元胞自动机在作战舰艇生命力评估中的应用

作战舰艇生命力是衡量舰艇作战能力的重要因素,其评估是对复杂系统的研究过程.元胞自动机是一种"自下而上"的动态模拟建摸框架,具有自组织性和模拟复杂系统时空演化过程的能力.从元胞自动机的概念、构成和原理入手,分析和总结了元胞自动机的基本特征,将元胞自动机应用到对作战舰艇的生命力进行评估,很好地解决了作战舰艇生命力的评估问题.     

基于元胞自动机的集装箱码头前沿水平运输模型研究

为了开发能更细致的模拟集卡行驶方式及特点的新模型,应用元胞自动机理论,建立以单个集装箱卡车车位为元胞个体的集装箱码头前沿交通流二维仿真模型。通过对该模型的仿真试验,证实该模型能输出更接近于现实的仿真数据结果。     

船舶燃油泄漏下水体污染扩散特征模拟

船舶燃油泄漏后,对其扩散特征进行模拟,对水污染控制具有重要作用。利用GIS技术对水体污染物扩散特征进行模拟研究是目前应用最广的手段之一,但在实际应用中,发现模拟结果误差较大,特征分析不准确。针对上述问题,提出基于元胞自动机的水体污染扩散特征模拟模型。该模型建立分为4部分:首先确定元胞和元胞邻居,然后对选的元胞进行状态(未污染和污染)确定,最后建立元胞演化规则,准确分析水体污染扩散特征。结果表明:与基于GIS的水体污染物扩散特征模拟分析模型相比,本次研究的模型能更为准确地模拟出水体污染的扩散特征,水体污染面积模拟误差降低11.3%,浓度模拟误差降低9.4%。     

基于元胞自动机的船舶交通仿真模型及应用

为掌握琼州海峡中船舶的运动态势,提出一种基于元胞自动机的可模拟狭水道和繁忙水道船舶交通的仿真模型。基于元胞自动机模型,将琼州海峡通航分道网格化;结合船舶领域,制定船舶跟随规则和船舶穿越规则;采用离散事件模型产生不同类型、不同航速的船舶,模拟海员在各种航行环境下的反应并比较船舶实际通过海峡的航行时间和模拟通过海峡的时间。由于仿真模型没有完全考虑影响航行时间的细微因素,因此所有仿真模型中船舶的航行时间与船舶实际航行时间有一定差值,但都在可接受范围内。     

轨道交通站内换乘通道客流通过研究

文中选取北京市西直门换乘枢纽站内一条换乘通道作为研究对象,通过人工采集通道的相关数据,经整理计算,绘制出流量—空间关系图。在此基础上,利用元胞自动机模型进行该通道的计算机微观模拟,将得到的模拟结果与实测数据进行比较,有较大差异。通过调整原模型中的行人速度判断环节并重新模拟,将重新模拟得出的流量—空间关系与实测结果作比较,发现有较好的相似性。     

基于元胞自动机的船舶过闸运输组织仿真

三峡水利枢纽船闸设计通行能力与船闸实际通过能力不足的矛盾日益突出,为解决这一尴尬现实,将三峡船闸入口船舶流特征与道路交通中三线轨道交通模型结合起来,运用船舶过闸调度原理和元胞自动机理论构建了水利枢纽区域过闸组织模型,并对双向船闸和升船机组成的过闸系统进行模拟。研究结论反映了船舶达到规律对船舶流聚集和疏散的影响。最后对仿真结果给出具体的分析。     

基于元胞自动机的舰船电力系统脆性建模

为了分析复杂舰船电力系统的脆性,提高系统的可靠性,以及评价系统的脆性程度,基于熵理论,给出了包括系统自身熵变、脆性联系熵、负熵的舰船电力系统脆性熵的定义,以及舰船电力系统的脆性概率熵、脆性综合概率熵、脆性风险熵和脆性综合风险熵的定义。采用一维扩展元胞自动机(CA),对舰船电力系统脆性熵变和脆性评价分别制定了元胞自动机的演化规则,对舰船电力系统进行脆性建模,以元胞自动机构行序列形式给出了脆性建模的结果,模拟了复杂舰船电力系统在受到内外干扰后脆性演变过程。采用元胞自动机建模可避免求解复杂的微分方程组,使求解简单直观。     

AIS数据在航海模拟器交互训练中的应用

通过对新加坡海峡内航行船舶的AIS历史数据进行统计,提出一种元胞自动机的船舶交互仿真模型,应用于新加坡海峡各航段的交通流的交互状况进行模拟。并采用蒙特卡洛随机事件,结合新加坡海峡AIS历史数据按照统计学原理生成不同类型、不同航行速度的船舶,提取船舶驾驶员在不同航行环境下采取的避让措施。对海员在狭水道和繁忙水域的船舶交互避让提供参考依据,同时也对提高模拟器训练与航海实践的仿真度具有重要意义。     

基于模糊物元的舰炮自动机性能评价

针对影响舰炮自动机性能因素繁多、关系复杂的问题,以及指标的选择与评价标准具有一定的模糊性的特点,采用一种模糊物元模型对舰炮自动机性能进行评价研究。提出了衡量舰炮自动机性能的5个示性指标,通过建立关联度复合模糊物元来形成判断矩阵;采用变异系数法确定各评价指标的权重系数;通过计算待评舰炮自动机的关联度大小,进行优劣排序,来评价舰炮舰炮自动机的性能。算例表明,在选定指标的基础上,用基于变异系数法的模糊物元模型来评价舰炮自动机性能是合理的,结果可信。研究结果可为舰炮自动机的设计研制和部分参数优化提供理论参考。     

120客位双层旅游客船通道布置优化

针对某120客位旅游客船的4型通道布置,运用元细胞自动机原理建立疏散模型,进行基于人群疏散模拟的总布置优化研究。通过对120客位旅游客船4型客舱通道布置的疏散过程及结果进行比较分析,得到优化的通道布置方案。仿真结果表明人群疏散模拟对指导客船通道布置优化有益。