元胞自动机的遥感影像混合像元分类

通过对元胞自动机理论的研究,提出元胞自动机的遥感影像混合像元分解模型。利用多波段遥感数据验证混合像元分解算法的可行性,并将结果与线性分解模型进行比较。结果表明,元胞自动机混合像元分解模型在分解的准确性方面,明显优于一般线性模型的精度。最后,将分类结果与传统的监督分类算法比较,得出元胞自动机的混合像元分解模型明显优于监督分类精度的结论。

元胞自动机FI和NS交通流混合模型的研究

考虑车辆的驾驶员具有其不同的驾驶特点,建立了单车道开放边界条件下元胞自动机F I模型和N S模型混合的交通流模型.通过计算机模拟,研究了混合交通流的密度、速度和流量受边界、N S型车辆的随机减速概率PNS、F I型车辆的随机减速概率PF I和N S型车辆的产生概率α′的影响.结果表明,PNS和α′是决定混合交通流的主要因素,它们的值越大,混合交通流的密度、速度和流量就越小,混合模型的密度、速度和流量都比N S模型的大.

基于混合元胞自动机的铝合金保险杠横梁设计

为提高保险杠横梁的耐撞性并考虑轻量化的要求,提出铝合金横梁结构的设计方法.建立耐撞性有限元仿真模型,基于混合元胞自动机方法进行耐撞性拓扑优化,根据材料分布得到H型梁的结构;采用Kriging近似模型技术,进一步优化拓扑优化后的截面尺寸.结果表明,所提出的结构设计方法可以得到合理的截面形状和尺寸,提高了保险杠横梁耐撞性且实现了轻量化设计.

基于元胞自动机的城市混合非机动车流特性模拟研究

我国大城市交通非机动车流主要由普通自行车与电动自行车构成,二者具有异质性,主要体现在速度、横向位移意愿以及随机扰动引起的减速状态的差异,并具体表现为车辆影响域、横向位移倾向值、随机慢化概率的不同。采用多车道元胞自动机(Cellular Automata,CA)模型对混合非机动车流进行模拟研究。基于此分析了车辆构成比例对速度-密度、流量-密度及可实现的横向位移行为的影响。模拟结果显示:电动自行车的构成比例与前二者关系紧密;实现的横向位移数目,即横向位移率随密度的增长呈现先增后减趋势,且上升阶段会出现驻点,该点的产生表明低密度条件下出现了明显的偏析现象。

利用MATLAB和VC++6.0混合编程技术研究元胞自动机动态演化过程

在论述MATLAB和VC++6.0混合编程的基础上,以二维方格元胞自动机的动态演化过程为背景,对不同边界条件和邻居条件的二维方格元胞自动机在奇偶演化规则下的动态行为进行分析,并通过混合编程技术对其动态演化过程进行“可视化”再现和跟踪,得到了元胞自动机在不同条件下其演化过程具有复杂性、不确定性、平衡性、周期性以及分形性等特性的结论,为进一步发掘和揭示元胞自动机的演化规律提供了研究思路和方法。

元胞自动机双车道人车混合交通流模型的研究

以元胞自动机184号规则为基础,建立了双向两车道含行人,自行车和汽车的“人车”混合交通流模型.考虑了两车道间的超车影响.通过计算机数值模拟,得到不同的混合比例下的混合交通流基本图及不同的自行车和行人密度下汽车的交通流基本图.通过分析,得出了混合交通流的几个重要特性.

混入智能网联车队的混合交通流元胞自动机模型

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。

一种新的混合车流下的元胞自动机交通流模型

在我国高等级公路上的车流主要是混合车流,而一般的交通流理论都是以小车流为对象进行研究和建模的。元胞自动机模型可以比较好地模拟交通流,新建立的混合车流下的元胞自动机交通流模型,除不同车型的车速上限不同外,而且车辆运行中所占元胞格点数也不同。通过计算机对新模型进行模拟,发现纯小车流、将大车按线形换算成小车流与混合车流的车流运行状态不尽相同,而且在车速方面差别更大。只要在车流中存在大车,整个车流的速度就会受到较大的影响,但车流密度较低时,车型比例对车速的影响又不是很明显,但平均速度低于大车的最大速度。另外,本模型为进一步更好地描述混合车流奠定了基础。

考虑摩擦干扰的机非混合交通流元胞自动机仿真

自行车与机动车混行是我国道路上最常见的交通流形式,而元胞自动机(CA)是研究交通流的有力工具。实际观察表明,与高、低速机动车混合交通流不同,自行车流对机动车流的影响形式主要是摩擦干扰而非阻滞干扰。鉴于此提出了一种考虑摩擦干扰的自行车-机动车混合交通流元胞自动机模型,自行车与机动车分道行驶,但当自行车距离机动车道很近时将给机动车带来侧向安全压力从而引起机动车的减速。通过仿真试验,发现摩擦干扰使得机动车流量-密度曲线更加平滑,并且随着自行车密度增大,中、低密度车流的流量有显著降低,而高密度车流的流量没有明显变化,通过与实测数据的对比,证明该模型能够反映真实混合交通流的关键特性。

基于混合元胞自动机的柔顺机构多目标拓扑优化方法

采用无梯度优化方法——混合元胞自动机方法进行体积约束下柔顺机构多目标拓扑优化设计。以应变能最小化和互应变能最大化为目标,以结构体积为约束,采用标准化方法定义多目标拓扑优化的目标函数,消除不同性质目标函数在数量级上的差异。将混合元胞自动机方法用于多目标优化问题的求解,以比例控制作为局部控制规律。数值算例结果表明,该方法用于柔顺机构多目标拓扑优化设计是有效的,优化迭代次数较少,且结构不易出现单节点铰链现象。

基于混合元胞自动机算法的连续体结构非线性拓扑优化

采用一种无梯度的混合元胞自动机(HCA)算法,通过将元胞自动机(CA)规则与LS-DYNA求解器耦合来实现拓扑优化,解决了材料非线性小变形工况在迭代过程中的振荡不收敛及突变现象。通过引入体积约束函数并不断更新应变能密度目标值,使优化结构的质量能够精确收敛于目标质量,实现了拓扑优化结果对结构尺寸优化的目的。研究结果表明,非线性分析对实际工程中的结构优化设计非常重要,结合LS-DYNA求解器的HCA拓扑优化算法对求解非线性问题高效可靠,能够有效减少奇异解并消除棋盘格现象,具有良好的工程应用价值。

区间参数柔性机构设计的混合元胞自动机方法

进行柔性机构设计时,应考虑不确定性参数对机构性能的影响。基于此,将柔性机构物理参数及其外载荷视为区间变量,基于柔性机构的刚性测度和柔性测度,建立在连续域中利用结构拓扑优化设计柔性机构的数学模型。采用固体各向同性惩罚方法进行设计域材料的参数化,将材料相对密度作为设计变量,结构受载时的应变能和交互势能线性加权的极大化作为目标函数,结构体积作为约束。优化设计求解策略采用混合元胞自动机方法,用区间有限元法进行结构总体分析以获取优化过程中的每次迭代信息,设计变量中的局部改变由基于比例—积分—微分控制律的局部设计规则来确定。数值算例证明了所建模型及其解法的有效性。按照数值算例结果之一进行等比例尺寸放大后的实物制造,并进行简单试验验证。

考虑自行车流特性的机非混合交通流元胞自动机仿真

为了研究最大速度多样性、侧向摆动性及车流异质性等自行车交通特性对机非混合交通流的影响,以Na Sch模型为基础,采用了元胞自动机进行了建模与仿真。结果表明:自行车最大速度多样性对自行车越线行驶数量及机动车流量基本无影响,而其他自行车交通特性对机动车交通流影响显著;自行车与机动车皆处于中低密度条件下,侧向摆动行为的发生会加重自行车间的相互干扰,进而增加自行车越线行为并降低机动车流量;而与同质自行车流相比较,传统自行车与电动自行车的混合将产生更多的越线车辆以及更低的机动车流量。因此在进行机非混合交通流建模过程中,结合侧向摆动及车流异质性等自行车交通特性能够更加真实地反映机动车和非机动车之间的相互干扰。

周期边界条件下多速混合车流的双车道元胞自动机模型

在对现有经典交通流元胞自动机模型进行总体分析的基础上,结合我国部分高速公路已不再有行车道和超车道之分的特点,重新标定了元胞长度、运行车速、随机慢化机制和换道超车规则,构建了周期边界条件下多速混合车流的双车道元胞自动机模型,通过计算机模拟分析了交通流三参数之间关系,大型货车占有率对交通流的影响及大货车占有率不变且交通流密度变化的情况下的时空斑图比较。结果表明,在高速公路不分行车道和超车道的情况下,大型货车的占有率对混合车流的速度影响不大,车辆的随机减速概率会对混合车流的运动状态起重要作用。

基于宏观运动波和微观元胞自动机的双车道交通流混合建模

基于运动波理论和线性元胞自动机模型,提出了一种宏观与微观空间表现尺度相结合的双车道交通流混合建模方法.在交通流供需理论框架下,定义了考虑车辆变道行为和元胞自动机空间离散性影响的宏观/微观边界转换条件.该边界条件能够克服在引入车辆变道行为和应用离散化的微观元胞自动机模型时所引起的交通流质量损失问题.应用混合模型模拟双车道堵塞和单车道关闭引起的交通流瓶颈现象.结果表明,交通波在经过模型空间尺度发生变化的边界时能够连续传播,传播速度并未出现降低或者振荡现象,并且交通流质量守恒.混合建模能根据各路段所需表现的空间尺度不同,应用不同空间层次的交通流模型分别模拟,有效提高了大型交通流网络的模拟效能.

元胞自动机在混合交通仿真中的应用

以VC语言为开发工具,通过构造二维元胞自动机模型,对平面十字交叉路口的交通流进行了分析和模拟控制。仿真结果较为理想,说明了元胞自动机广泛的应用前景。

手动驾驶和ACC混合车流元胞自动机模型研究

针对由手动驾驶车辆和ACC(自适应巡航控制)车辆组成的混合车流,考虑驾驶员的个体驾驶特性差异和ACC车辆的运行原理,构建了各自的运行规则,提出了一个新的元胞自动机模型.给出了周期边界条件下的计算机仿真结果,并对其进行了分析和讨论.结论表明:车流中保守型驾驶员的存在导致了道路利用率的降低,而合理的匹配各种车辆的混合比例,能有效提高道路交通的最大流量和临界密度,有效缓解交通拥堵.

人非共板条件下的混合交通流元胞自动机模型

提出建立多尺度、多邻域规则元胞自动机模型来描述城市道路两侧人行道人非共板条件下的行人与自行车混行交通流.人非共板是一种新颖的慢行交通管理模式,但进行这种人行道规划、设计时,指标选取往往会缺少理论支持,运营时缺乏定量评价运行状态的手段.本文以城市道路单侧人行道板上同向行人和自行车共板的情况为研究对象,考虑自行车与行人几何尺寸、元胞状态值及邻域定义等方面的差异,建立了统一的混合元胞自动机模型.该模型能较好地描述这两种交通方式相互干扰现象,通过模型演化能方便地获取阻挡概率等交通运行状态评价参数,为人非共板的规划和设计提供可靠的理论依据.

基于元胞自动机双车道混合车辆变道规则的交通流模型研究

针对车辆行驶的交通流问题,兼顾现实中的多车道及车辆性能差异两个问题,在开放性边界的条件下,将基础的STCA模型进行改进,建立对称双车道大小车变道元胞自动机模型。文章核心在于变道规则的演化设计,根据逐步改进的变道规则,模型分为三种:模型一,大、小车都不允许变道;模型二,小车允许变道但同时不允许超车,大车不允许变道;模型三,小车既可以变道又可以超车,大车允许变道不允许超车。利用Matlab软件进行计算机仿真模拟,得到三种模型的时空斑图,图形结果显示:在保证安全性的前提下,车辆的变道、超车行为在改善交通状况的方面确实起到了很大的作用,堵塞相变少,同步流得到提升,道路利用率得到了提高,较STCA模型模拟的交通流更接近现实,也更具有指导意义。

一类特殊规则的二维混合元胞自动机的GOE问题

无前像位形(GOE)是元胞自动机的一个重要特征,它的存在关系到元胞自动机的可逆性。本文主要利用矩阵代数的原理,针对一类二元域上的特殊混合规则的线性二维元胞自动机进行讨论,给出了在不同的情况下,一个位形是GOE的充分必要条件,以及计算元胞自动机中GOE的个数的算法。