Virtual network mapping algorithm for large-scale network environment

A major challenge of network virtualization is the virtual network resource allocation problem that deals with efficient mapping of virtual nodes and virtual links onto the substrate network resources. However, the existing algorithms are almost concentrated on the randomly small-scale network topology, which is not suitable for practical large-scale network environments, because more time is spent on traversing SN and VN, resulting in VN requests congestion. To address this problem, virtual network mapping algorithm is proposed for large-scale network based on small-world characteristic of complex network and network coordinate system. Compared our algorithm with algorithm D-ViNE, experimental results show that our algorithm improves the overall performance.

基于NXMCD的虚实映射实验交互系统设计与实践

该文基于数字孪生理念,结合NX MCD机电概念设计、PLC编程与控制和LabVIEW的图形化编程手段,完成了基于NX MCD的虚实映射实验交互系统设计与实践。以LabVIEW设计的UI界面为控制监测端,物理对象与MCD虚拟模型为执行端,实现了物理对象与MCD虚拟模型的虚实映射,同时MCD虚拟模型能够输出控制信号进而控制物理对象。在此基础上,设计了步进电机往复运动与MCD虚拟模型虚实映射实验案例。该实验案例可为本科生和研究生相关课程的实践教学提供虚实映射交互实验方法和手段,可显著提升学生的创新实践能力与水平,是对数字化实践教学研究的一次探索。

基于ROS的服务机器人实训课程虚拟仿真教学研究

针对目前服务机器人实训课程教学存在的设备成本高、学生操作机会不足等问题,该文提出基于ROS的仿真实训课程教学方案。依托真实系统和仿真实训室,构建基于ROS的服务机器人建模与运动仿真、建图与导航仿真、平面视觉检测仿真、三维视觉检测仿真、物品自动抓取综合应用仿真5个实训项目,详述每个项目的实施要点,实现虚实结合的实训模式。经过实践证明,虚拟仿真实验教学不仅提高实训教学效率,同时极大激发学生的学习兴趣与自主创新意识。

面向起重机结构承载能力评估的数字孪生系统构建方法

针对当前起重机本质安全所面临的监测力度差、能力指标单一、数据利用率不高导致承载能力评估效率低、评估结果不够全面的问题,本着“虚实互控-互调-互补”的思想,提出面向起重机结构承载能力评估的数字孪生系统构建方法。从设备服役场景出发,结合数字孪生五维模型,设计起重机结构承载能力数字孪生框架;以多指标下的结构承载能力动态综合评估方法为支撑,围绕虚实映射、数据交互与服务交互,分层分级阐述结构承载能力数字孪生系统构建方法;从模块内聚,功能集成的角度,搭建数字孪生系统平台。以YDC20/30轻小型移动式起重机为例,验证了所提方法及系统的有效性,为及时精准判断起重机服役过程中的安全性提供了一种新途径、新策略。

井筒提升机数字孪生系统研究

为解决矿井提升系统虚拟化、数字化程度低的问题,提出基于数字孪生的井筒提升机数字化建模三维可视化与虚实交互的方法。面向井筒提升机系统,基于数字孪生五维模型框架,分析设备运行机理,对井筒提升机进行全物理属性的数字化系统建模。构建多维多尺度模型和多维异构数据模型,搭建孪生数字场景,结合虚实映射技术实现虚拟、物理场景两者的动态映射与虚实交互。以Unity3D虚拟引擎来搭建平台,集成上述功能,实现系统的数字化虚实映射与三维可视化。以某井筒提升机为应用对象,设计并开发了井筒提升机数字孪生系统,为井筒提升机数字孪生模型构建方法的实现提供了参考。

高职测绘地理信息类专业虚拟仿真实践体系的构建

针对测绘地理信息类专业实践教学中存在的问题和行业发展新要求,通过分析现有测绘地理信息类专业实践教学中存在的问题,提出将虚拟仿真技术引入到专业实践教学中,明确测绘地理信息虚拟仿真实践体系的建设思路,通过将专业实践教学模块与虚拟仿真有机融合,探索构建适用于高职测绘地理信息类专业的虚拟仿真实践体系,“以虚带实、以虚助实、虚实结合”有效缓解专业实践教学中的“两高四难”问题,推动测绘地理信息类专业实践教学改革,提升学生技能水平。

新型基础测绘虚实一体化教学改革研究

随着教学模式的不断更新、教学手段的不断提升,多种教学方法和手段不断融合,线上、线下、虚拟仿真教学与实操项目实践等多种途径相结合进行联合教学。基于该背景,通过初步探讨新型基础测绘实验教学,总结了一套适合当前的教学模式,面对突发或不可抗情况具有实际使用价值,且针对教学仪器设备不易大众化(如倾斜摄影测量)也具有很好的操作价值,可为后续理论教学提供有益借鉴。

基于VR技术的野外实践平台构建

传统野外实践受地域、交通、时间、天气等多重因素的制约,难以兼顾实践内容、成本及人员的安全。采集不同时间、不同地点的影像素材制作VR实景,叠加至电子地图并通过互联网发布,可实现实践对象空天地一体化的多尺度展示。基于VR技术构建与应用野外实践平台,拓展了野外实践的地域范围,同时降低教学成本和风险。VR实景的制作及发布所涉及的技术门槛低,节点的拓展性强,有利于提高野外实践教学资源共享效益,为全国性的仿真平台建设提供参考。

北斗导航与定位虚拟仿真教学探索与实现

针对北斗导航与定位教学过程中存在相关知识点抽象而难以理解及理论与实践脱节的问题,本文以提高教育教学质量和学生综合素质能力为目标,以学生为中心,遵循从理论学习到实践应用的规律,借助虚拟现实技术构建了一种“认知-探究-应用”于一体的全过程、系统化、递进式的北斗导航与定位虚拟仿真教学方法。该教学方法涵盖北斗导航系统原理、系统组成、导航定位、测距误差与消除,以及RTK高精度数字测图与应用等一系列教学内容。该教学方法可虚拟国家北斗重器,培养学生家国情怀,打破时间空间限制,激发学生创新能力,促进理论实践融合,提高教育教学质量,对于培养熟练掌握北斗导航定位知识并具备相关实践技能的测绘工程专业人才是非常必要的。

基于云端的信息化测绘网络教学平台设计与开发

针对测绘学科存在的实践教学条件难以突破、教学组织管理不完善等问题,探讨了“互联网+测绘”的教育改革思路,设计并开发基于云端的信息化测绘网络教学平台。平台按照5层架构进行整体框架设计,应用了数据环境建构、虚拟化实验项目设计、自主性底层框架结构设计、分布式虚拟现实等关键技术,整合了教学资源管理、线上虚拟仿真实验、线下移动式实验平台、数据智能评分、教务综合管理等功能需求,建设形成“人人皆学、处处能学、时时可学”的学习型空间。平台有效突破了时空限制,改善了测绘学科实践教学条件,优化了实践教学组织与管理,取得了良好的实践教学应用成效。

利用Bing Maps地图切片实现网络地图服务

通过分析Bing Maps地图切片数据的编码方式及URL结构,介绍了获取Bing Maps地图切片数据的方法。并将获取的数据生成网络地图服务(Web Map Service,WMS),以供任何能够支持WMS服务的客户端加载。实现了以较小的成本而且方便快捷地获取地图和影像数据。

液压支架姿态数字孪生精准快速映射方法

针对应用数字孪生实现综采工作面液压支架姿态映射存在精度低、时延大及精度与时延难以平衡等问题,提出了一种液压支架姿态数字孪生精准快速映射方法。设计了包括物理感知层、数据层、业务逻辑层和表现层的液压支架姿态数字孪生系统架构;在业务逻辑层,通过保留液压支架高精度模型外部形状并将关键部位合并成轻量化结构件,建立了液压支架姿态数字孪生模型,减少了渲染时延,并通过建立倾角传感器测量角度与数字孪生模型转动角度之间的转换关系,实现液压支架姿态数字孪生模型与液压支架实体虚实映射一致,保证了液压支架姿态映射的精度;在数据层,从各数据传输环节中划分出传输间隔并进行参数约束,应用参数规划求解优化可调环节的数据更新间隔,减少了数字孪生系统数据传输过程的资源浪费和时延。搭建了液压支架姿态数字孪生精准快速映射平台,进行液压支架姿态虚实映射的时延和精度测试,结果表明,该方法在保证液压支架姿态映射精度的前提下具有较低的时延。

数字化教育背景下机能实验学高质量课堂建设的探索——以“心肌生理特性观察及其影响因素”为例

介绍了机能实验学数字化转型的改革措施及经验总结。在教育数字化背景下,重构医学教育、为新医科高质量课堂赋能,是数字化时代的优势和趋势。在机能实验学教学中引入了多项措施进行数字化转型,运用多种手段融合数字化资源、技术,将案例式教学、翻转课堂教学、虚拟仿真实验、思维导图构建、课后拓展资源、创新实验设计、智能机器人等引入课堂,并融入课程思政,实现实验教学的智能化、个性化和互动性。文章以“心肌生理特性观察及其影响因素”实验为例,介绍了课程设计及过程,总结机能实验学数字化转型的实践经验,探索智慧教学手段,并与兄弟院校分享,共同打造高质量机能实验学课堂。

煤矿井下基于虚拟Radio-map及Markov链的定位算法

为了在煤矿井下获得更高的定位精度,提出一种基于虚拟Radio-map及Markov链的定位方法。结合井下复杂环境,采用信道衰减模型及线性插值法实现了动态衰减因子,建立虚拟Radio-map的同时降低了工作量;考虑到每处采样点接收信号强度分布先验假设和统计特征,在线阶段采用基于贝叶斯准则框架的加权核函数算法,为每个样本数据赋予一个以自身为"核心"的函数,构建的概率密度分布避免了确定模型带来的误差,从而提高了定位精度;为进一步优化定位结果,考虑先验概率对贝叶斯后验概率的影响,提出了基于高斯模型的Markov链定位算法,抑制了运动目标位置的大幅度跳变,使目标定位更加精确。实验表明,所提算法可以通过较低数据采集工作量达到一定的定位精度,满足井下目标定位需求。

一种基于Shadow Mapping的阴影生成改进算法

Shadow Mapping算法是目前广泛应用的阴影渲染方法,但该方法容易产生走样,特别是不能满足大规模场景中阴影的真实性和实时性要求。对此,提出一种利用平行面分割的改进Shadow Mapping算法,减少了算法运行时的缓冲空间,提高了阴影质量,尤其适合于动态大规模环境中实时阴影的生成。并用VS2005和OpenSceneGraph实现了算法的绘制过程,达到满意的视觉效果和生成速度。

基于数字孪生的纺机钣金车间可视化监控系统研究与应用

针对纺机钣金车间生产过程实时监控差、准确性不足及可视化程度低等问题,提出一种基于数字孪生的纺机钣金车间可视化监控系统构建方法。首先,基于纺机钣金车间的生产要素构建其孪生几何模型,并对孪生几何模型进行轻量化处理以满足实时响应要求;然后,基于赋时Petri网设计其行为逻辑模型,并通过碰撞检测算法实现在孪生车间中的触发响应。在此基础上,结合OPC UA的信息建模、事件驱动等方法实现多种工艺路线的产品加工、在制品流转等过程的忠实映射。最后,以某纺机钣金车间为应用案例,设计开发了原型系统,验证了所提方法的可行性和有效性。

面向车-路-图协同的分布式自动驾驶仿真平台架构及应用

为解决车路图协同仿真环境下的单机式测试平台效率低下、系统可扩展性不足的问题,本文提出了一种面向车-路-图协同的分布式自动驾驶仿真平台架构,并将该平台命名为VIMS(vehicle-infrastructure-map system)。VIMS平台以CARLA作为虚拟仿真引擎,通过引入真实高精地图,接入驾驶模拟器、信号机等硬件在环设备,形成了虚实结合的交通场景;考虑功能的交互作用,VIMS平台分为主世界、智能车、智能路侧和高精地图4个模块,采用ROS分布式架构实现模块内部的相对独立和模块间的互联互通;考虑到平台的计算可靠性与可用性,采用分布式计算实现4个模块间的独立计算。通过车道保持和车路图协同定位算法为例进行应用验证,通过平台实现了数据采集、传输和算法的验证测试与评价,结果表明,本文所提出的平台可以实现车、路、图协作的实时仿真,保证模块的有机运行,系统架构可扩展性高。

静态爆轰试验后带破片穿孔靶板形变恢复方法

针对静态爆轰试验后发生形变的靶板,提出一种新的参数化方法,在三角网格模型下解决了靶板上孔洞部分参数化形变大以及边界角度形变、面积形变和拉伸形变大的问题。该方法首先通过拟合变分隐式曲面修补孔洞,接着采用基于虚拟边界的ABF++方法进行参数化,然后根据试验前靶板的网格能量,优化整体的靶板点云,进一步减少形变,最后去除附加的修补点和虚拟边界点,得到参数化后的靶板点云。实验选取了LSCM、ABF++方法来直接对两个经典人脸三角网格模型和靶板三角网格模型及其对应带孔洞的模型进行形变恢复,并与所提方法进行了对比,实验结果表明所提方法在三个模型的外边界角度畸变、外边界面积畸变,含孔洞三个模型的内边界角度畸变、内边界面积畸变,四项指标上相较于LSCM和ABF++平均降低了31.10%、23.76%、19.60%、10.08%,因此可以更好地减少参数化曲面上的内外边界形变,为带破片穿孔的靶板提供一种有效的参数化方法。

胰腺导管腺癌的双能量CT成像研究进展

胰腺导管腺癌(PDAC)是一种恶性程度高、预后极差的肿瘤,早期诊断和准确评估对其治疗决策及改善预后十分重要。双能量CT是近年来CT成像领域发展的前沿方向,具有多参数、多维度、定量成像的特点。双能量CT除了提供常规CT的解剖学信息,还可获得物质分离图、虚拟单能量图、有效原子序数图及能谱曲线等多参数图像,有助于对疾病的诊断和评估。本文就PDAC的双能量CT成像研究进行综述。

基于MCD的茶叶生产线数字孪生映射技术

为了提高生产效率、降低成本、提高产品质量,改善茶叶生产线在设计和运行过程中的容错率和效率,节约生产时间,将数字孪生技术和茶叶生产线进行了融合研究,主要介绍了茶叶压饼生产线的工艺流程和特点,并利用NXMCD数字孪生技术对生产线进行数字孪生构建。从基本对象设置、添加运动副、设置传感器、设置信号输出和虚实映射几个方面进行了研究。为茶叶生产企业的可持续发展提供技术支持和帮助。