系统仿真学报

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1. 穿透性制空下无人飞行器发射母机作战体系及关键技术

李铭浩, 毕文豪, 张安, 孙文轩

系统仿真学报 2022, 34 (9): 1920-1932. DOI: 10.16182/j.issn1004731x.joss.21-0403

摘要（2243）

HTML （651）

PDF（pc）（1197KB）（2399）

穿透性制空是应对反介入/区域拒止环境的一种重要手段。在该作战需求下，无人飞行器发射母机因载荷数量和种类优势、作战距离和时间优势、研制周期和成本优势受到广泛关注。在梳理无人飞行器发射母机相关概念发展和支撑研究的基础上，设计了无人飞行器发射母机作战体系的组成系统、作战过程、作战事件追踪、信息交互等顶层作战概念。从复杂环境下战场态势智能认知、可信可靠远距离弹性通信、多无人飞行器仿生自主决策与协同、无人飞行器货仓内通用发射控制四个方面展望了体系关键技术，以期推动无人飞行器发射母机作战体系开发研制与技术储备，为体系流程和功能的仿真与评估提供理论基础和建模框架。

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2. 后摩尔时代国产高性能并行应用软件生态建设综述

龚春叶, 刘杰, 包为民, 潘冬梅, 甘新标, 李胜国, 陈旭光, 肖调杰, 杨博, 王睿伯

系统仿真学报 2022, 34 (10): 2107-2118. DOI: 10.16182/j.issn1004731x.joss.21-1365

摘要（1454）

HTML （723）

PDF（pc）（2724KB）（1560）

国产高性能计算(high performance computing，HPC)系统研制世界领先、芯片架构百花齐放，系统运营依托国家超算中心形成良好发展态势。国产高性能并行应用在若干关键技术点方面世界领先，应用支撑环境发展迅速，但工业软件和队伍建设挑战巨大。在后摩尔时代，需要立足人类文明进步来推动并行应用软件生态建设，工业软件要从产品角度全方面与国外商业软件进行对标；重点关注应用软件云、软硬件协同优化、面向领域的定制芯片架构和定制编译技术；在开源模式、知识产权保护和人才评价方面要与时俱进，从制度上促进应用软件生态的繁荣。

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3. 面向多智能体博弈对抗的对手建模框架

罗俊仁, 张万鹏, 袁唯淋, 胡振震, 陈少飞, 陈璟

系统仿真学报 2022, 34 (9): 1941-1955. DOI: 10.16182/j.issn1004731x.joss.21-0363

摘要（2664）

HTML （199）

PDF（pc）（1776KB）（1430）

对手建模作为多智能体博弈对抗的关键技术，是一种典型的智能体认知行为建模方法。介绍了多智能体博弈对抗几类典型模型、非平稳问题和元博弈相关理论；梳理总结对手建模方法，归纳了对手建模前沿理论，并对其应用前景及面对的挑战进行分析。基于元博弈理论，构建了一个包括对手策略识别与生成、对手策略空间重构和对手利用共三个模块的通用对手建模框架。期望为多智能体博弈对抗对手建模方面的理论与方法研究提供有价值的参考。

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4. 基于稠密残差块与通道像素注意力的图像去雾网络

金炜东, 张述礼, 唐鹏, 张曼

系统仿真学报 2022, 34 (8): 1663-1673. DOI: 10.16182/j.issn1004731x.joss.21-1160

摘要（2308）

HTML （1255）

PDF（pc）（4691KB）（1430）

为解决复杂的室外图像进行去雾，依然会有雾气残留，甚至出现颜色失真和纹理丢失问题，提出一种基于稠密残差块与通道像素注意力的图像去雾网络，利用稠密残差块对有雾图像进行特征提取和融合，用带通道像素注意力机制的修复模块对特征图进行颜色和纹理上的修复。实验结果表明：该方法在客观评价指标和主观视觉质量上都有明显提升，有效避免了去雾过程中的颜色失真、纹理丢失和雾气残留问题。

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5. 模拟仿真技术及其在训练领域的应用综述

邱志明, 李恒, 周玉芳, 卿杜政

系统仿真学报 2023, 35 (6): 1131-1143. DOI: 10.16182/j.issn1004731x.joss.23-0351

摘要（1569）

HTML （645）

PDF（pc）（3245KB）（1407）

未来高技术武器装备和作战行动、战场环境日趋复杂，依托现有仿真技术条件和模拟训练资源，构建网络化、体系化、智能化的模拟训练装备与系统，开展体系对抗模拟训练，是缓解高技术装备训练耗费大与资源有限的有效途径，是提高训练质量和水平的主要途径。总结分析了联合训练领域重点关注的仿真体系架构、仿真建模、蓝军模拟、信息体系仿真等技术发展现状与趋势，初步剖析了上述技术在美海军常态化训练环境、“阿尔法”智能空战模拟训练系统等典型系统、美“大规模演习2021”中的应用情况与作用效能，围绕提高体系对抗条件下的实战化模拟训练能力水平，从技术趋势和工程实现的角度，提出了5个值得重点关注的研究方向，可为本领域工程技术人员提供参考借鉴。

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6. 基于深度强化学习的对手建模方法研究综述

徐浩添, 秦龙, 曾俊杰, 胡越, 张琪

系统仿真学报 2023, 35 (4): 671-694. DOI: 10.16182/j.issn1004731x.joss.22-0555

摘要（947）

HTML （522）

PDF（pc）（856KB）（1355）

深度强化学习是一种兼具深度学习特征提取能力和强化学习序列决策能力的智能体建模方法，能够弥补传统对手建模方法存在的非平稳性适应差、特征选取复杂、状态空间表示能力不足等问题。将基于深度强化学习的对手建模方法分为显式建模和隐式建模两类，按照类别梳理相应的理论、模型、算法，以及适用场景；介绍基于深度强化学习的对手建模技术在不同领域的应用情况；总结亟需解决的关键问题以及发展方向，为基于深度强化学习的对手建模方法提供较全面的研究综述。

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7. 自动驾驶汽车感知系统仿真的研究及应用综述

王若萱, 吴建平, 徐辉

系统仿真学报 2022, 34 (12): 2507-2521. DOI: 10.16182/j.issn1004731x.joss.22-FZ0921

摘要（1934）

HTML （661）

PDF（pc）（702KB）（1206）

随着科学技术的飞速进步，带有自动驾驶功能或辅助驾驶功能的车辆也开始涌入市场。交通事故的频发，使其安全问题成为人们关注的焦点。为测试自动驾驶汽车的感知系统，仿真技术提供了良好的平台。针对自动驾驶汽车感知系统的传感器仿真建模研究，从包含毫米波雷达、激光雷达、摄像头在内的单一传感器仿真、多传感器仿真、经典仿真平台等角度，回顾与梳理了现有研究，并总结了关于感知系统仿真建模的不足与发展趋势，为提升感知系统的感知效率、出行安全、促进自动驾驶汽车的发展助力。

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8. 几种典型的虚实融合技术发展研究

冯琦琦, 董志明, 彭文成, 戴翊, 司炳山

系统仿真学报 2023, 35 (12): 2497-2511. DOI: 10.16182/j.issn1004731x.joss.22-0793

摘要（803）

HTML （614）

PDF（pc）（4184KB）（1150）

虚实融合是实现虚拟世界与物理世界双向交互、映射联动的一种方式，成为当前各国关注的热点。为理清该框架下层出不穷的新技术状况，以数字孪生、信息物理系统、元宇宙和实况-虚拟-构造仿真为代表，围绕各自概念内涵、学术现状、应用情况进行梳理统计；并从它们的发展进程、功能特点、目标趋势等方面做了对比。

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9. 元宇宙概念及其军事运用

赵坦, 吴琳, 陶九阳, 李帅

系统仿真学报 2023, 35 (7): 1405-1420. DOI: 10.16182/j.issn1004731x.joss.23-0722

摘要（1348）

HTML （576）

PDF（pc）（2491KB）（1079）

元宇宙是2021年以来在商业界和学术界大火的用于描述虚实融合与互动的概念。为研究这一概念可能的军事应用，梳理了元宇宙的定义、特征及发展脉络，从军事元宇宙对建模仿真技术和传统实况-虚拟-构造仿真拓展的角度分析了构建军事元宇宙的必要性，从训练、作战、数据信息资源管理的现实需求角度研究了军事元宇宙可能带来的改进，分析了目前宣称正在开发的军事元宇宙雏形产品及其典型开发方式。

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10. 面向LVC训练系统的云边协同服务架构

彭勇, 张淼, 胡越

系统仿真学报 2023, 35 (9): 1825-1836. DOI: 10.16182/j.issn1004731x.joss.23-0681

摘要（1552）

HTML （769）

PDF（pc）（1466KB）（1006）

LVC训练作为军事训练的一种重要手段得到军事专家和建模仿真专家的高度关注。随着虚实要素类型越来越丰富和深度融合，LVC训练系统变得越来越复杂。针对LVC训练系统物理虚拟空间互联互通、信息交互、仿真计算和运行控制等问题，参考信息物理系统、云边计算架构设计面向LVC训练系统的云边协同服务架构（CESA-LVC）。CESA-LVC从智能实时互联、联合仿真计算、训练辅助服务、训练认知决策和动态配置优化等几个方面规范LVC训练系统的结构，为设计开发面向服务、云边灵活部署、高效运行的LVC训练系统提供参考模型。探讨了CESA-LVC的联合仿真计算、复杂网络通信、复杂系统控制等3个方面的关键技术问题。实现了跨越3个省区的LVC训练原型系统，对CESA-LVC架构各层次主要指标进行了验证，证明了架构设计的合理性。

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11. 三周期极小曲面多孔材料渗透率尺度特性研究

吴桐, 王清辉, 徐志佳

系统仿真学报 2022, 34 (5): 1015-1024. DOI: 10.16182/j.issn1004731x.joss.20-0966

摘要（1722）

HTML （102）

PDF（pc）（2138KB）（1002）

三周期极小曲面（triply periodic minimal surface, TPMS）在多孔材料设计中的应用日益广泛，但其渗透性能的尺度特性缺乏研究。以4种常用的TPMS单元作为研究对象，在介绍其数学模型及孔隙率控制方法的基础上，建立基于CFD（computational fluid dynamics）的仿真分析模型；对不同孔隙率的TPMS单元和立方多孔结构进行数值仿真分析，明确了其尺度和渗透率之间定量关联规律，即在所选的尺度范围内，各类TPMS单元和立方多孔结构的渗透率是尺度的二次函数。对于TPMS多孔材料渗透性的设计，研究成果可以为TPMS单元类型和尺度的选择提供仿真方法支撑。

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12. 基于新陈代谢灰色马尔科夫的应急物资需求量预测方法

马龙, 秦宝东, 卢娜, 寇猛

系统仿真学报 2023, 35 (2): 229-240. DOI: 10.16182/j.issn1004731x.joss.21-0874

摘要（1027）

HTML （852）

PDF（pc）（1675KB）（960）

为提高受灾人数与应急物资需求量预测精度问题，提出了基于新陈代谢灰色马尔科夫的应急物资需求量预测 方法。依据应急物资需求量预测思路，利用灰色、马尔科夫和新陈代谢理论，层级递进地构建新陈代谢灰色马尔科夫预测模型，实现受灾人数的动态预测；利用安全库存理论，构建应急物资柔性需求预测模型，实现受灾人数与物资需求量的供需平衡问题；运用本文模型、灰色马尔科夫模型和灰色模型对受灾人数与物资需求量进行预测，结果表明：该预测模型的相对误差要比其他模型小0.002 1%，预测精度明显优于基本的灰色模型，预测的受灾人口数量与应急物资需求量拟合度较高。

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13. 数字化转型下航空发动机仿真技术发展机遇及应用展望

曹建国

系统仿真学报 2023, 35 (1): 1-10. DOI: 10.16182/j.issn1004731x.joss.23-0040

摘要（1559）

HTML （646）

PDF（pc）（1481KB）（953）

新时代我国社会经济的发展和国防能力的提升，对航空发动机的发展提出了更高的要求，亟需推进航空发动机数字化转型，以实现航空发动机协同、敏捷、高效研制。结合我国航空发动机研发现状，阐明了新兴前沿技术发展赋予航空发动机仿真技术“快速高效、精准映射、全面覆盖、动态预测”的新内涵，以及具备的“时空泛在、数据驱动、动态演进、规范可控、智能高效”等新技术特征，分析提出了“应用全域覆盖、数据高效传递、模型全面贯通”的航空发动机仿真技术框架，论述了数字化转型给航空发动机仿真技术带来的权威数据源构建、全系统模型贯通、数值快速计算、仿真可信度评估和仿真全过程动态演进等发展机遇，并对其在航空发动机的需求论证、协同研制、运行维护等研制阶段深度应用进行了展望。

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14. 智能推演综述：博弈论视角下的战术战役兵棋与战略博弈

罗俊仁, 张万鹏, 项凤涛, 蒋超远, 陈璟

系统仿真学报 2023, 35 (9): 1871-1894. DOI: 10.16182/j.issn1004731x.joss.23-0300

摘要（1131）

HTML （74）

PDF（pc）（4154KB）（916）

推演是一项研究国家安全与竞争、军事冲突与战争、危机管控等重大战略问题的预实践活动。智能推演系统需要人工智能技术的赋能。简要概述了智能博弈的研究进展，推演的演进脉络，智能化兵棋推演及战略博弈推演方法；从博弈论的视角切入，分析了面向智能推演的博弈问题模型，梳理了智能兵棋推演的应用模式、战略博弈推演的组织方式；提出了基于云原生的智能推演服务化架构，面向云边端分布式对抗探索了未来决策云预训练方法，面向危机事件认知构建了战略博弈推演元博弈分析框架。期望为智能博弈推演方面的理论与工具等研究提供科学有效的参考，为新一代智能化云边协同指控提供理论与技术支撑。

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15. 基于冲突搜索算法的多机器人路径规划

乔乔, 王艳, 纪志成

系统仿真学报 2022, 34 (12): 2659-2669. DOI: 10.16182/j.issn1004731x.joss.22-FZ0926

摘要（607）

HTML （41）

PDF（pc）（2164KB）（859）

针对冲突搜索法（conflict-based search，CBS）在多机器人路径规划（multi-agent path finding，MAPF）过程中规划路径过长、单向搜索运行时间长等缺陷，从搜索方向和搜索方式提出一种改进的双向A^*焦点搜索来优化冲突搜索算法。将次优因子 $ω$ 引入冲突搜索算法的底层搜索函数中，以提高路径搜索的效率；将冲突搜索算法中的单向搜索优化为双向A^*搜索。实验结果表明：改进的冲突搜索算法的路径成本缩短了14.82%，总运行时间缩短了10.63%。

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16. 军事元宇宙刍议与展望

张昭, 郭玉杰, 赵晓宁, 孙宝亮, 邓双厚, 冯国旭

系统仿真学报 2023, 35 (7): 1421-1437. DOI: 10.16182/j.issn1004731x.joss.23-0104

摘要（1210）

HTML （97）

PDF（pc）（3118KB）（814）

自元宇宙概念兴起以来，它已被应用到诸多领域。目前，军事智能化、数字化、信息化转型全面推进，元宇宙技术赋能军事将加速新时代军事改革进程。为探讨元宇宙在军事领域的潜在应用，介绍了军事元宇宙若干关键技术及其在军事领域的作用，讨论了军事元宇宙在武器研制与保障、官兵训练与教学、战术指挥与态势感知、体系化协同作战方面的若干潜在应用方向，思考了军事元宇宙目前及未来发展中面临的挑战，并对其未来发展与应用进行了展望。

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17. 基于云平台的Starlink星座高性能仿真技术研究

刘渊, 薛新毅, 王晓锋

系统仿真学报 2022, 34 (10): 2221-2232. DOI: 10.16182/j.issn1004731x.joss.21-0701

摘要（632）

HTML （23）

PDF（pc）（3206KB）（790）

面向星链星座的网络仿真是未来低轨卫星星座设计与建设验证和评估的重要工具。针对星链网络规模庞大，结构复杂的特性，设计了一种高性能卫星网络仿真体系。该体系基于云平台的分布式网络仿真架构，通过系统仿真工具包(system kit tool，STK) Engine底层接口开发、卫星模型库存储优化和消息异步传输等技术，实现对星链星座的快速部署，具有良好的可扩展性。实验表明：所提方法实现了400颗卫星规模的复杂卫星网络的自动化建模，在部署效率上相对于传统方法提升了39.07%，可为大规模低轨卫星建设提供仿真技术支持。

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18. 基于证据推理和置信规则库的涡扇发动机故障预测

朱海龙, 贾如侠, 张亮, 贺维

系统仿真学报 2022, 34 (09): 2074-2086. DOI: 10.16182/j.issn1004731x.joss.21-0396

摘要（575）

HTML （21）

PDF（pc）（636KB）（784）

针对某型涡扇发动机故障预测的问题，提出一种基于证据推理和置信规则库的涡扇发动机故障预测模型。为描述涡扇发动机的健康状态，利用证据推理算法融合发动机系统状态信息；结合先验知识建立混合驱动的置信规则库仿真预测模型；采用投影协方差自适应进化策略用于优化模型参数；通过实验验证了模型的有效性。研究结果表明：该方法不仅准确预测涡扇发动机故障风险概率，而且为故障诊断和维修保障提供了有力的支撑。

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19. 虚实结合仿真在军事领域的应用综述

毛子泉, 高家隆, 龚建兴, 刘权

系统仿真学报 2023, 35 (11): 2289-2311. DOI: 10.16182/j.issn1004731x.joss.22-0672

摘要（1053）

HTML （447）

PDF（pc）（1673KB）（768）

阐述了虚实结合仿真的概念与内涵。根据技术思路的不同，从数字孪生、LVC(live-virtual-constructive)仿真和平行系统3个领域总结了当前虚实结合仿真的发展现状和存在的问题，分析对比了3种方式的异同和优缺点，并阐述了其主要适用领域。针对目前军事训练、作战试验、装备研发、维修维护遇到的困难，以理论指导、案例对比、迁移运用的方式提出了基于虚实结合的解决方法。针对军事领域相关装备和试验的高保真性、保密性和安全性要求，提出了未来虚实结合仿真的发展方向。

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20. 基于X语言的起飞场景民机协同设计与仿真一体化方法

古鹏飞, 张霖, 陈真, 叶俊杰

系统仿真学报 2022, 34 (5): 929-943. DOI: 10.16182/j.issn1004731x.joss.22-0104

摘要（1808）

HTML （3709）

PDF（pc）（6562KB）（726）

针对大型复杂产品，传统基于模型的系统工程（model-based system engineering, MBSE）方法存在系统设计和仿真验证的多语言、多平台集成实现，难以保证高效、准确地反馈系统设计的缺陷，无法达到快速优化设计目的等问题，提出采用基于面向复杂系统支持MBSE的新一代一体化建模仿真语言—X语言实现面向起飞场景的民机跨域子系统的一体化建模仿真。从民机起飞过程需求分析出发，建立了起飞场景的系统级模型和物理级模型，并在X语言的建模仿真软件—XLab进行统一的建模仿真验证，给出了基于X语言面向复杂产品协同设计与仿真一体化方法，为不同领域的设计人员实现复杂产品设计的协同与优化提供了全新的理论与方法参考。

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21. 面向小型航空器应用的光学复眼仿真软件设计

祁启明, 傅瑞罡, 王平, 汪敏, 范红旗

系统仿真学报 2022, 34 (09): 1999-2008. DOI: 10.16182/j.issn1004731x.joss.21-0317

摘要（1476）

HTML （97）

PDF（pc）（3909KB）（718）

光学复眼视场大、视角多、分辨率高，具备与小型航空器共形结合的优势，在侦察监视、目标探测和图像导航等方面具有应用价值。针对实际应用中存在的光学复眼设计研制周期长、航空器飞行成本高的现状，设计了一种面向小型航空器应用的光学复眼仿真软件。该软件集复眼成像、航空器模拟、数据管理于一体，各功能接口可扩展。仿真表明，在9个子眼的配置下仿真帧率可达到23.3 fps，结果精确。该软件可用于光学复眼设计方案优选与应用算法验证，对面向航空器应用的复眼系统研制具有重要意义。

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22. 面向复杂系统运动仿真的信息物理融合建模

刘文正, 张和明

系统仿真学报 2022, 34 (5): 954-963. DOI: 10.16182/j.issn1004731x.joss.22-0097

摘要（2069）

HTML （217）

PDF（pc）（4294KB）（677）

传统运动仿真的虚拟建模缺少针对复杂系统中信息子系统与物理子系统的动态性融合建模。融合传统运动学虚拟建模与信息计算的优势，针对运动仿真的精度和实时性难以满足实际工业制造需求的问题，提出面向复杂系统运动仿真的信息物理融合建模方法，并以机械臂的运动学控制为仿真案例进行验证，解决了实际环境中机械臂的驱动与仿真环境虚拟机械臂运动不一致的问题。搭建了复杂系统运动仿真虚实映射平台，集成了虚拟建模环境CoppeliaSim，融合实际机器人的运动反馈，和虚实映射计算模型，确定工业机器人运动方程的唯一位姿解。实验结果表明本文提出的方法实现了工业机器人的虚实映射实时运动仿真。

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23. 具有能量收集设备的移动边缘计算资源分配研究

李长云, 黎建波, 徐曦, 李亭立

系统仿真学报 2022, 34 (11): 2313-2322. DOI: 10.16182/j.issn1004731x.joss.21-0576

摘要（746）

HTML （507）

PDF（pc）（1056KB）（664）

针对具有能量收集能力的移动边缘计算系统的计算资源分配问题，提出一种基于李雅普诺夫贪婪优化算法。构建在设备电池电量逐渐收敛下，移动设备时延与能耗联合成本的动态最小化优化问题。利用李雅普诺夫动态优化理论，将优化问题分解成每个时隙最佳本地执行、卸载执行和能量收集3个子问题，通过线性规划获得子问题最优解。通过在本地执行、卸载执行和任务丢弃之间选择执行模式，获得设备的时延与能耗联合成本最小结果。利用键值对设计贪婪策略程序，以适应多用户多服务器系统。仿真结果证实，在保证所有设备电池电量都在规定操作水平附近稳定情况下，卸载率可达99.9%以上，并能有效降低服务延时和系统能耗。

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24. 采选充一体化煤炭生产物流系统仿真及优化

王向前, 郭璞昊, 孟祥瑞

系统仿真学报 2023, 35 (5): 907-919. DOI: 10.16182/j.issn1004731x.joss.22-0055

摘要（883）

HTML （541）

PDF（pc）（2203KB）（649）

为研究煤炭绿色化开采模式，探寻满足基本产能目标下，采选充一体化煤炭生产物流系统生产瓶颈问题，促进井下煤矸物流协同高效运输。选用山西某矿为原型，运用排队论解析该采选充一体化煤炭生产物流系统运行过程，借助Anylogic仿真软件建立离散事件模型进行相关实验优化和计算。根据仿真结果发现：智能分选系统、提升设备和破碎机为该采选充一体化煤炭生产物流系统生产瓶颈，通过进行相关优化，可提高各设备利用率，促进系统协同运行。

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25. 混入智能网联车队的混合交通流元胞自动机模型

蒋阳升, 王思琛, 高宽, 刘梦, 姚志洪

系统仿真学报 2022, 34 (5): 1025-1032. DOI: 10.16182/j.issn1004731x.joss.20-0976

摘要（1662）

HTML （93）

PDF（pc）（8171KB）（624）

针对现有自动-手动驾驶混合交通流元胞自动机模型未考虑智能网联车队队列行为，提出了考虑智能网联车队的混合交通流元胞自动机模型，研究混入智能网联汽车车队的混合交通流特征。对混合交通流中的跟驰行为进行了分析，基于跟驰行为的特征，分别构建人工驾驶跟驰模式、自适应巡航模式、协同自适应巡航车队模式的元胞自动机规则，基于数值仿真实验对不同智能网联车渗透率下的混合交通流特性及拥堵情况进行了分析。结果表明：智能网联汽车的应用可显著提高道路通行能力和车辆平均速度，进而有效地缓解交通拥堵。

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26. 考虑BoP热区内部件间热传递的SOFC系统建模仿真

洪凌, 邬荣敏, 周剑武, 夏天, 李晓洁, 田彭杰, 彭浩, 寿春晖

系统仿真学报 2022, 34 (7): 1383-1392. DOI: 10.16182/j.issn1004731x.joss.22-0281

摘要（635）

HTML （344）

PDF（pc）（3209KB）（622）

高温固体氧化物燃料电池（solid oxide fuel cell，SOFC）是一种高温高效的氢电转换装置，其高温工作环境对系统电堆和辅助部件（balance of plants，BoP）的保温绝热提出极高要求。考虑SOFC系统BoP热区内多部件之间存在的热交换，结合高温系统有限的可测数据，开展基于热效率?传热单元数法（ε-NTU法）的高温SOFC系统集总建模；通过模拟BoP热区内零部件与环境的热交换，实现BoP热区内多部件间的传热和温度定量分析；通过设计简洁的反馈控制器实现系统的自启动和稳定运行仿真。仿真结果表明，BoP热区整体保温绝热起温度均衡作用，有利于尾气余热对进气气体的进一步加热，也可适当降低设备最高温度，有利于系统长期运行。

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27. 云边端架构的装备精确维修平行仿真系统

邸彦强, 李婷, 冯少冲, 刘琼瑶, 吕建红, 陈志佳, 张阳, 曹朋飞

系统仿真学报 2022, 34 (9): 1909-1919. DOI: 10.16182/j.issn1004731x.joss.22-0220

摘要（887）

HTML （269）

PDF（pc）（1915KB）（614）

针对装备精确维修需求，在前期装备平行仿真相关研究成果基础上，优化完善了装备剩余寿命预测平行仿真算法，提出并设计了“云–边–端”架构的装备精确维修平行仿真系统。该系统在装备现场采集装备状态数据，边缘设备进行预处理，进而在云端由与实装平行运行的仿真模型，动态预测装备剩余寿命，并将预测结果应用于装备维修方案的制定与推演，为装备精确维修提供支撑。

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28. 复杂环境中多无人机协同侦察的任务分配方法

张富震, 朱耀琴

系统仿真学报 2022, 34 (10): 2293-2302. DOI: 10.16182/j.issn1004731x.joss.21-0552

摘要（523）

HTML （27）

PDF（pc）（2068KB）（607）

现有多无人机协同规划方法往往将航迹规划与任务分配拆开单独解决，导致在复杂环境下协同方案并不是最佳。建立多无人机协同侦察异构目标的代价矩阵，针对复杂环境中多种障碍约束和无人机运动及航迹特点，以改进的PSO-AFSA（Particle Swarm Optimization-Artificial Fish Swarms Algorithm）求解单无人机航迹规划模型，利用匈牙利算法完成各架无人机侦察任务协同分配。仿真结果表明：该算法能使单无人机航程更短且航迹更光滑的同时，实现与任务协同分配紧耦合，使无人机集群总航程的全局总代价最低，提高了任务分配合理性。

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29. 学习流体仿真中的高效长时序运动预测

Jingyuan Zhu, Huimin Ma, Jian Yuan

系统仿真学报 2023, 35 (3): 435-453. DOI: 10.16182/j.issn1004731x.joss.22-1507

摘要（741）

HTML （422）

PDF（pc）（3177KB）（573）

快速准确的进行流体仿真是一个具有挑战性的任务，基于传统方法的流体仿真需要消耗大量的计算资源以获得准确的结果。深度学习方法快速发展，为基于数据的流体仿真和生成提供了可能。提出一种基于单帧的浓度场和一个序列的先验速度场的长时序流体仿真运动预测算法。这一模型专注于将通过神经网络预测的速度和密度场基于纳维-斯托克斯方程获得的仿真数据在宏观尺度上进行匹配。通过使用基于全卷积U型网络的自动编码器和基于LSTM网络的时序预测子网络，本文模型在时间演化过程中更好地保持了视觉宏观相似性，并实现了显著的计算速度提升。本文方法实现了对流体场演化的宏观分布的准确和快速的长时序运动预测。在一系列二维和三维的仿真数据的基准测试上证明了本文算法的有效性和高效性。

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30. 基于改进遗传算法的影像中心布局优化方法

李智杰, 石昊琦, 李昌华, 张颉

系统仿真学报 2022, 34 (6): 1173-1184. DOI: 10.16182/j.issn1004731x.joss.20-1043

摘要（961）

HTML （472）

PDF（pc）（1121KB）（569）

针对影像中心现有布局优化方法自动化水平低、受个人主观意愿影响较大等问题，提出运用系统布置方法(systematic layout planning，SLP)和改进遗传算法相结合的方法对布局进行优化。利用SLP生成的布局方案改善遗传算法的初始种群，增加初始种群多样性；从遗传进化代数和个体适应函数值2个方面实现遗传参数自适应调节，提高其寻优效率。在西安某影像中心布置区域模型和多目标优化数学模型的基础上，运用改进后遗传算法对西安某影像中心布局优化问题进行了仿真实验。实验结果证明：该算法在求解影像中心布局优化问题时比传统遗传算法或蚁群算法速度更快、效果更好。提高了影像中心布局优化的自动化水平，为建筑设计人员提供合理的参考方案。

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31. 基于数字孪生的装配机器人建模及系统实现

徐健, 宋鑫, 刘秀平, 陈博, 闫焕营

系统仿真学报 2023, 35 (7): 1497-1507. DOI: 10.16182/j.issn1004731x.joss.22-0272

摘要（437）

HTML （42）

PDF（pc）（2979KB）（551）

针对工业装配机器人复杂作业编程耗时耗力、准确性差等问题，提出一种基于数字孪生的机器人在线编程方法。从几何、接触动力学、行为、规则四个维度实现了机器人从真实向虚拟空间的忠实映射。实现了多零件装配轨迹规划程序验证，实时同步作业及状态监测。设计搭建了基于数字孪生的装配机器人建模与在线编程系统，以六轴工业机器人单元为例验证了系统的实用性和准确性，为复杂装配作业机器人编程提供了新方案。

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32. 装备数字孪生可信评估框架研究

陆涵, 张霖, 王昆玉, 黄泽军, 程鸿博, 崔晋

系统仿真学报 2023, 35 (7): 1455-1471. DOI: 10.16182/j.issn1004731x.joss.23-0057

摘要（874）

HTML （64）

PDF（pc）（3750KB）（531）

装备数字孪生大规模落地应用的一个关键瓶颈问题是缺乏系统有效的可信评估方法。本文分析了装备数字孪生的动态演化性、虚实交互性等关键特征，提出了装备数字孪生可信评估框架，包括数字孪生的可信内涵、多维多层次可信评估指标体系和可信评估方法论，并以机械臂数字孪生为例说明了整个评估过程，可以为数字孪生的评估、构建提供方向性指导。

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33. 基于改进MPC的协同自适应巡航控制策略研究

王启明, 蒋江月, 吕志超, 张汉祖

系统仿真学报 2022, 34 (09): 2087-2097. DOI: 10.16182/j.issn1004731x.joss.21-0388

摘要（662）

HTML （24）

PDF（pc）（2115KB）（529）

针对环境干扰、传感器噪声和跟随时变车速稳定性较差等问题，提出一种基于KF(kalman filtering)的改进MPC(model predictive control)算法。搭建CACC(cooperative adaptive cruise control)车辆间纵向运动学模型，并建立离散状态空间方程；利用KF对状态变量降噪，同时对预测模型进行鲁棒性设计；对不同工况下CACC控制目标进行分析，分别建立目标优化函数。通过搭建Simulink与CarSim联合仿真模型进行验证，结果表明，改进MPC算法能够提高城市与市郊工况下车辆的燃油经济性与驾乘舒适性，实现公路工况下对时变车速的稳定跟随。

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34. 基于CarSim的车辆动力学虚拟仿真系统开发

刘建磊, 焦学健, 王怀谦

系统仿真学报 2022, 34 (8): 1847-1854. DOI: 10.16182/j.issn1004731x.joss.21-0300

摘要（647）

HTML （22）

PDF（pc）（2935KB）（523）

为了解决实车实验因“高成本、高消耗、高危险性”而无法开展的问题，开发了一套基于CarSim的车辆动力学虚拟仿真系统。利用CarSim创建实时车辆模型；在Unity3D中搭建虚拟场景，并使用主动立体显示技术实现3D视觉效果；通过Fanatec赛车模拟方向盘和LabView采集驾驶员操作信息，在NI-Pxie8840控制器中求解车辆动力学模型以确保其运算的实时性；将解算数据通过六自由度运动平台反馈给驾驶员。结果表明：虚拟车辆可以遵循驾驶员的意图行驶，整套系统反应灵敏、操作环境安全、沉浸式感受较强、实验数据准确可靠，对汽车的设计研发具有一定意义。

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35. 基于强化学习的连续型机械臂自适应跟踪控制

江达, 蔡志勤, 刘忠振, 彭海军, 吴志刚

系统仿真学报 2022, 34 (10): 2264-2271. DOI: 10.16182/j.issn1004731x.joss.21-0632

摘要（384）

HTML （24）

PDF（pc）（1647KB）（514）

针对空间主动碎片清除操作中连续型三臂节机器人系统跟踪问题，提出一种基于强化学习的自适应滑模控制算法。基于数据驱动的建模方法，采用BP神经网络对三臂节连续型机械臂进行建模，并作为预测模型指导强化学习实时调节所提出滑模控制器的控制参数，从而实现连续型机器人运动的实时跟踪控制。仿真结果表明：提出的数据驱动的预测模型对随机轨迹预测的相对误差保持在 $± 1 %$ 以内，能够高精度地反映系统动态特性。对比固定参数的滑模控制器，提出的自适应控制器在保证系统达到控制目标的同时具有更低的超调量和更短的调节时间，表现出更好的控制效果。

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36. 改进Q学习算法在作业车间调度问题中的应用

赵也践, 王艳红, 张俊, 于洪霞, 田中大

系统仿真学报 2022, 34 (6): 1247-1258. DOI: 10.16182/j.issn1004731x.joss.21-0099

摘要（596）

HTML （30）

PDF（pc）（1235KB）（509）

为解决动态环境下作业车间调度问题，提出了一种基于改进Q学习算法和调度规则的动态调度算法。以“剩余任务紧迫程度”的概念来描述动态调度算法的状态空间；设计了以“松弛越高，惩罚越高”为宗旨的回报函数；通过引入以Softmax函数为主体的动作选择策略来改进传统的Q学习算法，使改进后的Q学习算法在前期选择不同动作的概率更加平等，同时改善了贪婪策略在学习后期还会选择次优动作的现象。仿真结果表明：该调度算法相较于改进前，性能指标平均提升约6.5%；相较于IPSO算法和PSO算法，性能指标平均提升分别约为38.3%和38.9%，调度结果明显优于使用单一调度规则以及传统优化算法等常规方法。

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37. 基于OPNET的机群数据链混合TDMA协议仿真

傅妍芳, 张楠, 魏佳宁, 曲少春, 卢颖, 刘畅

系统仿真学报 2022, 34 (9): 1933-1940. DOI: 10.16182/j.issn1004731x.joss.21-0449

摘要（1966）

HTML （161）

PDF（pc）（657KB）（508）

针对当前数据链的时隙分配问题，提出并实现了一种基于灰色关联分析法的混合时隙分配协议。通过灰色关联分析法对吞吐量、时延和当前报文缓冲区的负载程度做聚合，得到各节点综合得分，根据综合得分对时隙进行动态分配，同时采用固定时隙分配的方式保证网络中的节点最少有一个时隙可用。仿真结果表明：与固定TDMA(time division multiple access)协议和P-TDMA(priority-TDMA)协议相比，该协议在减少竞争冲突的同时，也保证了较低的时延、相对较高的吞吐量和高时隙利用率。

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38. 面向卫星互联网的动态仿真技术研究

王晓锋, 谌泰乾, 刘渊

系统仿真学报 2023, 35 (7): 1472-1486. DOI: 10.16182/j.issn1004731x.joss.22-0333

摘要（653）

HTML （57）

PDF（pc）（3664KB）（504）

网络仿真是卫星互联网在滚动建设过程中新技术验证与安全技术评估的重要支撑。针对卫星互联网高度时变特点，设计了基于云平台的动态仿真体系架构。基于该架构，针对卫星链路参数的时变问题，提出卫星链路分布式仿真算法，提升了链路动态仿真的同步精度；针对卫星运动过程中的拓扑时变问题，提出基于时间片的实时拓扑仿真算法，实现了仿真拓扑的实时准确变化；针对人在回路操作导致的拓扑变化问题，提出卫星链路动态仿真控制技术，实现了仿真拓扑的实时重构。实验表明：相对于传统方法，链路动态仿真同步精度提升了96%；对卫星断链导致的拓扑变化场景，可以实现拓扑的实时准确变化；对人在回路操作导致的拓扑变化场景，能完成仿真拓扑的实时重构。

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39. 一种基于机器视觉的精准注意力追踪系统

刘纪元, 祁瀚文, 刘志诚, 费敏锐, 张堃

系统仿真学报 2023, 35 (10): 2087-2100. DOI: 10.16182/j.issn1004731x.joss.23-FZ0829

摘要（621）

HTML （380）

PDF（pc）（3779KB）（504）

针对学生注意力分配困难和对学习影响等问题，提出一种基于机器视觉的精准注意力追踪系统。该系统包括图像采集装置和精准的注意力追踪算法。图像采集装置可以获得更清晰的眼部区域图像。瞳孔中心定位算法用轻量级的MobileNet v3替换VGG16(visual geometry group network)，采用两级特征融合和中心关键点预测技术，提高了检测速度和准确率。该算法检测速度可达36 帧/s，准确率为97.42%。视线追踪算法旨在解决头部偏移的影响，实现对视线的精确追踪。研发了一款面向学龄儿童的阅读认知评价交互软件。该软件利用采集到的视线坐标计算相关眼动指标，再通过心理学理论分析建模来评估学龄儿童的思维认知能力，为心理学和教育学相关领域研究提供了参考和借鉴。

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40. Application of 3D Scanned Big Data of Large-scale Cultural Heritage Objects Based on Noise-robust Transparent Visualization

Tanaka Satoshi

系统仿真学报 2023, 35 (8): 1635-1650. DOI: 10.16182/j.issn1004731x.joss.23-0480

摘要（978）

HTML （396）

PDF（pc）（7522KB）（497）

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