产品详细介绍ANSYS驾驶模拟与交通场景编辑系统1.系统方案ANSYS驾驶模拟与交通场景编辑平台提供了基于物理的三维场景建模、基于语义的道路事件建模、基于物理光学属性的摄像头和激光雷达的仿真、基于物理电磁学属性的毫米波雷达的仿真，从而实现多传感器、多交通对象、多场景、多环境的实时闭环仿真。其主要功能如下：1)开放式交通场景编辑模块，自定义设定道路和交通场景，可以自定义设定道路两旁的建筑物，绿化带等等；2)可以根据用户需求，自定义设定道路场景上的交通流，可以自定义设定道路上来往的车辆，行人和交通指示灯；3)可以根据客户需求，自行设定主动驾驶（或算法控制车辆）的车辆动力学参数；4)支持高精度的三维场景仿真和基于环境光的模拟；5)支持高精度的物理属性的传感器仿真，包括毫米波雷达的仿真、摄像头的仿真和激光雷达的仿真；6)此外，考虑到能更加逼真地反映“人—车—路”在环仿真测试，该平台还提供了开放的接口，可以与实物传感器、VR设备、控制器、各类测试数据进行无缝的联入，从而更好的满足不同级别、不同目标的测试仿真要求。2.系统构成下面分别介绍本平台各模块的构成。2.1.自定义道路环境ANSYS驾驶模拟与交通场景编辑平台提供了一套自定义道路场景的设计工具，具备直道、弯道、曲线等设计能力，支持道路宽度、长度、半径、方向、车道数量、车道方向、车道限速、车道类型等的编辑。同时，该设计工具支持高架等不同高度道路以及不同坡度倾角、道路交叉口、匝道、并道等的定义。还支持车道线的自定义化建模，包括单线、双线、实线、虚线、车道线纹理、颜色等一系列车道线类型。同时，软件集成丰富的环境模型库，如树木、建筑物、交通标识、路灯、电线杆、绿化带、动物，施工路段障碍物和设施、交通行人等对象模型，可根据用户需求对道路场景进行快速建模。除了自定义场景外，ANSYS驾驶模拟与交通场景编辑平台还支持导入OpenStreetMap等3D高精地图，自动生成与地图匹配的道路模型。2.2.自定义交通场景ANSYS驾驶模拟与交通场景编辑平台还提供了快捷的基于语义的道路交通流设计，包括车道行驶规则、车辆及行人行为、交通指示牌行为，以及某一时刻各交通对象交通行为的精确数据输出。此外，交通对象的行为也可以人为定义，包含如车辆驾驶行为、突然变道、突然加速、行人乱闯红灯和人行道等一系列场景的仿真，同时软件内部车辆和行人之间可自定义交互与否，即可仿真自动避让行人和忽视行人发生碰撞等行为。软件内嵌脚本语言定义，同时也支持如Python，C++等语言的接口控制来定义交通行为。如下图所示，为通过语义级的脚本语言来定义车辆和行人等交通对象的行为。2.3.构建车辆动力学模型除了上述的道路场景以及交通流的搭建能力之外，ANSYS驾驶模拟与交通场景编辑平台同样提供了基于总成特性的车辆动力学模型，并提供了以下性能参数的配置： 底盘参数，如长宽高、轴间距、重量等； 性能参数，如最大时速、引擎转速等； 转向参数； 轮毂参数； ……同时，软件还提供了各类特性参数的预定义实验数据，方便用户对所定义车辆的特性进行快速的测试验证。相关的实验数据有： 加速特性实验数据； 刹车特性实验数据； 转弯特性实验数据； 方向盘特性实验数据； 侧风实验数据； 障碍物和转弯实验数据； ……ANSYS驾驶模拟与交通场景编辑平台还支持外部车辆动力学模型的导入和集成，如CarSim车辆动力学模型，以及用户自研的车辆动力学模型。2.4.基于物理真实的三维场景建模在无人车辆的物理仿真中，除了前述关于道路场景，交通流以及车辆动力学模型的建模能力外，ANSYS驾驶模拟与交通场景编辑平台的最大特点和优势在于提供基于物理真实的三维场景建模和ray-tracing的图形算法。使得上述的场景的构建与物理真实达到一个高匹配度，以此对无人车中传感器的感知和后期控制算法的验证提供了很好的准确性和真实性，以减少场景搭建的缺陷所带来的传感器和感知算法的决策错误。在整个基于物理真实的建模平台搭建中，ANSYS驾驶模拟与交通场景编辑平台会通过对以下物理真实参数的定义和基于ray-tracing的图形算法来保证仿真的准确性和真实性： 环境光源的定义，包括： 天空的照度值； 基于经纬度的太阳光的照度和位置定义； 环境场景中各种点光源以及面光源的定义（光谱+IES+XMP）； 车辆照明系统的光源定义（光谱+IES+XMP）； 环境场景中包括道路，建筑，车身等一系列材料表面光学属性的定义。其中各个光源的定义通过导入相关定义文件如前述所讲，材料表面光学属性通过ANSYS开发的一套OMS材料物理光学属性BRDF测量仪硬件设备，对用户所需仿真的场景材料库进行探测，并将探测所得材料表面光学属性BSDF函数附在前述场景建模的所属材质表面，从而在ray-tracing的图形算法下仿真得到一整套完整的考虑外部环境光以及物体表面光学属性的物理真实的三维场景建模。同时ANSYS驾驶模拟与交通场景编辑平台还提供丰富的材料库供客户场景建模使用。2.6.实时闭环仿真系统如前述通过对环境、场景、交通流的建模构造出无人车辆的运行场景和轨迹，同时耦合如摄像头、激光雷达和毫米波雷达的感知系统的仿真，通过开放的API接口，可以方便的进行外部自动驾驶算法的集成。从而形成实时闭环的驾驶系统仿真。2.7.基于物理的智能头灯照明仿真系统随着智能驾驶辅助系统（ADAS）的逐渐普及和行业发展，车辆智能化头灯照明系统也逐渐成为当前行业的发展趋势和应用热点。ANSYS自动驾驶仿真平台Headlamp模块通过ANSYS特有的物理级仿真引擎，为客户提供真实的车辆头灯路面光型分布测试和动态驾驶与智能头灯仿真测试。除了前述在三维环境建模中通过ANSYS OMS设备进行材料表面光学属性的采集与赋值外，为了保证接近真实的物理仿真光型，Headlamp模块同样对光源进行仿真模拟，包括车灯光源，自然光光源，路灯光源等。定义方式包含如： 光源光强分布IES文件； 光源光谱spectrum文件； 光源强度等；分别为不同光源的光谱分布和车灯光源的IES定义文件。基于环境和光源的物理仿真，可以实现车辆前照灯远光，近光，侧灯的切换以及光强的实时切换控制，同时丰富的光度学分析工具，包含色度学，光度学，等照度线，等照度区域等信息便于分析光分布情况。支持的25米目标墙光分布信息用于分析验证头灯光分布是否符合标准。除了静态光型分布验证，ANSYS Headlamp开放的如C++，SCADE，Simulink的光型数据接口支持客户自定义化的智能头灯开发与验证，同时丰富的动态驾驶模拟和场景仿真也可以帮助客户实现实时的动态驾驶头灯验证，如AFS，ADB，矩阵头灯，像素头灯等智慧头灯的仿真与测试验证，基于IIHS动态头灯测试标准的夜间测试验证。

本成果是一款应用于供水系统运行管理的软件，通过建立供水管网的水力与水质模 型，实时地仿真供水系统的运行状态，为供水系统的运行调度与管理提供全面、准确和 及时的信息服务。主要特性： 1.涵盖以 ArcGIS 为平台的全面 GIS 功能，对供水系统构造信息与模型参数实现综 合管理，且提供历史版本管理和模型验证功能； 2.与基于 GPRS 的 SCADA 系统无缝集成，实现模型动态修正； 3.实时跟踪系统运行工况，预测用水量，仿真流量、水压、浊度、余氯量等各水力 与水质参数变化，分析水压或水质超标区域，计算供水系统各项技术经济指标，并用灵 活定制与控制的文字、图形、表格、曲线等丰富多彩的形式表达，或及时提醒与报警； 提供 GPS 定位、设备维护管理、阀门状态管理、管网改造仿真、调度方案仿真、供 水能量分析等多项应用功能。

在Windows XP环境下，以opengl为底层图形平台，用VC6.0开发了三维数控弯管机仿真系统。整个弯管机机械模型由7个装配件和18个零件组成。在CAD系统中设计弯管机模型，然后导出到本系统中。弯管机的YBC三个轴可手动控制单步转动，加载管件后若料夹夹紧了，可手动单步弯管。仿真时系统可实时显示当前坐标和G代码。仿真系统具有三个轴的限位功能。墙面和地面作为碰撞约束可入系统中。该三维数控弯管机仿真系统实现了管件与机床、管件与管件和管件与墙体或地面的碰撞检查。在仿真过程中，发生碰撞后仿真立刻停止，并用红色显示干涉部分的零部件， 本系统有独立的装配模型导入、显示功能，Windows环境中的NC数控操作界面，通用的碰撞检查算法库dll，以及基于opengl的显示库dll。所以本系统具有很强的通用性和可移植性，可用于一般机械设备的仿真。

空调系统中，制冷剂的状态与流量、换热器的传热效率、压缩机特性、膨胀阀的节流特性等众多因素相互耦合，系统的一个稳定状态往往对应参数的多个解，于是寻找参数的最优解，实现系统最佳匹配与优化控制，成为节能控制的核心问题。基于最佳冷凝蒸发压差的控制策略，摆脱了单纯的过热度反馈控制模式，开发了基于流型与分区模型的空调系统稳态仿真模型和双联变制冷剂流量的制冷系统稳态仿真模型，通过仿真与实验验证，证明了该控制策略可以实现制冷空调系统的最优匹配，达到节能降耗的目的。

本成果是获得省部级和学会级三等以上奖励的重点纵向成果。该成果是集列车运行计划编制、牵引计算、列车运行仿真于一体的高速铁路设计运营仿真系统，可应用于辅助工程设计，对项目建成后的运营情况进行全方位模拟仿真，验证线路、站场、电分相、信号等设计方案、运输组织方案的可行性，检验运输设备对运输需求的适应性。该成果已在中铁工程设计咨询集团有限公司设计线路中得到运用。

该成果应用计算机科学、图形学、电力系统计算、系统仿真等多项技术，利用计算机为系统调度员提供了一个与实际电力系统相似的模拟环境，用以帮助调度员熟悉自已的电力系统的结构及各种运行方式，学会在各种事故情况下作出正确判断，采取合理措施，提高调度人员处理事故的能力，积累运行经验，提出运行管理水平，从而保证电力系统安全稳定运行。该系统可模拟电网在各种运行方式下的稳态工

本产品主要用于辅助中高级院校、中药学院等专业日常课堂教学使用。整合相关中药、饮片等文字及图片资料，构建数字化的学习平台，该系统包括野外采摘，炮制，中草药鉴别等模块，使用者可通过虚拟现实手柄对虚拟场景中的中草药进行操作，实现一个操作者佩戴VR头戴显示器进行操作，其余人佩戴3D偏光眼镜进行多人观察的一拖多功能，多次操作，反复实践，突破时间和空间的限制，降低实验教学成本，节约实验教学资源，填补现场教学的空白。

在对公共交通系统现状分析的基础上，结合公交发展战略，从公交线网、枢纽布局、公交设施、公交优先措施等方面提出规划方案。

城市道路交通状态是交通管理部门进行实时动态交通管理和为市民提供交通出行信 息服务的前提和基础。合理而准确的道路交通状态预报服务，对进行良性的交通导航、 积极引导居民的出行，从而提高城市道路的使用效率，缓解交通拥堵有着重要的意义。 然而，城市道路交通系统是一个时刻都在变化着的复杂系统，其运行行为极难预测，如 何基于先进的交通状态检测手段，融合多元的交通信息，捕捉道路交通系统的状态特征， 推演道路交通状态的运行规律，实现城市道路交通状态预报和预警，为交通管理和出行 信息服务提供关键技术支撑，在国内还没有成熟的系统和应用，特别是没有针对中国城 市道路交通管理特点和信息服务而开发道路交通状态预报系统。 本次系统开发在实验交通工程思想的指导下，采用跨平台的体系架构，应用面向多 智能体的建模技术和并行计算技术，实现了包括多源和多元交通数据的接入和融合，道 路交通系统状态特征提取，道路交通状态的训练和自学习，道路交通状态的估计和预测， 基于道路交通状态预测的增值服务，如公交车辆的到站时间预测、基于行程时间代价的 最短路出行规划，以及基于 GIS 的交通信息服务展示平台。 系统界面友好，功能完备，内核模型适应我国的道路交通实际情况，能够在网络环 境和单机环境下运行，并能提供实时动态数据和历史静态数据两种交通状态检测数据接 入方式，可兼容基于浮动车的交通状态检测方式和基于道路断面的交通状态检测方式， 并留有其他交通状态检测收到的接口，便于将来系统功能的扩充和完善。系统能够根据 融合的道路交通状态检测信息，根据计算平台的计算能力在可调控的时间段（如1分钟、 5 分钟、10 分钟）内对该时段的交通状态进行估计，并根据历史估计信息和前若干时段 的估计信息，以及基于多智能体的微观仿真运行，推演预报短期内的道路交通运行状态。