项目背景 授时、定位、导航是以北斗卫星为核心建立的 PNT 服务的三大要素，在国民经济、国家安全和科学研究诸多领域发挥广泛的支撑作用，是国家重要的基础设施。目前，时间比其他物理量要高出至少四个数量级，是当今测量准确度最高、应用最广泛、唯一实现全球高精度传递的基本物理量。 西方国家在高精尖技术领域对我们实行封锁和禁运，2019 年 8 月，美国国防部发布了其公开版《国防部定位、导航与授时体系战略》报告。报告明确了以授时为核心的定位、导航与授时体系建设。近年来国内外花费大量的财力和人力所建立的不同的卫星导航定位系统的基础工作，其中最关键的设备---精密时频设备（原子钟）远程实时在线计量、测试和校准工作的必要性也日渐展现出来。 目前国内外技术仍存在一些问题：时频系统之间的高精度时间同步特别是纳秒量级、亚纳秒量级时间同步一直无法解决，一定程度上制约了时频系统的建设和发展，也会给用户造成很大的困惑。原子频率标准的频率校准与计量，特别是在线校准与计量一直无法解决。 我国有若干个时频实验室和若干个时间统一系统，按照规定，每间隔一定的周期，需要对这些系统的时间同步能力和守时能力进行计量、校准和评估，因此，急需建立一种远程计量校准平台对时频系统时间同步、守时能力进行计量、校准和评估。 本项目基于 NTSC 现有硬件和软件资源，开展基于卫星共视/卫星双向的时频设备远程在线计量、测试和校准方法研究，解决各卫星测控基地、雷达站、各武器试验靶场及海军长河二号系统守时实验室等全军武器装备建设中的精密时频设备（原子钟）的远程实时在线计量、测试和校准困难的问题，为军用时频体系建设中高精度时频系统计量校准研究做铺垫。 （二）项目简介 本项目要对时间频率进行测量，根据时间频率量值传递基本方法，可采用直接与已知的标准信号进行比较和通过接收机接收参考标准信号然后比较两种方法。要实现时间频率的计量校准，根据相关国军标规定，在对频率稳定度进行测量时，标准频率源的频率稳定度应优于待测频率源频率稳定度的 3 倍，对频率准确度、频率漂移率等其它指标进行测量时，标准频率源的相应指标应优于待测频率源一个数量级。 据此要求，我们拟研制基于卫星共视的远程时频计量校准平台，共视主站外接国家授时中心钟房主钟信号，共视副站外接一台铷原子钟，根据时间频率量值传递要求，通过共视接收系统接收 BDS/GPS 卫星信号，一方面通过 BDS/GPS 共视比对实现对时频设备的校准。另一方面可利用共视比对数据对副站的铷原子钟进行驯服，使其通过 BDS/GPS 共视比对同步到UTC(NTSC)，作为待测时频系统远程在线计量校准可靠的参考频率源。 时频系统实时在线计量和校准示意图如图 1 所示，时间频率基准采用中国科学院国家授时中心保持的标准时间和标准频率，在国家授时中心放置卫星共视设备和卫星双向设备，在主要节点的时频系统放置卫星双向设备，在次要节点的时频系统放置卫星共视设备，使各个时频系统与国家授时中心之间建立远程的高精度时间比对，然后根据钟差比对结果完成时频系统的远程实时在线计量和校准功能。 图 1 时频系统实时在线计量和校准示意图 时频系统实时在线计量和校准装置包括 GNSS 接收机模块、卫星双向传递终端设备、卫星共视比对数据处理软件、卫星双向远程比对数据处理软件及远程在线计量和校准软件，接收机天线等模块组成。 时间频率源远程校准采用共视比对法，原理如图 2 所示。主要指标包括频率准确度和频率稳定度、频率漂移率。 图 2 共视比对法原理框图 本项目中远程用户时频系统本地时间向 UTC（NTSC）（或 UTC（CMTC））的溯源采用 BDS/GPS 共视时间比对与传递方法实现。卫星共视比对数据处理软件最后将 GNSS 卫星的星历数据、电文信息、相位测量值、GNSS 共视数据及共视比对结果以文字、图形显示。 我们利用已有条件搭建了如图 3 所示的卫星双向高精度时间比对与传递平台的调制解调器部分，并进行了 100 米电缆自环试验，得到了初步结果。 图 3 卫星双向高精度时间比对与传递平台的调制解调器 （三）关键技术 本项目涉及到的关键技术包括以下七个方面： 1.时频系统的溯源方法 2.单点对多点的远程实时在线计量技术 3.单点对多点实时在线计量和校准的 C/S 结构设计 4.自适应同步校准驯服算法 5.多线程技术研究 6.时频系统实时在线计量和校准系统 7.基于 UTC（NTSC）远程时频校准方法

本系统是基于计算机图像处理技术的 X 射线实时成像检测系统，对工业生产中关键部件实现无损检测。该系统分为动态检测和静态处理两大部分。在动态检测中，系统可以根据图像检测算法，对图像中的缺陷进行实时检测和评判。在静态处理中，系统除了可以进行图像的边缘检测，长度、面积的自动测量，灰度直方图统计等操作外，更为重要的是可以根据内置的算法及标准，对缺陷的性质和等级进行自动评定。该系统具有成像质量高、测量精确、操作简便、稳定性好的优点。

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。

一、建模和仿真 针对国内机车柴油机运用现状，本项目确定了基于电控单体泵喷油系统的机车柴油机作为研究对象，对柴油机和控制策略进行建模，并通过大量的仿真进行验证。在该模型中，可以通过调整模拟平台的各个功能算法中的控制参数，使系统的性能达到最佳，为电控单元的硬件开发提供理论依据，能够在最大程度上加快电控柴油机ECU开发进程。 二、硬件开发 依据电控单元的建模仿真所得出的最佳控制参数，我们开发研制了该套电喷控制系统。 它可以精确地控制电喷柴油机各种喷油系统的各个缸的喷油，泵喷嘴系统(Pump Nozzle Unit--PNU)和泵管嘴系统(Pump PipeNozzle---PPN)。它除了可以用于电喷柴油机的转速控制外。同时，由于使用了功能强大的处理芯片，它还能完成如输出功率控制等其他的功能和任务。 在电喷控制系统中还有故障检测功能，并可以通过网络上传给司机室显示屏，一旦发生故障时可以给司机更直观的显示。同时我们也开发了标定系统。 目前，对机车柴油机采用电子控制技术成为当前提高柴油机乃至整车性能的一种有效方法。我们开发研制的电喷控制系统已经成功应用到我国内燃机车牵引用的柴油机中，对于提高柴油机和整车性能起到很大的作用。   应用范围： 该项目所建立的柴油机和电喷控制系统的模型能够应用在应用基于电控单体泵喷油系统的机车柴油机的电控系统开发中。我们所开发的电喷控制系统能够应用在国内内燃机车牵引用的柴油机中。

维修性虚拟仿真与评价技术采用虚拟现实技术应用于维修性的设计、分析、验证与评估。该技术以相似性理论和系统科学为理论基础，综合维修性设计与验证技术、先进仿真技术、人因工程学和系统工程等技术特征，以直观、形象、交互性强等的特点，突破传统依赖实物样机开展维修性设计与验证易造成的周期长、费用高、设计更改困难等缺陷。基于数字样机开展维修性设计与评价工作，在工程应用上可有效将维修性与产品性能进行一体化设计，并在产品设计早期即可并行开展维修性与总体布局设计，技术成熟度高，在航空、航天、兵器、船舶等行业具有广阔的应用前景。

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。

基于多物理场耦合理论，建立了高温固体氧化物燃料电池(SOFC)的仿真模型，系统研究了阳极支撑的对称双阴极SOFC的温度场、电场、物质扩散场、流场及力场分布，并将模拟结果与实验进行了对比验证，模拟结果与实验测试所得关键性能吻合良好。通过模拟仿真分析了SOFC内部物质，电流温度及应力分布不均匀的主要原因，发现电池内部30%以上的热应力来自于电池内部的热梯度。在此基础上，用模拟仿真的方法对已有的Z型阴极气体流道与蛇型流道进行对比，