报 2024, 36 (6): 1309-1321. DOI: 10.16182/j.issn1004731x.joss.23-0315

摘要（2401）

HTML （123）

PDF（pc）（2780KB）（359）

干线信号协调通常基于固定带速和时段性统计流量，但实际运行中，车辆的行驶车速和交通流量往往呈波动变化，导致信号方案与实际最优带速和交通流需求不相匹配，影响交叉口的通行效率。基于车路协同环境，运用Maxband模型，以绿波带宽最大、干线车辆延误、干线停车次数与次路方向延误最小为优化目标，建立了干线信号协调多目标优化模型，并采用改进的多目标粒子群算法对模型求解，获得协调路口全局控制方案参数；根据交叉口进口道车辆位置和信号状态提出了车速引导模型；根据干线交叉口进口道的车辆饱和度情况，应用感应控制策略在全局协调的基础上对各路口绿灯时间进行实时调整。仿真结果表明：优化模型将车速引导和信号协调相结合，考虑主线路口负荷度情况，动态调整绿灯时间，降低了交叉口处的延误和停车次数，有效提升了干线协调控制效率。

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