根据《中国仿真学会科学技术奖评选办法》，中国仿真学会开展2021年度中国仿真学会科学技术奖评选工作，以下为申报2021年度中国仿真学会科学技术奖的相关信息，现进行公示，公示期：2021年6月8日至6月16日。

在公示期内，任何单位或者个人对申报项目的创新性、先进性、实用性及申报材料的真实性、主要完成人、主要完成单位等持有异议的，可以书面向学会秘书处提出，提出异议的单位或者个人，应当表明真实身份，并提供必要证明文件，凡匿名异议和超出期限的异议不予受理。

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      特此公示。

 中国仿真学会

2021年6月8日

2021年度中国仿真学会科学技术奖申报项目公示

1.项目名称： 基于群体智能的仿真优化理论方法及应用

主要完成单位： 国防科技大学、清华大学、湘潭大学

主要完成人： 王锐、王凌，谭貌，邢立宁、陈黄科，张涛

项目简介： 本项目属于系统仿真、自动化和人工智能科学领域的核心关键基础问题。

当前，智能制造已成为"做大、做强、做优"中国制造的突破口，是推动我国新旧动能转换、实现高质量发展的重要支撑。针对智能制造中涌现的复杂系统大规模仿真优化难题，本项目聚焦"群体智能仿真优化系统理论"、"数据与知识融合机制"与"学习与进化增强策略"三个基本科学要素，在"建模认知"和"优化决策"两个层面，解决"建立群体智能仿真优化的系统性理论"、"刻画数据与知识的融合机理"、"揭示群体智能的增强机制"等本质科学难题，开展"数据与知识共融的群体智能仿真优化理论与方法"的关键科学问题研究，具有重要的理论意义和应用价值。

依托国家杰出青年科学基金、面上项目、省杰出青年基金、重点研发计划等项目，通过十余年系统性的深入合作研究，建立了复杂系统群体智能仿真优化的统一框架，形成了智能算法收敛性分析的理论体系，发现了均衡深度搜索和广度探索的内在规律，揭示了设计学习型智能仿真优化的"知识与群智融合"机制，提出了"模型与数据集成"的增强型群体智能仿真优化策略与算法，并在以军事新能源系统规划、卫星测运控任务规划、美团大规模配送优化等为代表的军事、国防、经济领域得到成功应用与验证。

重要科学发现如下：

(1) 针对繁杂的群智能仿真优化算法缺乏体系和系统性理论的问题，创建了混合群体智能仿真优化算法的统一框架，形成了统一框架下群体智能仿真优化算法收敛性理论，为促进数据与模型、知识与群智相融合的智能仿真优化发展奠定了理论基础。

(2) 针对传统群智能仿真优化机制未有效利用知识的问题，从知识驱动的角度探索群体智能仿真优化方法的改进和发展，设计了知识与群智融合的学习型智能仿真优化新机制，为群体智能仿真优化学习理论与方法的研究率先开辟了知识驱动的新途径。

(3) 针对学习型智能仿真优化机制未结合问题特征的问题，从"数模集成增强优化"的视角创新设计了模型与数据集成的增强型群体智能仿真优化策略，另辟蹊径解决大规模复杂系统优化，引领了超多目标和超多变量优化问题的研究。

项目注重智能仿真优化理论的源头创新，突破了智能仿真优化的核心关键技术，开辟了智能仿真优化的产业方向。50 篇主要论著包括专著1 部（清华大学出版社），IEEE 汇刊24 篇及其他国内外权威期刊25 篇，谷歌累计引用6439 次，Web of Sciences 引用4368 次；

其中10 篇代表作包括国际顶级期刊《IEEE TEVC，IF=11.169》、《IEEE TCYB，IF=11.079》等9 篇以及国内权威期刊《控制与决策》1 篇，谷歌累计引用1250 次，在Web of Sciences和CNKI 中被10 多个国家30 余名院士和IEEE Fellow 等他引1006 次，4 篇论文进入ESI

前1%高被引论文，所提算法成为解决复杂大规模高维、多目标仿真优化问题的国际代表性方法并被集成到PlatEMO、JMetal 等国际知名算法平台，在军事新能源规划建设、卫星测运控任务规划、美团大规模配送等得到成功应用，取得了显著的军事、经济和社会效益。

项目执行期间，1 人获得国家杰出青年科学基金资助并入选斯坦福大学颁发的全球Top2%顶尖科学家及Elsevier 高被引学者，2 人获省杰出青年基金资助，2 人入选教育部新世纪优秀人才支持计划，1 人入选军队高层次科技创新人才工程，1 人入选中国科协青年人

才托举工程，3 人被中共湖南省委授予"湖湘青年英才"称号，1 人获得吴文俊人工智能优秀青年奖，1 人荣立二等功，2 人荣立三等功，取得了显著的成效。

2.项目名称：资源受限的网络化复杂系统仿真调控及应用

主要完成单位：上海大学、南京邮电大学

主要完成人：彭晨、解相朋、费敏锐、王玉龙

项目简介：本项目研究内容属于自动控制理论与应用的核心问题。工程系统中广泛存在人-机-物网络化关联，如电网、工控网与物联网等。网络关联系统理论与技术的发展，将极大提高电网、制造、国防、医疗等领域的核心竞争力，是实现中国制造2025的重要支撑技术之一。该类系统中存在的根本性问题是网络资源与控制性能之间的矛盾。因此，发展网络资源优化调度、仿真及网络化控制理论及方法，提高资源利用率、提升系统性能，是解决上述矛盾最为有效的途径。

项目团队通过密切合作，经过多年的研究，在面向资源约束下动态事件触发通信调度机制、考虑系统与网络特征的非线性系统仿真调控、融合通信与控制的安全协同控制三方面取得重要突破，形成了一系列原创性成果。主要创新点如下：

1）发现并揭示了网络资源-网络性能-控制性能间的内在关联机理，率先建立应对网络资源约束，并保证期望测控性能的动态事件通信调度理论体系，具有提高通信效率、降低能耗的显著优势；

2）揭示网络化非线性系统异步前件间的内在关联特征，发现异步前件误差函数对系统稳定性的影响机理，提出网络化非线性控制器仿真与设计新方法，解决了如何设计网络化非线性控制器的挑战性难题；

3）揭示网络分布时延对系统性能的影响机理，构建了网络特征依赖的电网负载频率控制理论框架，开辟脆弱网络环境下智能电网安全协同控制新途径，突破传统方法中网络与控制分别设计的瓶颈。

4）研发了网络化控制系统仿真软件包。针对网络化复杂系统开发了网络化控制系统仿真软件包Network_Sim1，具有模块化、可视化的显著优点，为网络化控制系统仿真提供了专业工具。

10篇代表作WoS他引1015次（其中2篇为控制学科顶级期刊Automatica、8篇为中科院一区IEEE汇刊，均为ESI高被引论文）。出版网络控制相关专著2部。相关成果获2018 IEEE CCIS最优论文奖、一区期刊模糊集与系统Highly Cited Research奖、中国百篇最具影响国际学术论文、中国精品科技期刊顶尖学术论文。成果被12位各国院士、23位IEEE Fellow正面引用与评价。如：瑞典皇家科学院院士K. H. Johansson 教授等用74行的篇幅高度评价申请者提出的方法具有促进能量效率的显著优点"improving the energy efficiency"；IEEE/IFAC Fellow、美国发明家科学院院士F. L. Lewis教授等指出方法提供了高效方案 "provides an efficient alternative"。

项目团队中彭晨入选国家百千万人才工程、有突出贡献中青年专家、上海市东方学者、上海市优秀学术带头人，连续6年入选Elsevier中国高被引学者，担任IEEE TII、Information Sciences等多个国际期刊的副主编；解相朋教授入选国家优青、江苏省杰青；彭晨与费敏锐教授为国家重点研发首席科学家；彭晨与解相朋为2020年科睿唯安全球高被引学者。部分理论成果在西山焦煤（集团）股份有限公司、上海宝钢节能环保有限公司、平顶山天安煤业有限公司八矿选煤厂等企业得到成功应用与验证，为提高智能制造中的仿真科技与网络化测控水平做出了重要贡献。

3.项目名称：激光高动态半实物仿真系统

主要完成单位：湖南云箭集团有限公司

主要完成人：鱼小军、罗艳伟、帅欢、闫妍、陈实泉、罗欣、万行、舒鑫、秦奇、李文龙、张婷、刘闯、朱豪坤、刘旺、周小波

项目简介：本项目是在满足激光产品全系统半实物仿真验证的基础上，充分考虑实际使用过程和场景设计、研制和开发出的一套某种激光产品的通用化验证系统，适用于此种激光产品的全系统硬件实物测试与仿真验证。

该系统主要由动力学仿真机系统、五轴转台、控制计算机系统、负载模拟系统、信号模拟系统、数据实时采集系统、视景仿真系统、高动态激光目标模拟系统、网络系统、供电系统和仿真结果一致性评估系统组成。

该系统具有高动态、高精度等特点，主要技术指标如下：

1)具有实时仿真解算激光产品运动及受力情况功能；

2)具有高动态、高精度模拟动力学特性的功能；

3)具有高动态模拟激光产品接收能量变化的功能；

4)具有信号模拟、控制解算的功能；

6)具有双网（以太网和光纤网）同步运行功能；

7)具有对仿真结果进行分析评估的功能。

该项目创新性强，在激光高动态半实物仿真领域处于国内领先水平。项目首次创新性的提出了高动态激光模拟技术在此类产品的应用，解决了产品半实物仿真试验过程准确模拟实际使用过程的难题；创新性的提出了数据实时采集系统体系架构，解决了产品半实物仿真试验过程中，电气特性种类多、接口复杂、试验数据量大等条件下的实时存储和分析问题；，创新性的采用基于C与matlab混合编程的方法解决了Matlab自带封装库代码执行效率低的问题，完成了Matlab自带积分算法、通用代数方程、通用计算模块代码等代码的编写与重新封装，提高了实时解算的效率。

该项目的研究成果已在多种激光产品项目中得到应用，经济及社会效益显著，在激光产品半实物仿真及相关装备领域具有极大的推广应用前景。

4.项目名称：智能交通预警系统关键技术及产业化

主要完成单位：淮阴工学院、杭州师范大学

主要完成人：高尚兵、李翔、王媛媛、潘志庚、周君、于永涛

项目简介：各大城市的机动车拥有量急剧增加，尽管城市交通建设和交通管理部门在交通路网建设和交通管理科技设施建设方面投入了大量的人力、财力和物力，但仍然避免不了城市交通拥堵、交通事故现象的发生，行车难、停车难成为各大城市普遍存在的问题。因此，亟需建立基于大数据分析技术的智能交通预警方法，挖掘智能交通系统中轨迹数据、车内外视频数据等多源异构数据的价值。

因此，针对智能交通系统中轨迹数据、车内外视频数据等多源异构数据未充分共享和利用等突出问题，经过多年的攻关，首创了基于车路视觉协同的主动防碰撞预警技术，提出了敏感物品和驾驶员人体姿态协同检测的驾驶员违规行为预警技术，开发了基于出租车轨迹数据的道路拥堵识别可视化技术，有效解决了大数据分析技术模型建立难、交通预警能力弱等问题，促进了智能交通产业可持续发展。

（1）创新提出基于车路视觉协同的主动防碰撞预警技术，创新了基于模式识别与ST-MRF相结合的车辆检测方法，并结合路面车道线、自车速度和前车位置信息，构建安全距离模型、车道检测和车路视觉协同的防碰撞预警三个模型，解决车辆之间遮挡问题、汽车防追尾预警失灵问题，创新研制新型防追尾主动预警系统。与马自达C4-X的FOW（Forward Obstruction Warning）前方碰撞预警系统相比，不仅能够侧向和前向预警，并提前0.8s发出警报，准确率也提高了3%。

（2）自主提出一种基于车辆内部监控数据的驾驶员违规行为协同检测预警技术，提出了Yolo X网络和人体姿态检测算法对敏感物品、驾驶员行为进行协同检测，提出了一种冷链物流风险预警框架。协同检测方法在检测精度、检测速度相比于主流算法均有优势，对于驾驶员违规驾驶行为中手机、水杯、香烟等小目标物品检测有利。冷链物流风险预警框架自适应跟踪、感应冷藏车状况，遇到风险会及时向司机、公司发出预警，使得司机和公司可以及时发现问题并采取措施，防止货物腐坏或融化。

（3）自主提出基于出租车轨迹数据的道路拥堵识别可视化模型，并行降维聚类速度快，结合各类簇中浮动车平均行驶速度判别道路拥堵程度，以颜色深浅程度进行区分可视化。相较高德、百度等主流地图产品，利用城市出租车车载OBD数据进行城区道路拥堵识别，提取非畅通路段总检出长度相较最优产品提高28.9%，拥堵识别命中率高达91%，较主流产品城区拥堵识别平均命中率提高15%。

授权发明专利13项，申请国际PCT发明专利1项、国内发明专利12项，发表高水平论文14篇，出版专著1部。2018-2020年，成果在中交云南高速公路发展有限公司、江苏省高速公路交通运输执法总队京沪支队、淮安开路者物流有限公司、淮安启淮物流有限公司、淮安市卓越物流有限公司、淮安途必顺物流有限公司、淮安应必达物流有限公司、淮安市众轩汽车运输有限公司以及淮安天泽星网信息产业有限公司累计新增利润11080万元，节约支出1966万元，新增税额1745万元。

综合国家自然科学基金委和江苏省科技厅组织的专家验收意见，认为：项目的研究成果具有明显的创新性，在应用人工智能技术进行交通预警等方面达到了国内领先水平。

5.项目名称：全沉浸式虚拟仿真煤矿安全培训穹幕系统

主要完成单位：晋能控股集团山西科学技术研究院有限公司、辽宁多维科技有限公司

主要完成人：田利军、姜新宇、张新宇、任艳、佟开宇

项目简介：1.建设背景

晋能控股集团是一家以煤为主，电力、煤化工、冶金、机械制造、建筑建材、物流贸易、文化旅游等多业并举的特大型综合能源集团企业，是国家重点煤炭基地之一。

集团所属煤矿及相关生产单位生产过程中，为使职工教学、培训、实训及集团企业宣传、新技术新产品展示推广等工作更好的开展，一直在培训、展示形式上不断的革新与探索，并取得了众多科研和教学成果。但近年来，由于科技的进步及集团整体设备、技术水平的革新，加之虚拟仿真等新技术的不断应用，亟需一套效果更好、效率更高的综合虚拟仿真实训、教学和演示系统。

虚拟仿真系统集成项目以晋能集团实训、教学等需求为出发点，根据对国内外最先进的相关技术考察与分析，进一步明确功能定位、具体建设目标、建设原则与建设思路，最终为同煤集团虚拟仿真中心设计、研发，并打造一套切实可行的大型全沉浸互动式虚拟仿真系统。

2.建设目标

本着为煤矿安全生产提供高效优质服务，为政府及企业决策提供技术支撑，为企业培养专业技术人员，为煤矿应急管理及救援提供信息、技术保障的总体建设目标，围绕煤矿安全生产警示教育体验、安全生产培训实操考核、企业高新技术宣传等业务需求，设立科研、实训、教学、体验、演示五个建设目标。

3.建设内容

为实现建设目标，呈现出最好的应用效果，项目运用顶级的虚拟仿真技术和系统集成方案，采用最先进的虚拟仿真平台、VR系统、专业仿真立体投影系统、穹幕系统等硬件系统集成建设完成。系统集成总面积1300平方米，占用场地30X26米，穹幕外径26.6米，内径20米，最大高度21.6米。根据各硬件系统功能和作用，系统集成划分为两层，一层为VR系统集成区及设备设施布置区，二层为穹幕虚拟仿真系统集成区。各区域所包含的主要硬件系统如下：

1）穹幕虚拟仿真系统集成区：

? 沉浸式虚拟仿真穹幕系统

? 穹幕影像系统

? 穹幕图像发生系统

? 穹幕集控系统

? 穹幕供电系统

? 穹幕音响系统

? 隔音系统

? 模拟机实训系统

? 升降台系统

? 特效系统

? 观众平台集成

? 动感座椅系统

? 穹顶外观装饰

? 穹顶球架系统

2）VR系统集成区：

? VR实训系统

? VR+煤矿综采培训系统

3）设备设施布置区：

? 空调系统

? 消防系统

? 装修装饰

6.项目名称：城市多模式交通运行状态实时预测与仿真优化关键技术及应用

主要完成单位：北京建筑大学、清华大学

主要完成人：焦朋朋、陆化普、杨建伟、孙煦、刘侃、赵传林、白紫秀、杨紫煜、赵霞、罗薇、赵鹏飞、林坤、高宇轩

项目简介：该成果属于交通仿真和智能交通领域。当前交通系统普遍存在 ①交通运行状态采集成本高、②智能组织优化协调程度弱、③行人流线组织安全风险大、④道路规划设计安全依据少 这4大难题。成果对此开展研究和技术攻关，实现了精准高效的城市多模式交通运行状态预测和在线仿真评价，并开发了一系列交通仿真领域的关键技术。主要创新点包括：

1. 研发了基于仿真的多源大数据驱动的路网交通运行状态实时获取与预测技术，可精确、高效的预测路网中所有路段的动态流量、车速、行程时间等运行状态，准确率90%以上，大幅节省了交通检测成本；

2. 开发了基于动态需求的城市道路混合交通流仿真及组织优化技术，实现了实时交通信号控制、路径诱导和在线仿真评价，使车均延误下降21.4%，旅行和等待时间分别减少7.3%和11.1%，整体车流密度下降18.0%；

3. 研发了综合交通枢纽行人仿真和安全疏散技术，揭示了行人微观行为规律与宏观涌现现象的生成机理，提出了基于仿真的行人流线组织和应急疏散方法，误差低于5%，可提升人流密集场所的交通安全水平；

4. 开发了考虑驾驶人主观感受的基于虚拟现实和模拟驾驶仿真的道路交通安全评价技术，更直观的反映道路安全等级和隐患，可指导新建道路的规划设计，改善既有事故多发道路的交通安全水平。

该成果已授权发明专利24项，形成标准5项，出版专著12部，发表论文200余篇，其中多篇论文发表于Transportation Research Part B、Part C等行业顶级期刊。成果已在北京市交通需求调控、北京市道路交通流预测预报、城市科学交通组织优化与仿真、冬奥工程、北京城市副中心工程等工作中推广应用，并培养交通领域专业技术人员1000余名，其中包括长城学者、北京市青年拔尖个人、北京市科技新星等省部级人才，为我国交通事业输送了大量专业人才。成果的研发和应用促进了交通仿真和智能交通相关技术的进步，符合《交通强国建设纲要》提出的"大力发展智慧交通"重点方向，为创建安全、畅通、高效、环保的城市综合交通系统提供了技术支持，取得了显著的社会效益。

7.项目名称：大规模活动复杂体系仿真技术及重大应用

主要完成单位：北京理工大学

主要完成人： 丁刚毅、黄天羽、李鹏、张龙飞、李立杰、刘来旸、金乾坤、梁栋、王崇文、吴羽琛、唐明湘、马建东、关正、薛彤、纪斌

项目简介：本项目是国家科技支撑计划、奥运国庆仿真任务等项目重大成果，面向大规模活动组织管控的迫切需求，系统地揭示大规模活动复杂体系中人群行为复杂特性和认知规律，提出了人群行为建模理论方法，建立了大规模活动认知仿真的技术体系，研发了具有自主知识产权的大型活动建模仿真软件及系统，开展了系列大规模人群活动组织策划与管理控制仿真的示范应用，取得了如下创新成果：

1、针对大规模活动要素多引发的行为复杂性等问题，以及十万级人群行为建模等困难，提出了人群行为建模理论方法，构建时空强约束的复杂群体行为规划模型，首次实现高流动性、高密度人群行为建模；发明动态非规则网格的群体路径规划方法，提高人群协同演化计算复杂度; 提出人群行为多样性建模方法，显著提升大规模人群可视化自由度、逼真度。

2、针对大规模活动流程繁、引发的环节错综复杂等问题，及仿真与真实场景交互反馈等困难，提出了大规模活动认知仿真的技术体系，实现了活动体系的组织手段从感知到认知仿真的技术路径，融合仿真、交互、可视化、评估等多种技术，解决了大型活动多要素的复杂体系仿真问题。

3、针对大规模活动协调难、疏散粗，传统方法无法提供细节及全局呈现，以及集结疏散存在巨大安全隐患，提出大规模活动规划组织实施全流程解决方案，突破了传统手段的大型活动组织管控的局限性，研发了一系列具有自主知识产权的大型活动建模仿真软件及系统，实现了对大规模活动创意质量、速度、数量、可行性保障。

本成果针对当前大规模活动组织管控的智能化程度低、实施流程欠优、理论技术缺乏等问题和挑战，开展大规模活动复杂体系仿真技术和重大应用，提高了工作效率、降低了实施风险、减少了制作成本、保障了方案实施。成果完成人在大型活动仿真领域共授权专利39项，获得软件著作权26项，发表SCI论文21篇，实现我国在大规模活动仿真理论和应用领域技术总体水平国际领跑。技术成果应用于奥运、国庆、春晚等18次国家重大活动的技术保障，形成行业示范。成果引领了国家文化科技融合创新和技术服务产业智能升级，为新基建背景下数字-网络-孪生的产业变革途径提供了经济高效、智能安全的示范作用。

8.项目名称：基于数值计算的大型医学影像仿真仪器研发与应用

主要完成单位：华东师范大学、上海培云教育科技有限公司、四川大学华西临床医学院、山东第一医科大学、上海健康医学院

主要完成人：汪红志、李真林、何乐民、夏天、陈珊珊

项目简介：计算机科学和信息技术对教育发展具有革命性影响。2018年《教育信息化2.0行动计划》提出：推动信息技术和教学实践的深度融合，调动一切力量, 推动教育教学的变革与信息化发展。在高等教育层次，普适性、应用面广的领域已广泛开展数字化教育软件研发和应用。在专业性强、专业面窄的领域，比如医学影像设备与技术相关专业，其研究应用非常薄弱。

医学影像在现代医学诊疗中越来越重要，高素质医学影像相关人才对于国家医疗健康战略具有重要支撑作用。医学影像成像理论是医学影像医师、技师和工程师核心素养和能力的基础，成像理论本身抽象复杂，仅关注结果的真机实验无法满足成像理论的过程化展示和本质的理解，批量化、规范化的成像理论实验一直无法开展，使得对专业学生的专业培养教育和从业人员的培训学习效率不高，乃至全面专业素质难以提高，从而可持续发展能力不足，因此针对涉及大型昂贵、有危险性的医学影像仪器相关的高素质专业人才培养和培训的核心问题，必须要设法通过创新性的手段来解决。

针对上述问题，本成果关注大型医学影像仪器系统（包括设备、方法）及超系统（包括样品和环境），基于还原论方法构建与真机更吻合的模拟数据采集模型，研发了实验效果逼真度高、实时性强、操作体验佳、本质理解透的系列医学影像仿真仪器，包括数字X射线摄影（DR）设备、计算机断层成像（CT）设备、磁共振成像（MRI）设备、正电子断层成像（PET）设备、放射测量系统、医学影像数学基础实验软件等。

本成果：（1）建立了数字人的医学影像物理信息数据库；（2）基于还原论思想，对复杂昂贵的大型医学影像设备系统进行解构重构建模，创造性地开发了系列医学影像仿真仪器；（3）创新性地将数值模拟仿真技术应用于医学影像教学领域。

本成果获发明专利5项，发明专利实审7项，获软件著作权15项，获上海浦江人才计划项目支持；获教育部春晖杯留学人员创新创业优胜奖；基于本成果仿真仪器开发的仿真实验项目分别纳入十三五规划教材等各类教材4部；发表研究论文18篇，发表仿真教学相关教研论文7篇。仿真仪器用户包括美国麻省大学、复旦大学、北京大学、首都医科大学、江西中医药大学等国内外40余所高校。近三年仿真仪器销售额800余万元，上缴各种税收60余万元。提供数值软件开发相关的横向服务项目92万元。软件著作权转让一项，10万元。批量实验教学师资培训4次，150余人，经济效益30万元。疫情期间免费提供给40余所高校8万余人次线上实验教学。

9.项目名称：民机制冷温控系统国产化研制仿真设计及验证技术

主要完成单位：中国商用飞机有限责任公司上海飞机设计研究院、上海交通大学

主要完成人：李革萍、胡海涛、王大伟、吴成云、孙浩然、张絮涵、刘华源、李志茂、汪光文、程湛、闵智勇、曹祎、及运达、沈祥、吕中原

项目简介：本项目源自我国大型民用客机项目。本项目属于先进机载系统设计领域。

民机制冷温控系统是控制飞机人机环境、保障乘员及旅客生命安全的关键。目前飞机制冷温控系统及核心部件均由国外供应商垄断，我国欠缺自顶而下的系统设计经验及集成能力；已交付的飞机架次制冷温控系统故障频发，基于经验的故障定位耗时耗力，导致ARJ21和C919多次停飞，严重影响市场口碑，尤其在中美贸易冲突背景下，严重阻碍了我国飞机国产化进程。为了实现关键技术自主可控，我国亟需掌握民机制冷温控系统仿真设计及验证技术。本项目在国家大型客机重大专项等支持下，历经10余年产学研合作，形成了具有国际创新性的民机制冷温控系统国产化仿真设计及验证体系。主要创新工作包括：

1)   首创了基于人员舒适性的客舱环境评价体系，形成了民机制冷温控系统舒适性设计标准及规范；提出了系统到部件级设计指标的参数分解及优化技术，首次实现了民用飞机制冷温控系统国产化研制正向设计，填补了国内空白；

2)   开发了反映飞机飞行姿态影响的基础传热传质数学模型，发明了基于图论的民机制冷温控系统仿真模型的通用构建技术，形成了民机制冷温控系统及部件仿真设计技术体系，实现了国产化关键技术自主可控；

3)   开发了民机制冷温控系统多层次动态仿真模型，提出了民机制冷温控系统集成控制技术及最优控制率；开发了基于特征解耦和人工智能的民机制冷温控系统故障诊断及寿命预测技术，实现了全飞行包线及极限条件下系统的摸底数据及故障风险预测；

4)   搭建了民机制冷温控系统试验测试平台及全空气管理系统半物理实时仿真机，首次实现民机制冷温控系统国产化控制器集成验证，形成了民机制冷温控系统符合性验证标准规范，大幅降低试验周期和试飞成本。

本项目获授权专利20项、已公示发明专利5项，发表论文76篇，软件著作权6项，形成标准及规范42项。项目成果提升了型号设计的经济性及安全性，支持ARJ21飞机取得适航认证，打破了国外技术封锁，属于民机设计领域的工程理论重大创新。

10.项目名称：超多电平换流器仿真试验技术及工程应用

主要完成单位：南方电网科学研究院有限责任公司、华北电力大学、南京南瑞继保电气有限公司、荣信汇科电气技术有限责任公司、西安西电电力系统有限公司、北京四方继保自动化股份有限公司

主要完成人：郭琦、饶宏、刘崇茹、林雪华、郭海平、陈钦磊、卢远宏、李钢、易荣、涂小刚、司喆、李书勇、刘志江、罗超、陈德扬

项目简介：柔性直流输电是新能源并网的有效解决方案，对促进清洁能源消纳，建设以新能源为主体的新型电力系统具有重要意义。超多电平换流器是柔性直流输电系统的关键装备，直接影响柔性直流输电系统的安全可靠运行，但其海量非线性电力电子开关器件、控制周期短等特点给柔性直流精确实时仿真及其控制保护装置试验带来了巨大挑战。本项目针对超多电平换流器的仿真试验技术，产学研合作，取得了一系列创新成果：

1）首次提出超多电平换流器装置的实时仿真试验系统设计方法，首创超多电平换流器控制装置全接入技术，建立了多个世界首创性工程实时仿真试验系统；2）提出了超大规模电力电子开关换流器装备实时仿真方法，自主研发了超多电平换流器的实时仿真装置，填补了柔性直流自定义拓扑精确仿真的技术空白；3）首次提出了超多电平换流器控制保护功能和性能测试方法，研发了智能测试装置，实现了全方位高效率的试验测试及分析；4）构建了超多电平换流器控制保护装备研发平台，攻克了柔性直流输电系统交流故障穿越、直流线路故障自清除等技术难点，研制了功能和性能更优的新一代超多电平换流器控制保护装置，促进了相关技术和装备产业发展。

项目获得授权专利30项（其中发明15项）、软件著作权1项，发表论文13篇；牵头制定标准11项，包括3项国际标准，成立国际大电网委员会B4.74工作组，以中国工程院李立浧院士为组长的专家组鉴定本项目"关键核心技术达到国际领先水平"。

项目的成功实施和推广应用，为柔性直流输电系统安全可靠运行提供了经济有效的解决方案，有力促进大规模清洁能源消纳；成功实现中国技术"走出去"，为韩国以及巴西等国际电力企业提供技术咨询服务，树立了电力仿真国际品牌；研制了功能和性能更优的新一代超多电平换流器控制保护装置，带动了超多电平换流器控制保护装备制造业的发展，为设备制造企业新增销售额29.97亿元；提升了我国能源科技自主创新能力和国际竞争力，践行了国家创新驱动发展战略，取得显著的经济效益和社会效益。

11.项目名称：复杂大电网安全运行和稳定控制全景仿真与试验关键技术研究及应用

主要完成单位：南方电网科学研究院有限责任公司、中国南方电网电力调度控制中心、国网电力科学研究院有限公司、南京南瑞继保电气有限公司

主要完成人：郭琦、朱益华、常东旭、胡斌江、武明康、邱建、朱煜昆、李成翔、黄伟、任祖怡、许剑冰、郭恒道、张杰、张力飞、顾浩瀚

项目简介：中国能源资源分布和生产力发展极不平衡，加快电源清洁发展和远距离输电，是转变我国能源发展方式的必由之路。围绕清洁能源开发布局，为实现更大范围水火互济、大规模输送和优化配置，我国大力发展适于远距离、大容量输电的（特）高压直流输电技术，建成了世界上最复杂的交直流混联输电系统。为确保交直流大电网的安全稳定运行，投运了覆盖网省地的三道防线各类控制系统。交直流大电网运行特性的精确仿真是三道防线控制系统研发、设计、试验的前提。

本成果属于仿真领域和稳定控制领域的重大技术创新，首次创造性地提出了复杂大电网安全运行和稳定控制全景仿真与试验关键技术，建成了覆盖风险辨识、稳定控制研究、运行边界安排和故障反演仿真分析的电网业务需求支撑体系，实现了对交直流复杂大电网安全稳定运行的全面技术支撑。

本成果的主要创新点包括：

（1）提出了220kV及以上大规模交直流电网数字物理交互的全电磁暂态实时仿真、跨区域多层级安全稳定控制三道防线物理闭环仿真构建等复杂大电网安全运行和稳定控制全景仿真关键技术，攻克了交直流复杂电网运行特性和控制特征精确仿真的难题。

（2）提出了三道防线协调控制全过程仿真试验、安全稳定控制系统远程实时闭环仿真试验、多源宽频域故障特征重构等复杂大电网安全运行和稳定控制全域试验关键技术，攻克了三道防线稳定控制的技术仿真和试验难题。

（3）提出了复杂电网运行风险分析与决策支持技术，首次实现了基于全景仿真系统的交直流电网运行风险辨识与控制、连锁故障演化分析、电网运行方式安全边界校核等方法研究应用，为世界上大电网实时仿真技术提供了重要示范。

本成果创建了一整套复杂大电网安全运行和稳定控制全景仿真与试验关键技术，授权专利34项，发表论文35篇，获得软件著作权2项，申请报批标准3项，极大地推动了大电网仿真技术的发展，填补国际国内相关技术领域空白。该成果有效提升了复杂电网安全稳定控制系统的有效性和可靠性，保障了电网长期安全稳定运行，有力地支撑了国家西电东送战略实施，取得了显著的经济和社会效益。项目成果已推广应用至南方电网各级调度机构、地市供电局、发电集团和稳控生产厂家，并为国外同行提供交直流大电网实时仿真技术咨询服务，取得了显著的经济社会效益。

12.项目名称：增强现实技术在核电仪控系统运维中的应用研究

主要完成单位：国核自仪系统工程有限公司

主要完成人：李东旭、王文忻、岳志录、程俊杰

项目简介：核电厂仪控系统设计复杂，规模庞大，当前运维多以人工现场巡检为主，并以手工纸质记录，数据关联性差，标准化机柜的识别需要根据图纸或编码确认，对于时间较长的运维过程，技术人员容易产生疲劳，影响记录和判断的正确性，产生人因错误。并且无法实现在线的专家诊断和协助，专家仅能够根据记录的问题或故障进行判断，内容的详细程度完全取决于运维人员的专业能力和综合素质，不利于进一步分析故障原因和后期的经验反馈。

针对上述情况，如何快速识别仪控现场运维环境、运行状态、实现远程专家的在线协助，及时解决运维人员现场发现的问题，并能将运行状态数据、运维异常数据等保存至后台统一管理，实现运维全过程的数字化、智能化、并能够对历史数据进行分析、改进，提升运维方法，提高运维效率，同时降低运维成本就成了当务之急，这也是本项目的研究目的。

增强现实（AR）技术是目前最前沿的科学技术之一，通过将计算机产生的三维景象叠加到真实世界当中，创造一个融合真实的虚拟场景，利用人的五感（主要为视觉）去感知，以增强用户对真实环境的认识。该技术已经逐渐应用到医疗、教育等各个领域，在发电行业内的应用也逐步在尝试之中。而本项目的研究目标是将AR技术有针对性地应用到核电DCS系统的运行维护过程当中，可以说对该技术在电站现场的运用落地有非常重要的现实意义和借鉴作用。

将仪控系统机柜等设备进行三维化的仿真建模，运维人员通过佩戴增强现实可穿戴设备，可直接看到虚拟图像与真实场景叠加后的影像，利用SLAM技术保证动态移动时的三维模型叠加不会出现偏差，同时能够在线浏览设备的实时数据和信息，并能无纸化地执行运维规程、在线记录，并及时查询设备参数，同时利于无线技术可与后台数据库或环网数据联接，实现问题自助、专家实时支持的一体化功能。

在运维过程中，使用者能够随时将发现的问题反馈至后台保存，用于后期数据分析，而其强大的3D动画辅助功能，更可为运维人员的现场操作或培训提供指导。

13.项目名称：高电压大容量柔性直流实时仿真技术研发及其工程应用

主要完成单位：南方电网科学研究院有限责任公司

主要完成人：饶宏，龚文明，周月宾，许树楷，李岩，徐义良，朱喆，陈俊，邹常跃，魏伟，黄润鸿，熊岩，杨柳，侯婷，吴越

项目简介：基于模块化多电平换流器的柔性直流输电是最新一代的高压直流输电技术，具有许多优良特性与广阔的应用前景。目前，世界范围内已投运柔性直流工程最高电压±800kV、最大容量5000MW。

相对于传统动模试验，基于数字实时仿真技术的电力系统控制保护试验具有良好的可控性、无破坏性和经济性。但模块化多电平换流器内部包含数千个功率模块、数万个功率开关器件，存在精确实时仿真建模、多时间尺度机电-电磁暂态联合仿真、高带宽测控接口技术等一系列技术难题。本项目实施之前，世界范围内未见用于柔性直流的功率模块1:1全数字实时仿真工程化测试平台与控制保护策略拟真优化环境，具有较大难度。

在综合分析了国内外相关技术的发展趋势后，先后依托国家863计划课题、国家重点研发计划项目等，提出并实现了一套基于数字实时仿真技术的柔性直流测试方法与平台，完成了柔性直流关键控制保护策略的优化设计与验证，促进了示范工程的建设与运行。

本项目主要取得如下创新技术成果：

1、提出了基于电容离散化等效的模块化多电平柔直换流器实时仿真建模方法，建立了包含直流故障自清除拓扑在内的多种模块化多电平换流器的实时仿真模型。

2、提出了基于实时仿真的高压大容量柔性直流控制保护数模混合试验方法和通讯接口标准，建成柔性直流系统仿真平台。

3、提出了计及柔直换流阀高电位控制和脉冲分配环节的全链路试验技术，研发并建成了具有自主知识产权的首个柔直阀控全链路试验平台。

4、首创阀控低链路延时控制设计技术、阀控脉冲分配环节交叉冗余技术等先进阀控技术，大幅提升柔直阀控控制性能。

项目累计获得授权专利26件（其中发明专利17件、实用新型专利9件），发表高水平论文15篇（其中EI收录6篇），主要编写/参与编写标准5项（其中国家标准2项，行业标准1项，企业标准2项）。

项目成果已在南澳多端柔直、鲁西异步联网工程、昆柳龙多端直流工程等重大项目中得到了应用，取得了良好实际效果，促进了柔性直流输电技术的发展与应用。

14.项目名称：家电产品包装运输仿真体系建设及应用

主要完成单位：珠海格力电器股份有限公司

主要完成人：李燕华、戴隆翔、张威、罗良辰、侯凯泽、胡佳伟、王晓妮、何志超、牛美亮、唐林、孙百会、刘丹、卞梦阳、汤明超、袁振兴

项目简介：家电产品在实际物流过程中，会遭遇堆码、夹持、振动、冲击和跌落等不同载荷作用，甚至暴力处理行为，继而对产品或包装造成损伤，传统的包装运输模拟测试不仅耗费大、耗时长，且无法完全模拟真实物流环境和充分暴露产品或包装缺陷。

本项目深入分析了家电产品在各类物流环境应力载荷下的失效机制，建立了一套家电产品包装运输仿真方法，系统研究了影响仿真准确性的因素，建立了仿真规范及平台，攻克了包装运输仿真准确性差和效率低的行业难题。项目具备以下技术创新点：

（1）首次搭建了家电产品包装运输仿真体系，建立包装运输中不同环境应力载荷类型的力学模型和数值模型，基于数值模型建立了产品包装运输虚拟测试和产品及包装结构优化设计方法；

（2）研究了数值模型、材料属性、边界条件、载荷加载以及求解算法等多参数耦合作用对包装运输仿真准确性的影响，建立了合理的仿真规范，仿真准确性可达90%以上。

（3）通过自主脚本编译和软件二次开发，搭建具备人机交互和远程访问功能的家电产品包装运输全流程自动化仿真平台，能够完成堆码、夹持、随机振动和跌落等虚拟测试以及产品、包装结构优化设计，仿真效率提升80%以上。

本项目共授权专利16项，其中授权发明专利6项。发表论文8篇，授权软著2项。项目获得2018年中国质量协会质量技术奖"可靠性管理优秀项目"、第三届全国可靠性项目管理发表赛最佳展示项目和示范级技术成果奖。

项目技术自2018年底应用于家用空调、生活电器、冰洗等产品以来，相关产品已累计销售超300万台，实现销售额62.9亿元，净利润7.99亿元，取得了突出的经济效益。

15.项目名称：灾害事故下人群疏散与辅助决策关键技术研究及应用

主要完成单位：深圳市城市公共安全技术研究院有限公司、南方科技大学、中国科学院深圳先进技术研究院

主要完成人：袁狄平、尹继尧、杨丽丽、吴国华、刘康、杨双华、曾益萍、邓鹏、江锦成、汪作新、丁宇龙、周琳、陈文刚、张艳辉、姜洁

项目简介：随着我国经济社会的不断发展，城市正在经历持续更新和高强度开发，新产业、新业态不断涌现，安全发展面临严峻挑战，重特大灾害事故未得到有效遏制，次生、衍生灾害事故频发，空间密集、连通，人口密度高，人员风险意识淡薄，城市应急处置能力亟需提升。本研究成果紧密结合相关文件政策，运用虚拟仿真、人工智能等技术，实现突发灾害事故应急疏散智能监测预警与辅助决策，取得创新成果如下：

（1）提出基于数据分解STL与RNN的时序数据补全算法，突破多源异构数据智能接入、解析、检索、管理与共享关键技术，制定城市公共安全数据服务统一架构，搭建公共安全大数据平台，构建开放、共享、融合、关联的数据治理体系，率先建立公共安全行业数据管理标准体系，为城市公共安全综合态势可视化呈现提供数据支撑。

（2）基于多智能体技术，创新构建了两类突发事件下微宏观结合的人群疏散动力学模型，模拟仿真再现行人动力学特征，可动态优化行人疏散路径，为突发事件中城市建筑内外部的密集人群紧急疏散提供了理论基础，为应急救援力量快速部署及城市应急响应机构区域划分提供直观高效地决策依据。

（3）针对城市内涝灾害、核电站事故，以仿真技术模拟不同条件下的事故场景，结合实际气象、地理、人口热力图等数据，创新不完整信息条件下的决策分析技术，生成内涝积水风险分布图和计算放射性物质的空间分布，实现突发灾害事故应急疏散智能监测预警与辅助决策。

相关成果发表论文24篇，其中SCI收录14篇、EI 8篇；共申请国家知识产权21项，发明专利11项（授权3项），软件著作权10项；编制深圳市地方标准5项；出版专著1部。项目成果已广泛应用于深圳市应急管理局、中广核集团等，显著提高了城市公共安全风险防控和应急救援水平，实现间接经济效益1.2亿元，获得国家应急管理部和深圳市应急管理局高度认可，经济和社会效益显著。

16.项目名称：交直流系统精确建模仿真与控制技术及其在永富直流工程中的应用

主要完成单位：南方电网科学研究院有限责任公司、中国南方电网电力调度控制中心

主要完成人：洪潮、姚文峰、杨健、张帆、张野、孙鹏伟、周保荣、刘洪涛、袁豪、李俊杰、郭知非、黄东启、李诗旸、谢宇翔、刘蔚

项目简介：本成果属于电力系统分析与控制技术领域，以南方电网区域内永富直流工程为应用实践对象，突出展示了电磁暂态精确建模与仿真这一交直流系统分析关键技术在直流工程的工程可研、投产调试、投产后正式运行以及回送云南运行等多个实际场景中的具体应用。主要创新成果包括：

（1）针对永富直流受端馈入弱系统在交流故障后直流难以恢复稳定运行的难题，在规划阶段引入电磁暂态建模与仿真新方法，提出了基于电磁暂态建模与仿真的直流工程受端交直流系统临界稳定状态综合改善技术，并在实际工程中实施。

（2）针对直流馈入弱交流系统临界稳定问题，提出了基于主电路及控制保护系统精确电磁暂态建模与仿真的直流与STATCOM协调控制优化技术。研究了直流馈入弱交流系统临界稳定动态过程中直流与STATCOM相互作用机理，提出了永富直流受端和STATCOM协调优化的控制策略，确定了富宁站STATCOM可用容量与直流功率运行极限的关系，确保了永富直流额定输送能力的实现，所提策略在工程中实施并应用至今。

（3）实现了多电力电子装置的复杂交直流系统电磁暂态精确建模与仿真对实际电网故障的高精度系统级复现。针对2019年9月9日发生的富宁站出线两相短路故障导致直流单极闭锁的事件，实现了对现场暂态录波波形完整而准确的复现，揭示了故障后交直流相互作用的过程及协调控制动作机理，突破了仿真计算与现场录波难以一致的技术瓶颈。

（4）实现了计及变压器饱和特性的直流受端弱交流系统条件下换相失败及恢复过程中低频谐振的精确模拟仿真。揭示了直流受端弱交流系统低频谐振问题与直流换相失败后的动态过程中换流变等饱和非线性特性的相互作用机理，并利用精确电磁暂态仿真模型验证了低频谐振抑制措施的有效性。

（5）建立了含大容量电解铝负荷的交直流系统精确电磁暂态仿真模型，首次分析了直流输电向大容量电解铝负荷集中地区送电的电网稳定问题，提出了永富直流回送云南运行方式的控制边界。

17.项目名称：工业互联网跨域异质数据关联建模与预测技术

主要完成单位：北京航空航天大学

主要完成人：任磊、张霖、赖李媛君

项目简介：工业互联网是新一代信息技术与工业经济深度融合的新型关键基础设施，已上升为国家创新发展战略。工业数据作为工业互联网的血脉，是其赖以发挥价值的核心支撑。数据驱动的建模技术是工业互联网的关键技术，是支撑工业互联网环境下各类机理未知"黑盒"问题建模与预测的核心技术。然而，工业互联网数据呈现跨域异质的复杂特性，例如跨业务域、跨模态域、跨计算域，及数据质量各异、结构类型各异、计算目标各异等特点，使得工业互联网环境下数据驱动的建模技术面临"低质精准表征"、"异质耦合建模"、"分布优化计算"3个挑战难题。

本项目在国家重点研发计划、国家自然科学基金等5项国家级项目(课题)支持下，围绕上述3个挑战难题，提出了一套创新的工业互联网跨域异质数据关联建模与预测技术。取得了以下创新成果：

针对挑战难题一，提出了基于新型半监督并行深度因子分解机模型SS-PdeepFM的低质数据精准表征方法技术，解决了大量无标签低质数据条件下基于伪标签数据高近似生成的高精准表征建模问题。

针对挑战难题二，提出了融合宽度网络、深度网络和时序网络的新型Wide-Deep-Sequence深度神经网络建模方法技术，解决了多源异质数据耦合关联建模与融合学习问题。

针对挑战难题三，提出了大规模云边协同任务并合调度优化方法技术，解决了复杂高耗时模型在工业云端与边缘端分布式高效计算问题。

10篇代表性SCI英文论文发表在IEEE TNNLS、TII等国际顶级期刊，含ESI 2篇，SCI引用至少371次，被至少20位国际知名Fellow或院士正面评价；1篇《中国科学 信息科学》中文论文获中国仿真学会优秀论文奖。授权及公示发明专利10项，2项实现工业互联网相关技术转化。技术成果成功应用于我国首个国家级工业互联网平台——航天云网INDICS、大型集团企业工业互联网平台——联想LeapIOT、以及神州数码集团等，在航空航天、电子、机械、汽车等行业获得成功应用，企业提质降本增效应用效果明显，取得了显著经济效益(新增销售额97892万元)和社会效益。对于推动我国工业互联网自主可控的核心技术突破与产业化应用具有重要意义。

18.项目名称：电网变压器边云协同的智能监控平台设计与仿真

主要完成单位：广东石油化工学院、佛山科学技术学院、河南大学、西安理工大学

主要完成人：胡绍林、张彩霞、侯彦东、左利云、王世华、陈茹、秦春斌、陈金鹏、宋鹤、李喜武

项目简介：变压器作为远距离电力输送系统最重要的设备，在电力电网的运行过程中起着关键作用。变压器故障会导致供电系统大面积瘫痪和给经济建设、工农业生产、社会生活带来危害。

本项目以保障高压电网变压器安全运行为目标，采用系统仿真与问题驱动相结合的方法，自主研制了一套集数据采集、融合感知、实时监控、诊断分析、预测预警等多功能于一体的电网变压器边云协同的智能监控平台。该平台的主要优点和特色，一是基于边云协同的系统框架，实现广域分布的变压器远程智能监控；二是仿真与实况交互的诊断模式，及时感知和精准诊断分布在各地的高压变压器工作状态，发现可能存在的安全隐患，以便及时视情进行维护与维修。本项目基于边-云协同和仿-实融合，建立电网变压器的状态远程智能监控架构与平台，通过仿真与实况深度融合，创新了复杂装备过程监控与安全运维的途径。

本项目采用仿-实结合、云-边协同、分级监控、融合感知和视情运维，建立了故障模型和电力系统暂态模型融合的监控策略，研制了边-云协同的变压器故障预测和诊断平台，嵌入了在边-变压站和云-调度中心实现分布-集中的决策协调，研发了自适应容错滑动平滑预测方法和基于多预测算法集成的趋势预测与故障预测系统，突破了电网变压器安全管控和及时可靠运维的技术瓶颈，实现了三个方面的创新：(1). 提出云-边协同的实时分级感知策略，解决了变压器地理位置分散、野外环境复杂、通信距离远而造成异构数据获取难、传输难和管理难等问题；(2). 构建了基于系统仿真的过程监控与故障辨识方法，解决了变压器在线诊断难题；研发自适应容错滑动平滑预报方法，解决了变压器监测数据Brown滑动平滑预测算法的平滑系数选取难和野值影响敏感等难题；(3). 建立了基于多源数据融合和基于关联矩阵Borel运算的电网多变压器多征兆-多故障快速定位方法，突破了对变压器多征兆-多故障影响解耦、故障快速定位和故障灾变视情运维等瓶颈。

本项目研究过程获得发明专利11项(授权6项、公布5项)、国家软件著作权4项、发表研究论文13多篇，成果应用取得了显著的社会效益和经济效益。本项目建立的系统和平台，具有广的推广应用价值，对于智能电网建设特别是电网变压器安全运维，有重要的工程前景、应用价值和学术技术意义。

19.项目名称：飞行器抗电子干扰能力多级多层次仿真试验评估技术

主要完成单位：北京机电工程研究所

主要完成人：耿化品、苏金华、佟佳慧、赵亚斌、周莉莉、田锦昌、张树平、刁桂杰、徐海

项目简介：飞行器抗电子干扰能力多级多层次仿真试验评估技术是装备发展部军用仿真技术预先研究《复杂电磁环境下XX抗干扰仿真试验评估与鉴定技术》、《XX抗干扰仿真试验鉴定与评估技术》等多个项目的综合成果。

面向复杂电子干扰环境下飞行器的抗干扰能力评估需求，建立了飞行器/目标探测设备目标/干扰多粒度模型，构建了基于"信号级/子系统级/系统级、数字仿真/半实物仿真/外场试验"三级三层次的飞行器抗电子干扰能力仿真试验体系架构，形成了抗干扰能力多级多层次仿真试验系统；提出了模型验证与仿真系统可信度评估方案与方法，保障了仿真系统可信性；构建了抗干扰成功概率、命中概率等多维度评估指标体系，满足了目标探测设备研制方、飞行器研制方以及飞行器使用方多用户评定需求；突破了基于可信度的多源试验数据的指标融合评估方法，提升了抗干扰仿真评估结果的置信度。

本项目研制了一套飞行器抗电子干扰能力多级多层次仿真试验评估系统，结合内外场试验优势，实现了飞行器抗电子干扰能力的综合评估。主要技术指标如下：（1） 建立了1 套飞行器抗干扰能力多级多层次仿真试验体系；（2） 提供了1 套某型多粒度飞行器/目标探测设备仿真模型/目标仿真模型/干扰仿真模型，其中飞行器仿真模型置信度不低于70%；      （3） 抗电子干扰能力评定与评估指标体系包括3个层次，评估指标10个以上；（4） 提供了1 套基于内外场试验的抗电子干扰能力综合评估方案，其中多源异总体试验数据融合处理方法≥2 种；（5） 提供了1 套多粒度模型验证与仿真系统可信度评估方案，其中仿真系统可信度评估方法不少于2 种，且具有普适性。

该系统已经成功应用于某型飞行器抗电子干扰能力性能评定试验，填补了飞行器抗电子干扰能力综合评估领域空白；推广应用于多用户的飞行器多种边界性能综合评定和飞行器仿真试验评估系统建设中。本项目综合技术水平居国内领先、国际先进，具有显著的军事、经济、社会效益和广阔的推广应用前景。

20.项目名称：新一代大型卫星公用平台控制系统数字孪生仿真技术

主要完成单位：北京控制工程研究所

主要完成人：刘潇翔、石  恒、王佐伟、李建平、林  波、何  刚、

周中泽、王  硕、侯凤龙、王  祥、李光旭、李乐尧、马  雪、李  洋、王  缅

项目简介：1.解决的主要技术问题

我国新一代大型卫星公用平台——东方红五号卫星平台及其首发星实践二十号卫星包含多项新特点、新功能、新指标，控制相关难点和要求相对以往高轨卫星平台有跨代性提升：

?  大挠性在轨展开附件及新型并联贮箱加剧刚柔液耦合程度；

?  国内首次电推进轨道控制与角动量管理联合优化与实施；

?  姿态指向精度由0.06°提升至0.03°；

?  以通信卫星配置实现遥感级0.001°/s(3σ)的高稳定度指标；

?  光学自主导航精度由20km提升至10km；

?  自主稳定运行要求由90天提高至180天。

复杂功能和耦合性能的验证对仿真能力提出了高保真、高可信、高覆盖的严苛要求和紧迫需求，本项目提出了"平台-建模-推演-进化"的数字孪生整体解决方案，充分验证了机理和方法的正确性、有效性以及指标的可达性，解决了复杂新平台高精度指标和高品质控制的模型预设、状态预测、任务预演、天地交互等核心仿真技术问题。

2.主要创新技术点

（1）数字孪生智能结构化设计与仿真平台

①知识成果集成技术

②结构化配置技术

③批量仿真和报告自动生成技术

（2）包含大挠性可展开附件的刚柔液耦合数字孪生建模方法

①大挠性附件动态展开过程有限维仿真建模技术

②并联大型板式全管理贮箱液体晃动孪生建模技术

（3）高精度、多目标、强鲁棒性能指标及任务推演验证方法

①复杂耦合对象高稳定度指标验证及联合仿真方法

②复杂任务多目标规划执行效果预测、验证及评估方法

③长生命周期连续小推力轨道寻优及轨控性能验证方法

④知识融合数据的故障模拟与结构化高覆盖故障拉偏仿真技术

（4）天地一体化数据驱动孪生进化技术

①基于实时原型验证的数字孪生系统精细化升级技术

②基于遥测数据驱动的孪生误差建模及补偿技术

③基于天地大闭环孪生实时迭代标定的模型修正技术

3． 创新水平与价值

本项目迈出了数字孪生从概念范式到型号应用的跨越式一步，强力支撑了国家重大工程实施和武器装备建设，引领并推动了我国航天控制技术和仿真交叉领域的共融发展。

21.项目名称：面向分布式发电的数字孪生方法及应用

主要完成单位：杭州电子科技大学、天合云能源互联网技术（杭州）有限公司、浙江财经大学

主要完成人：刘光宇、代俊杰、朱凌、荀挺、俞玮捷

项目简介：2020年，在新冠疫情肆虐、经济增长放缓的大背景下，全球新增可再生能源装机量仍超过260GW。可见，可再生能源是未来能源发展的必然趋势。然而，风光新能源具有能量密度低、稳定性差、输出非线性、受短时天气和季节性气候影响大等缺点，输出电能的低质量对电网冲击较明显，是智能电网的技术瓶颈之一。

为此，本项目历经6年的自然科学基础研究和创新，提出了一套分布式新能源发电系统的数字孪生建模理论和技术创新方面获得重大突破，如：发表SCI 收录TOP期刊代论文5篇，授权专利16项，软件著作权5项，相关数字孪生核心技术已实现产业化。主要创新点为：1）提出了泛化物理条件下的光伏发电系统非线性数值计算模型理论，应用于复杂条件下的不同规模光伏发电系统的局部电路和全局电路各检测点的电流、电压、功率等变量的精准计算与特性分析；2) 提出了分布式新能源发电系统的自适应迭代数据驱动灰箱建模方法，应用于分布式新能源发电动系统数值仿真并求解出相关电流、电压、功率等变量；3）提出了物联网和云服务架构下的分布式发电系统数字孪生建模方法，通过分布式电站物理系统的物联网感知系统获取实时数据和在云端实时地运行灰箱建模方法，为实际运行系统实时构建环境变化、参数变化、运行控制策略变化下的数字孪生仿真模型。

上述创新点依次递进和融合，为分布式发电系统的物理过程的动态、在线、高精度数学计算与仿真奠定了理论和技术基础，从而提升了全周期管理、健康监控、控制与调度等工程需求的分析、评价与管理水平，确保系统运行的高效率与低故障率。

本团队依托分布式新能源发电系统的数字孪生建模新理论与新技术，获得了全国高校自动化类专业青年教师实验设备设计"创客大赛"银奖等荣誉，并为内蒙古塔塔送变电工程有限公司等提供了商业化智能运维管理软件，直接产值达147万元，为国家"2030碳中和，2060碳中和"伟大目标提供了相关理论和技术支撑，为人类社会的可持续发展做出了贡献。

22.项目名称：陆军合成旅装备训练仿真技术研究

主要完成单位：陆军装甲兵学院

主要完成人：谭亚新、孙万国、范锐、黄俊卿、徐豪华、邵伟、汤再江、朱敏洁、何天鹏

项目简介：本项目在全军编制体制改革调整和狠抓练兵备战的大背景下，针对陆军合成旅装备训练理论、方法、技术、系统缺乏，制约其体系作战能力快速生成的问题，以陆军重型合成旅为研究对象，以陆军装甲兵学院多年训练仿真研究条件为基础，基于实战化背景，重点研究陆军合成旅装备训练仿真技术，通过陆军合成旅装备组件建模技术、陆军合成旅装备训练仿真集成技术、多维度综合训练评估技术、陆军合成旅装备训练仿真多源异构数据综合采集技术、陆军合成旅指挥信息系统对抗仿真训练评估应用等内容研究，重点突破基于仿真即服务的训练资源集成、并行仿真集成、训练单位全员作战环境数据支持、训练单位智能行动支持、训练想定数据准备等关键技术，并以陆军装甲兵学院"陆军数字化装备培训与试验系统"为支撑，开展"人在环"半实物和虚拟兵力互联的陆军重型合成旅装备体系典型模拟训练和评估，达到了陆军合成旅装备全要素仿真支撑要求。

通过研究，形成了陆军合成旅装备典型任务全要素仿真训练支撑能力，已在陆军模拟训练中心重大建设任务中得到应用，为合成部队装备成体系模拟训练提供服务，达到了国内先进水平。

23.项目名称：微小飞行器捷联目标识别与智能控制的仿真及应用

主要完成单位：北京信息科技大学、北京理工大学、秦皇岛雷声导航控制技术有限公司

主要完成人：范军芳、王伟、刘宁、陈启丽、高可、赵春博、付国栋 李羚

项目简介：本成果属于导航制导与控制、人工智能技术领域。

微小飞行器(miniature flight vehicle，MFV)凭借敏捷性和灵活性能够在复杂环境下遂行任务，对使用空间与后勤保障的依赖性较低，在军事与民用领域应用前景广阔。但MFV体积小、内部空间受限、在线算力不足，导致目标识别模型移植受限，自动目标识别效率较低。同时，采用捷联体制时获取制导信息困难，飞行姿态与稳定性易受横风等复杂环境因素的干扰，难以满足末端约束条件，制约了微小飞行器执行任务的能力。本成果针对上述难题，突破了系列关键技术，实现了微小飞行器智能捷联目标识别与准确智能控制的仿真及应用。创新点如下：

1. 提出了一种基于捷联图像探测器和深度神经网络的自动目标识别技术；

2. 构建了一种面向捷联硬件（捷联图像探测器+捷联惯性测量组合）的MFV捷联制导控制体制，实现了基于混合微分器的捷联制导信息获取；

3. 提出了MFV姿态控制的强化学习(reinforcement learning, RL)优化设计技术和满足末端约束的智能制导方法；

4. 发明了一种基于真实环境的闭环半实物仿真方法，并形成了一套适用于MFV的捷联目标识别与智能控制的仿真技术及相关产品，可推广应用于无人车、搜救机器人等其它导航制导与控制领域。

本成果达到技术指标：

1) 标识别速度达20.1fps；

2) 混合微分器信息获取精度优于1%；

3) 姿态稳定精度优于2°，满足末端60°作用角约束。

本项目先后获国家级国家自然科学基金、装备预先研究项目、北京市科技新星计划、北京市自然科学基金等多次立项资助，形成较系统的知识产权保护体系，授权发明专利7项，受理发明专利10项，发表SCI/EI收录论文30余篇，向企业转让技术6项，形成企业标准4项。成果在无人飞行器系统、智能化武器装备等领域获得应用，并实现了技术成果产业化，相关技术与产品近三年产生直接经济效益4540.38万元，间接经济效益8552.34万元。

24.项目名称：支撑首都政治供电保障的关键仿真技术、成套设备及工程应用

主要完成单位：国网北京市电力公司、四川大学、北京潞电电气设备有限公司

主要完成人：贾东强、肖万芳、陈泽西、杨洪耕、王波、刘博文、韩学森、郝志刚、刘若溪

项目简介：本成果立足于对首都核心区重要政治活动高可靠供电保障技术进行攻关，产学研协同完成。随着国家对首都政务核心区功能的规划完善，为核心区电网的升级改造提供了新的机遇，项目重点围绕着电网网架结构仿真设计、电能质量预估仿真分析、站室智能安全运维、高端保障装备的研发与应用开展技术攻关，取得三方面创新：

1、构建了涵盖典型网架的全电压等级电网仿真模型，提出了基于灰色关联理论的电网电能质量预估仿真分析方法，实现了"活动前"电网薄弱点与电压暂降严重程度预估、"活动中"故障源的快速定位与影响域仿真分析；提出了拓展式"两站四电源四联络交叉互备"高可靠性接线方案，供电可靠性达到99.9999%；

2、提出了一种基于骨架语义图式的配电站室动作仿真识别方法，实现对操作人员的安全着装、权限、工作范围、操作规范的全方位智能监测预警；创建了深度神经网络火焰数据库和深度学习网络仿真模型，实现了站室火焰、老鼠、蛇等异物的准确识别与快速预警；

3、构建了SSTS、DVR等智慧保电终端装备的电力电子仿真模型，研发了户外智能紧凑型箱变车、户外智能SSTS/ATS及户外智能DVR等重点技术装备；提出了基于"双电源+智能箱变车+智能SSTS/ATS+移动应急电源"的通用模块化智能移动保障平台设计方案与仿真技术，实现了重要政治活动供电保障的高可靠性、高灵活性与高智能化。

项目共获发明专利20项，其中发明专利14项，软件著作权16项；发表论文15篇，其中EI论文10篇；出版专著1部。

项目成果已在北京、广州、杭州等地推广应用，形成了集电网网架结构仿真设计、电能质量预估仿真分析、配电站室智能安全运维技术、优质供电保障技术等系列化重要活动高可靠性供电保障方案，近三年产生经济效益2.6亿元，为我国大型活动的顺利举行提供了有力的技术支撑，对国网公司履行国家供电企业的政治责任和社会责任具有及其重要的意义。