一种基于多维数据空间的离散元仿真模拟方法及系统与流程

本发明涉及离散元仿真，尤其是涉及一种基于多维数据空间的离散元仿真模拟方法及系统。

背景技术：

1、在离散元仿真模拟领域，存在着诸多模拟算法，但是这些算法通常都以单个颗粒为计算对象，刻意强调单颗粒微观模拟的精确度。然而在很多领域中，单颗粒的精确的微观即时状态并非用户所关注的主要目标，在宏观上的形态和整体运动趋势，才是模拟分析的主要目的。

2、因此，在进行离散元仿真模拟的时候，特别是当被模拟的数据量较大，颗粒数量较多（比如颗粒数量突破1000万时），模拟运算的效率就会不可避免的变得难以接受。即使是使用业内顶尖的硬件进行并行化处理，其单体硬件的性能、io接口速率的制约、以及进程间的通讯延迟等方面会限制颗粒数量的模拟上限。这就使得离散元模拟算法不可避免的只能针对局部区域的微小问题进行模拟，而难以对宏观上的规模性问题做出有效应对。

3、此外，传统的颗粒模拟算法以空间坐标系、三维颗粒模型，以及模型构件（组件）所组成（如溜槽、车厢等）。其中坐标系用来标识颗粒和模型构件的空间位置，而模型构件用来限定颗粒的运动范围。颗粒之间、颗粒与模型构件之间都存在着摩擦力、反弹力等诸多设定。因此，计算机需要针对每一个对象计算他们之间的作用关系，当模拟的颗粒数量较多时，其模拟的速度将会变得非常缓慢。

4、为解决上述问题，提升离散元仿真模拟系统的适用性和广泛性，优化其在面对宏观问题时的运算效率，降低其内部和外传的io压力，亟需一种使用多维度数据空间系统，将宏观与局部运算相结合的离散元模拟方法。

技术实现思路

1、为了解决上述提到的问题，本发明提供一种基于多维数据空间的离散元仿真模拟方法及系统。

2、第一方面，本发明提供的一种基于多维数据空间的离散元仿真模拟方法，采用如下的技术方案：

3、一种基于多维数据空间的离散元仿真模拟方法，包括：

4、获取颗粒的雷达点云数据；

5、根据颗粒的雷达点云数据，获取颗粒的三维坐标；

6、根据颗粒的三维坐标，利用多维空间坐标系将相关颗粒作为一个坐标区域进行区域划分，其中包括，颗粒待机时的区域划分；颗粒运动中的区域划分和颗粒静止后的区域划分；

7、根据区域划分，计算得到颗粒的下一帧运动到的三维坐标。

8、进一步地，所述获取颗粒的雷达点云数据，包括利用雷达获取物料堆的三维轮廓，物料堆的体积和颗粒大小得到颗粒的雷达点云数据，并设定模拟颗粒的物理（密度、泊松比、摩擦系数等）和几何属性；

9、进一步地，所述根据颗粒的雷达点云数据，获取颗粒的三维坐标，包括根据物料体积和颗粒大小计算颗粒的数量，根据颗粒数量推算每个颗粒的坐标。

10、进一步地，所述颗粒待机时的区域划分，包括标定一个空间平面进行区域划分，空间平面的一侧为物料区，空间平面的另一侧为物料移动的目标区。

11、进一步地，所述颗粒运动中的区域划分，包括分别按照整体持续移动区域和离散个体不规则移动区域进行区域划分，其中，整体持续移动区域按照物理意义上的整体对象和动态意义上的整体对象进行划分得到整体处理区域。

12、进一步地，所述颗粒静止后的区域划分，包括在颗粒速度为0后，将颗粒与周边环境视为一个整体。

13、进一步地，所述根据区域划分，计算得到颗粒的下一秒运动到的三维坐标，根据匀速移动和加速移动分别计算得到下一秒的三维坐标，其中三维坐标的z值时钟视为0。

14、第二方面，一种基于多维数据空间的离散元仿真模拟系统，包括：

15、数据获取模块，被配置为，获取颗粒的雷达点云数据；根据颗粒的雷达点云数据，获取颗粒的三维坐标；

16、区域划分模块，被配置为，根据颗粒的三维坐标，将相关颗粒作为一个坐标区域进行区域划分，其中包括，颗粒待机时的区域划分；颗粒运动中的区域划分和颗粒静止后的区域划分；

17、计算模块，被配置为，根据区域划分，计算得到颗粒的下一帧运动到的三维坐标。

18、第三方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，其中存储有多条指令，所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行所述的一种基于多维数据空间的离散元仿真模拟方法。

19、第四方面，本发明提供一种终端设备，包括处理器和计算机可读存储介质，处理器用于实现各指令；计算机可读存储介质用于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行所述的一种基于多维数据空间的离散元仿真模拟方法。

20、综上所述，本发明具有如下的有益技术效果：

21、本发明使用多维数据空间进行空间内整体和局部结合的智能模拟方式，代替传统算法中的每一个模拟对象的逐次计算，进而在大幅提升模拟效率的同时，有效降低了模拟数据的输出体积，并在此过程中最大程度的保持了模拟结果的准确性。

技术特征：

1.一种基于多维数据空间的离散元仿真模拟方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种基于多维数据空间的离散元仿真模拟方法，其特征在于，所述获取颗粒的雷达点云数据，包括利用雷达获取物料堆的三维轮廓，物料堆的体积和颗粒大小得到颗粒的雷达点云数据。

3.根据权利要求2所述的一种基于多维数据空间的离散元仿真模拟方法，其特征在于，所述根据颗粒的雷达点云数据，获取颗粒的三维坐标，包括根据物料体积和颗粒大小计算颗粒的数量，根据颗粒数量推算每个颗粒的坐标。

4.根据权利要求3所述的一种基于多维数据空间的离散元仿真模拟方法，其特征在于，所述颗粒待机时的区域划分，包括标定一个空间平面进行区域划分，空间平面的一侧为物料区，空间平面的另一侧为物料移动的目标区。

5.根据权利要求4所述的一种基于多维数据空间的离散元仿真模拟方法，其特征在于，所述颗粒运动中的区域划分，包括分别按照整体持续移动区域和离散个体不规则移动区域进行区域划分，其中，整体持续移动区域按照物理意义上的整体对象和动态意义上的整体对象进行划分得到整体处理区域。

6.根据权利要求5所述的一种基于多维数据空间的离散元仿真模拟方法，其特征在于，所述颗粒静止后的区域划分，包括在颗粒速度为0后，将颗粒与周边环境视为一个整体。

7.根据权利要求6所述的一种基于多维数据空间的离散元仿真模拟方法，其特征在于，所述根据区域划分，计算得到颗粒的下一秒运动到的三维坐标，根据匀速移动和加速移动分别计算得到下一秒的三维坐标，其中三维坐标的z值时钟视为0。

8.一种基于多维数据空间的离散元仿真模拟系统，其特征在于，包括：

9.一种计算机可读存储介质，其中存储有多条指令，其特征在于，所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行如权利要求1所述的一种基于多维数据空间的离散元仿真模拟方法。

10.一种终端设备，包括处理器和计算机可读存储介质，处理器用于实现各指令；计算机可读存储介质用于存储多条指令，其特征在于，所述指令适于由处理器加载并执行如权利要求1所述的一种基于多维数据空间的离散元仿真模拟方法。

技术总结
本发明涉及离散元仿真技术领域，尤其是涉及一种基于多维数据空间的离散元仿真模拟方法及系统。所述方法，包括获取颗粒的雷达点云数据；根据颗粒的雷达点云数据，获取颗粒的三维坐标；根据颗粒的三维坐标，将相关颗粒作为一个坐标区域进行区域划分，其中包括，颗粒待机时的区域划分；颗粒运动中的区域划分和颗粒静止后的区域划分；根据区域划分，计算得到颗粒的下一帧运动到的三维坐标。本发明使用多维数据空间进行空间内整体和局部结合的智能模拟方式，代替传统算法中的每一个模拟对象的逐次计算，进而在大幅提升模拟效率的同时，有效降低了模拟数据的输出体积，并在此过程中最大程度的保持了模拟结果的准确性。

技术研发人员：刘欢迎,张玉河,王圣伟,尹永强,岳子剑,董毅
受保护的技术使用者：山东矩阵软件工程股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/12