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。

（专利号：ZL 201410641942.8） 简介：本发明提供一种水流量波动发生器及使用方法，属于水处理技术领域。该发生器由恒位配水系统、矩形波变流量系统和类正弦波变流量系统组成。恒位配水箱下部分别接基流出水管、矩形波出水管、类正弦波出水软管，基流出水管分别为矩形、类正弦波出水提供稳定基准水流；由多孔圆盘面板上等距间隔安装组合式铁片，在旋转时实现矩形波周期性变流量出水；类正弦波出水软管由挂

本发明公开了一种平衡式大流量轴向柱塞泵，包括：斜盘、缸体、柱塞、配流盘、壳 体、传动轴；所述缸体内设置多排同心圆分布的柱塞孔；所述配流盘设置多排吸、排油口； 所述壳体将配流盘的多个排油口连通接入一个出油口，将配流盘的多个吸油口连通接入一个 进油口。所述斜盘包含多个呈层次设置的台阶式斜面，层次相邻的两斜面倾角呈相反方向设 置；每一层所述的斜面上均设有通过滑靴与之连接的柱塞，位于同一层斜面上的柱塞对应缸 体内与之相配的位于同一排同心圆上的柱塞孔。本发明可以实现柱塞泵高速高压运转下，保 持轴向柱塞泵关键零部件如缸体、配流盘等的轴向液压力的平衡，同时，可以在不明显增大 轴向柱塞泵的体积和重量的情况下，实现大排量。 

成果与项目的背景及主要用途： 我国对天然气等清洁能源的需求量逐年增加。天然气在井口刚刚开采出来时被称作凝析天然气，是湿气的一种，湿气首先要经过测量，然后再进入处理厂。湿气为气多液少的特殊的气液两相流，流动型态包括分层、波状、环状、雾状等多种形态，因此检测难度很大。 凝析天然气两相流量计旨在解决油气田井口湿天然气的气、液两相的在线不分离计量问题。对于及时、准确、长期地掌握单井、井区、气藏、气田的生产动态信息，判断气井/气藏的生产变化和水侵状

一、项目进展 创意计划阶段 二、负责人及成员 姓名 学院/所学专业 入学/毕业时间 学号 杨钰萍 机电工程学院/测控技术与仪器 2016.9/2020.6 201631034227 刘玉洁 机电工程学院/测控技术与仪器 2016.9/2020.6 201631034210 黄祺 机电工程学院/测控技术与仪器 2017.9/2021.6 201731034414 黎峰 机电工程学院/测控技术与仪器 2017.9/2021.6 201731034425 李正煜 机电工程学院/测控技术与仪器 2018.9/2022.6 201831034413 任星星 机电工程学院/测控技术与仪器 2016.9/2020.6 201631034306 杨柳 外国语学院/英语 2016.9/2020.6 201631131301 胡玉莲 外国语学院/英语 2016.9/2020.6 201631131304 三、指导教师 姓名 学院/所学专业 职务/职称 研究方向 陈波 外国语学院/测试计量技术及仪器 实验师 传感器技术 四、项目简介 本项目以电磁流量计的励磁技术为切入点展开研究，了解了已有励磁技术的优缺点，合理推导双向梯形波具有的优点——既有稳态部分利于数据采集与处理；又存在缓慢的上升和下降沿可减少微分干扰。故设计了双向梯形波励磁拟解决现有励磁技术微分干扰过大的问题，并可提高电磁流量计在流速测量中的精度。该项目一旦成熟推向市场时，可实现系列化生产，对提高流量流速测量精度，扩大电磁流量计的应用范围有较大的现实意义。

本成果基于先进材料技术、微纳制造工艺的电容式微机械超声传感器（CMUT）与压阻式MEMS压力传感器，信号处理智能算法、无线信号传输及微系统集成的多项研究成果，进行了跨尺度多相流浓度与超声衰减及压力分布的物理场耦合谱图像数值模型，优化超声/压力频率、功率及尺度等多参数设计，构建了阵列式多频谱超声-压力融合RMF瞬态浓度计算方法，实现多维、多参数RMF流型辨识与流量在线监测能力，设计RMF浓度超声-压力融合检测微系统，形成了“气固两相粉尘扩散浓度”“气液两相冷凝剂加注质量”在线监测解决方案。 一、项目分类 关键核心技术突破 二、技术分析 气/固/液多相流混合现象广泛存在于工业生产中，北京理工大学娄文忠教授团队针对当前工业粉尘爆炸、粉尘防护、新冠疫苗低温贮藏装置的冷凝剂高效安全加注，推进国家“公共安全”“节能减排”重大需求，创新性提出超声-压力复合的气/固/液混合多相流流型/流量精准检测微系统的研制。 基于先进材料技术、微纳制造工艺的电容式微机械超声传感器（CMUT）与压阻式MEMS压力传感器，信号处理智能算法、无线信号传输及微系统集成的多项研究成果，进行了跨尺度多相流浓度与超声衰减及压力分布的物理场耦合谱图像数值模型，优化超声/压力频率、功率及尺度等多参数设计，构建了阵列式多频谱超声-压力融合RMF瞬态浓度计算方法，实现多维、多参数RMF流型辨识与流量在线监测能力，设计RMF浓度超声-压力融合检测微系统，形成了“气固两相粉尘扩散浓度”“气液两相冷凝剂加注质量”在线监测解决方案。 该方案采用了多项先进的专利技术，具有体积小、功耗低、精度高、响应速度快等特点，当前已有相关实验数据支撑，同时结合无线组网技术及物联网技术，具备构建“粉尘爆炸评估系统”“冷凝剂远程监测”条件。

本发明公开了一种平衡式大流量轴向柱塞泵，包括：斜盘、缸体、柱塞、配流盘、壳体、传动轴；所述缸体内设置多排同心圆分布的柱塞孔；所述配流盘设置多排吸、排油口；所述壳体将配流盘的多个排油口连通接入一个出油口，将配流盘的多个吸油口连通接入一个进油口。所述斜盘包含多个呈层次设置的台阶式斜面，层次相邻的两斜面倾角呈相反方向设置；每一层所述的斜面上均设有通过滑靴与之连接的柱塞，位于同一层斜面上的柱塞对应缸体内与之相配的位于同一排同心圆上的柱塞孔。本发明可以实现柱塞泵高速高压运转下，保持轴向柱塞泵关键零部件如缸体、配流盘等的轴向液压力的平衡，同时，可以在不明显增大轴向柱塞泵的体积和重量的情况下，实现大排量。

成果与项目的背景及主要用途： 我国对天然气等清洁能源的需求量逐年增加。天然气在井口刚刚开采出来时被称作凝析天然气，是湿气的一种，湿气首先要经过测量，然后再进入处理厂。湿气为气多液少的特殊的气液两相流，流动型态包括分层、波状、环状、雾状等多种形态，因此检测难度很大。国际市场，因技术门槛儿高，只有极少数几家公司（FMC\SolartronISA\Roxar）掌握此项技术。因大多采用射线技术，产品价格高昂。国内市场采用“单相流量计量仪表”或大型“计量站”，不是无法满足气液两相测量，就是建设数千平方米的集气计量站，耗资巨大。凝析天然气两相流量计旨在解决油气田井口湿天然气的气、液两相的在线不分离计量问题。对于及时、准确、长期地掌握单井、井区、气藏、气田的生产动态信息，判断气井/气藏的生产变化和水侵状况、优化生产采气工艺、延长气井生产寿命，并最终提高气田的采收率具有重大的现实意义。 技术原理与工艺流程简介：  双节流计量管由 V 锥流量传感器和文丘里流量传感器串联构成。从天然气井中采出的凝析天然气体（即湿气）先后流过 V 锥和文丘里，分别产生压差△P1 和△P2。△P1=K1QG+K2QL △P2=K3QG+K4QLQG、QL 分别为气相和液相的体积流量；K1、K2、K3、K4 是工况压力、温度、干度、气相密度 ρG、液相密度 ρL、节流形式、节流比 β、长度 L、气相弗劳德数Frg、液相雷诺数 Re 等相关函数。 远程平台以高性能嵌入式工控机为核心，配以工业宽温电子硬盘、16 路高精度数据采集卡、12 寸工业宽温液晶屏、工业宽温全金属防水键盘、充电锂电池等，可实现信号的采集、气液两相流量的计算/显示/存储等。锂电池供电、220供电和蓄电池+太阳能供电 3 种工作方式。内部供电可待机 16 小时，低功耗模式20 小时以上。 技术水平及专利与获奖情况： 技术水平： 1）产品不依赖射线技术、分离器技术。 2）适用范围广，海洋、陆地油气田均可适用。 3）结构简单、使用方便、低功耗、互换性好及多参数动态测量。 获奖情况： “凝析天然气多参数动态测量技术研究与应用”获得 2013 中国计量测试学会科学技术进步奖”一等奖。已授权专利 10 项，并成功产业化，制定了相应的企业标准，通过了第三方的形式评价，取得了中华人民共和国制造计量器具许可证。 应用前景分析及效益预测： 该流量计占地面积约 1 平方米，价格仅为适用于陆上气田的国外同类产品价格的几分之一甚至十分之一，可取代进口，大幅降低一次性基础设施投入成本和人力、管理成本。  国内客户：中石油、中石化、中海油 国际客户：国际石油公司 目前已取得了显著经济效益，如为中石油西南油气田分公司川中油气矿节约气液分离存储等工艺设备、场站用地、值守人员人工成本等累积 8700 万元。 应用领域： 应用领域涉及陆地油气田、采油平台、海下气田、非常规气田（页岩气田、煤层气）等多种天然气上游生产计量领域。

产品详细介绍