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数字孪生战场：概念、架构与技术

系统工程与电子技术 2024年

作者：熊宇涵李雄中山大学系统科学与工程学院

当前作战仿真模型存在态势理解滞后、物理模型无法更新等问题，这些问题将影响后续态势推演与决策效果。为此，提出了数字孪生战场的概念，并建立了数字孪生战场的四层架构模型。基于这种模型，分析了其在战场空间的部署方式及寿命周期... 详细信息

当前作战仿真模型存在态势理解滞后、物理模型无法更新等问题，这些问题将影响后续态势推演与决策效果。为此，提出了数字孪生战场的概念，并建立了数字孪生战场的四层架构模型。基于这种模型，分析了其在战场空间的部署方式及寿命周期运用，探讨了其潜在运用价值。同时，从多源数据采集与处理、孪生战场建模、模型动态更新和态势推演与决策四个视角出发，讨论了数字孪生战场建模所需的关键技术。随着这种新型作战仿真模型的运用，可以帮助指挥机构做出更高效的决策。

关键词：数字孪生战场指挥决策多源数据采集作战建模模型更新态势推演

基于状态空间法的平面圆弧曲梁面外动力学分析

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工程力学 2024年第S01期41卷 89-97页

作者：刘兴喜姚媛徐荣桥浙江理工大学土木工程系浙江杭州310018 浙江理工大学图书馆浙江杭州310018 浙江大学土木工程系浙江杭州310058

该文通过选择广义位移和与其对偶的广义力作为状态变量,建立了平面圆弧曲梁面外动力学问题的状态方程列式,并求解了工程中常见的四种边界条件下圆弧曲梁面外自由振动的频率和模态。利用状态空间列式和辛内积的概念,建立了振动模态关于... 详细信息

该文通过选择广义位移和与其对偶的广义力作为状态变量,建立了平面圆弧曲梁面外动力学问题的状态方程列式,并求解了工程中常见的四种边界条件下圆弧曲梁面外自由振动的频率和模态。利用状态空间列式和辛内积的概念,建立了振动模态关于质量和旋转惯量以及关于刚度的正交关系式。基于建立的振动模态关于质量和旋转惯量的正交关系式,运用模态叠加法得到了非齐次状态方程即面外强迫振动控制方程的解析解,并具体考察了竖向移动荷载作用下圆弧曲梁的动力响应。给出了数值算例,并与已有结果进行了比较,验证了该文方法在进行圆弧曲梁面外自由振动和强迫振动分析时的准确性和可靠性。

关键词：平面圆弧曲梁面外自由振动面外强迫振动状态空间法辛内积模态正交性模态叠加法

韧性背景下道路交通网络保护和修复优化方法综述

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系统工程理论与实践 2024年

作者：郭明雪赵婷婷高自友北京交通大学系统科学学院

自然灾害、人为破坏等风险事件会给道路交通系统带来多点并发、程度不一的结构破坏和功能失效，降低系统服务水平甚至导致部分起讫点之间的出行中断.以提升道路交通系统韧性为目标，在风险事件发生前/后对系统组件可以采取一定的保护... 详细信息

自然灾害、人为破坏等风险事件会给道路交通系统带来多点并发、程度不一的结构破坏和功能失效，降低系统服务水平甚至导致部分起讫点之间的出行中断.以提升道路交通系统韧性为目标，在风险事件发生前/后对系统组件可以采取一定的保护/修复措施，使系统更好地抵抗、响应风险事件并从中快速恢复，以提升系统在风险事件发生、发展、恢复过程中的累积服务水平. 本文简要回顾交通系统韧性定义和评估方法的研究现状，重点综述了以韧性提升为目标的交通系统组件保护和修复策略优化相关研究成果，进而对该领域未来重点研究方向进行了展望.

关键词：道路交通系统风险事件事前保护事后修复韧性分析与优化

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考虑自动编组的混合公交系统行车计划优化

系统工程理论与实践 2024年

作者：赵小梅周绪成刘云栋谢东繁北京交通大学系统科学学院

为解决可编组自动驾驶公交和传统电动公交混合运营下的行车计划问题，本文考虑二者的功能和成本差异，结合跨线调度和分段充电策略构建混合公交系统行车计划优化模型. 模型以两类公交的运行成本，空驶成本，购置成本以及充电成本最... 详细信息

为解决可编组自动驾驶公交和传统电动公交混合运营下的行车计划问题，本文考虑二者的功能和成本差异，结合跨线调度和分段充电策略构建混合公交系统行车计划优化模型. 模型以两类公交的运行成本，空驶成本，购置成本以及充电成本最小化为目标，决策场站车队规模及车辆的车次链. 针对该整数非线性规划模型，本文设计“初始解生成与列生成框架”的两阶段求解算法，并选取北京市某场站四条运营线路进行案例分析. 结果表明: 与单线调度的公交系统相比，跨线调度策略能够提高7.2%的车辆利用率，降低23.3%的运行成本和21.93%的购置成本. 相比于多车型的传统电动公交系统，可编组自动驾驶公交的引入使得编组单元的平均使用次数达到3.58次，系统的平均车辆使用次数增加0.53次，有效提高车辆使用率. 为混合公交系统下多线路公交行车计划提供优化建议.

关键词：交通运输规划与管理混合公交系统行车计划电动公交可编组自动驾驶公交列生成算法

面向锂电池少量循环的二维支持域直推式健康状态预测

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控制理论与应用 2024年第3期41卷 474-483页

作者：王一航冯良骏赵春晖浙江大学控制科学与工程学院浙江杭州 310027

锂离子电池的健康状态(SOH)是反映电池老化程度的关键指标,但由于电池老化的非线性和不确定性使得SOH难以精确估计,并且受到电池数据收集的高时间成本和容量再生现象的影响,传统的数据驱动方法在历史充放电循环数较少时效果较差.针对上... 详细信息

锂离子电池的健康状态(SOH)是反映电池老化程度的关键指标,但由于电池老化的非线性和不确定性使得SOH难以精确估计,并且受到电池数据收集的高时间成本和容量再生现象的影响,传统的数据驱动方法在历史充放电循环数较少时效果较差.针对上述问题,本文创新性地提出了一种二维支持域直推式学习(2D-RoSTL)建模思路,建立了数据由粗到细的精准划分方法,用于少量充放电循环下的SOH预测.一方面,考虑同型号多块电池的批次特性,利用历史数据和批次数据构造二维支持域扩充模型信息来源,提供了粗范围的大量可供选择的样本;另一方面,首次尝试以直推式学习的方式解决SOH预测的任务,利用离线和在线样本特征空间的信息,对每个样本进行细致划分,提升少量充放电循环情况下模型的预测可靠性.基于NASA的公开数据集,所提出的二维支持域直推式建模方法在4个电池上的预测误差均小于1.56％,实现了对锂电池充放电历史初期及再生点的精确预测.

关键词：锂电池健康状态少量充放电循环二维支持域直推式学习

来源：博看期刊评论

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智能时代人因科学研究的新范式取向及重点

心理学报 2024年第3期56卷 363-382页

作者：许为高在峰葛列众浙江大学心理科学研究中心杭州310058 浙江大学心理与行为科学系杭州310058

本文首先提出了“人因科学”这一创新的学科群概念来表征工程心理学、人因工程、工效学、人机交互等相近领域。尽管这些领域的研究角度不一样,但是它们分享共同的研究理念、对象以及目的。我们近期的研究表明,人工智能(AI)新技术带来了... 详细信息

本文首先提出了“人因科学”这一创新的学科群概念来表征工程心理学、人因工程、工效学、人机交互等相近领域。尽管这些领域的研究角度不一样,但是它们分享共同的研究理念、对象以及目的。我们近期的研究表明,人工智能(AI)新技术带来了一系列新的人因问题,而作为人因科学研究对象的人机关系呈现出从“人机交互”向“人智组队式合作”的跨时代演进。这些变化对人因科学研究提出了新问题和新挑战,需要我们重新审视基于非智能技术的人因科学研究范式和重点。在此背景下,本文梳理人因科学研究范式取向跨时代的演进,总结我们近5年所提出的一系列用于丰富人因科学研究范式的新概念模型和框架,其中包括人智协同认知系统、人智协同认知生态系统以及智能社会技术系统的模型和框架。本文进一步从人因科学研究范式取向的角度进一步提升这些概念模型和框架,提出智能时代人因科学研究的三种新范式取向,分析相应的应用意义,并展望今后的研究方向。同时,针对智能时代人因科学研究重点的跨时代转移新特征,本文从“人智交互”“智能人机界面”“人智组队合作”三个方面展望了今后人因科学的研究重点,揭示出人因科学新研究范式取向对未来研究重点的作用。我们认为,人因科学的研究范式取向和研究重点互为影响,互为促进,智能时代的人因科学研究需要多样化、创新的研究范式取向,从而进一步推动人因科学的发展。

关键词：人因科学工程心理学人因工程研究范式取向人智组队

掩码表征迁移策略下的锂电池变工况健康状态预测

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控制理论与应用 2024年第8期41卷 1377-1385页

作者：王一航陈旭沈萌赵春晖浙江大学控制科学与工程学院

锂电池健康状态(SOH)预测可以对电池老化程度进行评估.由于电池工作状况的差异,锂电池训练数据(源域)和在线应用数据(目标域)具有不同的分布,而迁移学习是解决上述问题的有效方法.然而,一方面,传统迁移学习方法需要大量源域数据标签,而... 详细信息

锂电池健康状态(SOH)预测可以对电池老化程度进行评估.由于电池工作状况的差异,锂电池训练数据(源域)和在线应用数据(目标域)具有不同的分布,而迁移学习是解决上述问题的有效方法.然而,一方面,传统迁移学习方法需要大量源域数据标签,而SOH测量困难,难以提供充足标签;另一方面,这些方法无法充分利用已有的专家知识.基于此,本文创新性地提出了一种掩码表征迁移策略(MFTS),实现了源域无标签场景下的变工况锂电池SOH预测.首先,设计了一种掩码自监督框架,其可以在无标签的情况下实现自动特征提取来表征源域数据.其次,提出了一种专家知识模块,引导所提特征逼近专家特征,从而实现了专家知识的融入.最后,提出了一种双学习率的方法对特征提取和SOH预测网络进行同步变速训练,在迁移源域知识的同时实现了目标域SOH的准确预测.基于NASA的公开数据集,所提出的MFTS模型在6组实验上的预测误差均不大于4.08%.

关键词：锂离子电池健康状态掩码表征迁移策略变工况迁移

来源：博看期刊

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信号交叉口右转交通安全的影响因素研究

应用基础与工程科学学报 2024年第3期32卷 627-642页

作者：赵靖侯超凡丰明洁陈勇上海理工大学交通系统工程系上海200093

为研究人、车、路、环境因素对信号控制交叉口右转车辆与行人交互的安全影响机理,收集了51名驾驶员在28组不同交叉口设计参数和交通运行场景下的右转行驶轨迹,以车辆平均穿行速度、最大减速度、后侵入时间为表征指标,采用CatBoost-SHAP... 详细信息

为研究人、车、路、环境因素对信号控制交叉口右转车辆与行人交互的安全影响机理,收集了51名驾驶员在28组不同交叉口设计参数和交通运行场景下的右转行驶轨迹,以车辆平均穿行速度、最大减速度、后侵入时间为表征指标,采用CatBoost-SHAP模型分析了交叉口设计、交通运行和驾驶人特征对右转车辆行驶稳定性和行人过街安全性的影响重要度,运用路径分析探索了各因素对交叉口右转运行安全的影响路径.研究结果表明:交叉口设计和交通运行特征既对行人过街安全有直接作用,又通过影响右转车辆的最大减速度对其产生间接作用.交叉口转弯半径的增加会降低右转车辆行驶稳定性,增大行人过街的安全风险;相比右转专用车道和直右混行车道,交通岛后右转车道上的行人面临更大的事故风险,驾驶员的平均穿行速度和最大减速度最高可分别增加2.182m·s^(-1)和1.034m·s^(-2);右转车辆在行人流量增大时运行更加平稳,在后方有直行车辆跟随且鸣笛时则表现得更为激进.

关键词：信号控制交叉口右转交通安全驾驶员行为 CatBoost-SHAP模型路径分析驾驶模拟器

考虑多车场出退勤的城轨交通乘务任务配对模型及算法

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控制与决策 2024年第7期39卷 2142-2150页

作者：杨静石俊刚张玉清熊立龙杨立兴华东交通大学交通运输工程学院南昌330013 北京交通大学系统科学学院北京100044

针对多个出退勤车场的城市轨道交通线路,研究乘务任务配对问题的数学模型和算法,在满足各车场出退勤任务守恒的前提下,尽可能提高整体值乘效率.首先,考虑出退勤约束、轮换约束、用餐约束和工作量约束,构建任务段衔接网络有向图,并设计... 详细信息

针对多个出退勤车场的城市轨道交通线路,研究乘务任务配对问题的数学模型和算法,在满足各车场出退勤任务守恒的前提下,尽可能提高整体值乘效率.首先,考虑出退勤约束、轮换约束、用餐约束和工作量约束,构建任务段衔接网络有向图,并设计广度搜索算法搜寻满足各班种要求的候选任务池.然后,在此基础上,以乘务总值乘费用最小为目标,构建乘务任务配对问题的集覆盖模型.接着,为了提高大规模问题的求解效率,设计基于列生成思想的启发式求解算法.最后,以南昌地铁1号线为例,通过实例验证发现:所提出方法能够合理安排早班和夜班任务的出、回场方式,很好地满足了各车场夜、早任务守恒需求;相对于现行方案,有效减少了两个乘务任务,且任务段平均衔接时间减少了1分17秒;所提出模型和算法能够满足多车场出退勤需求,且保证了值乘效率,能够为实际运营提供决策支持.

关键词：城市轨道交通乘务任务配对多车场出退勤集覆盖模型列生成算法