基于ITM的复杂电磁环境并行计算方法

针对复杂电磁环境仿真中算法复杂、计算量大的特点,构建了一种基于不规则地形模型(irregular terrain model, ITM)电波传播模型的复杂电磁环境并行计算方法。该方法采用三维标量场的数据组织方式描述复杂电磁环境。在并行计算关键的任务分配阶段依据ITM模型的计算特点和三维标量场的数据组织方式,采用了以标量场列为基本单位的静态任务分配方法,有效地避免了地形提取的冗余计算,保证了节点间的负载平衡。经实验验证,该算法并行效率较高,能够有效地满足不规则地形条件下的复杂电磁环境快速计算的需要。     

多核并行计算技术在景象匹配仿真中的应用

随着计算机技术向多处理器以及多核的架构发展,以OpenMP和线程构建模块（thread building blocking, TBB）为代表的多核处理器并行计算平台的应用得到重视。对多核并行计算技术在建模仿真领域的应用进行了初步探讨,以景象匹配仿真计算为例,基于OpenMP和TBB并行计算平台构建了一个景象匹配评估平台,对不同的景象匹配算法效率进行评估。对多核并行计算技术及其在景象匹配仿真算法中的应用进行了详细介绍,并通过仿真实验验证多核并行计算技术能够大大提高景象匹配评估平台的运行效率,从而有效地支持对导弹真实景象匹配制导系统相关算法进行验证和研究。     

FDTD并行计算中的区域划分及负载平衡

与并行处理机相比,基于局域网的并行FDTD算法是解决复杂电磁问题相对简单的、有效的方法。本文讨论了利用网络进行FDTD并行计算时需要解决的两个关键问题:区域划分及负载平衡策略,并利用局域网内的2台和4台PC实现了对平面光波导实例的并行计算,给出了实验结果。结果表明,利用该方法可以获得较好的加速比,并能大大提高计算的效率。     

引信接收杂波并行仿真

利用对引信波束照射区域进行单元划分并矢量叠加回波信号的方法进行杂波仿真可以获得较高的逼真度,但是计算量也成倍的增加.在对引信接收杂波仿真过程深入研究的基础上,提出并行计算方法解决杂波仿真效率低的问题.该方法基于脉冲重复周期的粗粒度划分并解决了负载平衡问题.仿真试验充分验证了该方法的有效性和可行性.     

多视图像的三维重建并行计算仿真平台

针对基于视频图像的三维重建所需设备复杂和计算量大的问题,提出基于CUDA的可视外壳并行计算仿真实验平台。用三维图形绘制管线中的视点模拟真实相机,应用相机参数将各图像中物体轮廓坐标统一转换到世界坐标系,利用CUDA并行计算可视外壳。在此平台上将基于体素的可视外壳生成算法转化为CUDA线程块并行计算,仿真实验表明加速效果明显。     

集装箱码头动态集卡配置的并行仿真优化方法

分析了动态集卡配置对集装箱码头装卸作业的影响,构建了一个包括船舶、锚地、泊位,岸桥、堆场龙门起重机、内部集卡、外部集卡和大门系统等在内的集装箱码头整体作业系统的仿真模型.运用仿真模型与优化算法相结合的基于仿真的优化方法(SBO)对集装箱码头动态集卡配置问题进行了求解,并将基于MPI消息传递标准的并行集群计算方法引入该求解过程,很好的解决了基于仿真的优化方法中存在的计算代价过大的问题.     

集成任务级与运动级协调的多机器人仿真系统

仿真验证是检验多机器人协调策略与算法的重要一环.为满足多种策略、算法验证的需求,研发多机器人仿真系统是必要的.为此,开发了一个集成任务级与运动级协调的多机器人仿真系统ColonySin,融入了基于合同网的任务分配和基于有限状态机的任务建模机制,为用户提供简单快捷的任务建模和分配接口.该仿真系统人机界面友好,独立于用户算法设计,能够实现多算法多任务验证功能.仿真系统的功能通过仿真实验进行了验证.     

基于启发式策略的海量语义数据流划分算法研究

海量语义数据的剧烈增长对大数据分布式存储带来了巨大的挑战. 分布式存储的核心技术是图划分，论文介绍了基于图数据流划分的模型和分区启发函数策略，给出了针对RDF文件的图数据流划分算法和实现过程. 实验对几个真实RDF数据集进行划分，并与METIS （一种多层次的图划分算法）方法和哈希分区方法做了实验数据对比，验证了图数据流划分算法的有效性.     

基于HLA的地地导弹操作训练仿真系统设计

针对地地导弹操作训练的全天候需求,提出了一种基于HLA的分布式导弹发射操作仿真体系结构.在对各功能模块进行需求和能力分析的基础上,以组件重用和系统可扩展为目标,运用HLA分布式技术进行系统分析和功能划分,设计了联邦对象并实现了联邦开发,组建了分布式仿真系统,并就设计开发过程中的关键技术如联邦成员框架结构设计,FOM/SOM设计、仿真运行机制等分别做了研究.仿真结果显示该仿真系统设计合理、逻辑正确、组件通用性好.     

分布式多传感器信息融合仿真系统设计与实现

针对多传感器信息融合算法仿真验证应用背景,通过系统需求分析,提出了基于HLA的分布式仿真系统结构,通过构建实体模型,生成红蓝双方的兵力,配置多种典型剧情、作战平台、传感器,实现在全局意义下验证局部信息融合算法的效果.并对系统开发过程中的想定配置、雷达模型、传感器数据处理,软件集成进行了讨论.此项研究对于其他分布式仿真系统的设计和开发具有参考价值.     

MPI程序的Petri网模型及其动态性质

对并行程序进行验证以保证正确性是很重要的,但是由于并行程序比串行程序要复杂得多,因此有必要建立它们的模型。MPI是目前应用最广泛的基于消息传递的并行程序编程标准之一。基于MPI程序的特点,提出了MPI并行程序的Petri网模型——MPINet,给出了MPI函数的基本Petri网模型及对程序建模的基本步骤。定义了静态可执行的和并行正确的并行程序,并研究了MPINet的动态性质,包括安全性、可达性、可逆性以及活性。这些方法可以用于其他并行编程标准的分析。     

基于MPI的主从式并行MCMC

马尔可夫链蒙特卡洛(MCMC)是贝叶斯网络(BN)的一种近似推理算法,为保证其时间性能,在生成马尔可夫链的组成序列时,通常只使用较少的样本,其推理精度较低.以Gibbs抽样为基本框架,提出一种BN的并行MCMC推理方法PMCMC,在生成马尔可夫链的组成序列时,通过增加对BN中每个节点的抽样频率来提高推理精度,并在消息传递接口MPJ的支持下,利用主从式并行机制来实现其推理过程,保证了推理的时间性能.在3个不同BN上的推理实验结果表明,PMCMC在提高推理精度的同时有效保证了推理的时间生能.     

一种面向IDL的分布式并行方法

应用IDL系统中可调用IDL的开发机制,结合MPI技术,提出一种面向IDL的分布式并行方法。该方法既能有效利用IDL开发方便的优点,又能使IDL程序在分布式集群计算机系统上实现并行,具有很高的实用价值,最后作者以分布式小卫星雷达仿真系统中InSAR相位图降噪滤波算法的IDL程序并行化为例验证了方法的高效性。     

三维建模中平面分割并行算法的设计与实现

基于高性能集群的并行计算在许多领域得到了广泛地应用和发展。针对三维建模的特点,设计和实现了平面分割的并行算法,重点阐述了并行算法中各进程的数据分配和通信方式等关键问题。并通过实验,给出了该并行算法的加速比和效率,验证了并行计算在三维建模中的优势。     

基于MPI的主从式并行遗传算法框架

遗传算法是一种求解复杂系统优化问题的有效工具．其本身具有的固有并行性，在并行系统构架下有着非常广阔的应用前景。本文对D．L．Carroll的“遗传算法驱动”进行了改进，加入对当前通用消息传递接口MPI的支持，形成了一个可重用的主从式并行遗传算法框架。并且，针对该框架使用通用遗传算法测试函数，在由两台双至强处理器的工作站组成的COW集群上进行了测试。该框架使不具有并行程序设计经验的用户，可以很方便的构造并行遗传算法程序。     

MPI通信函数的增广Petri网模型

MPI是目前最流行的并行编程消息传递标准之一,它提供了多种点到点通信函数和集群通信函广Petri网模型,有利于解决此问题,并更好地利用它们编写并行程序.     

基于蚁群并行算法的电气接线路径优化及仿真

继电控制系统中元件的连接关系可以使用网络拓扑图描述，元件间的接线路径优化类似于旅行商(TSP)问题，属于NP完备的组合优化问题。本文将ACS蚁群算法引入接线路径优化，建立了适用于继电系统接线路径优化的计算模型，并在MPI(消息传递界面)的基础上实现了算法的并行化。通过对算法初始参数进行仿真分析，确定了各参数的最佳取值范围，实验结果证明，在参数选择适当的情况下，ACS蚁群算法具有很好的全局搜索能力和较快的收敛速度。     

实时粒子滤波跟踪算法及其实现

针对粒子滤波跟踪算法在视频跟踪中存在的计算复杂、计算量庞大,无法满足实时系统的应用需求,提出了实时粒子滤波跟踪算法.利用粒子滤波器潜在的数据并发特征,在集群环境下,设计并实现了分布式并行粒子滤波跟踪算法,给出了主从模式下的算法设计、数据划分、负载平衡及通信策略.实验结果表明,随着粒子数增加,计算量以幂指数增大,并行跟踪算法的执行时间明显减少,有效地提高了跟踪精度、降低计算时间,能够满足硬实时系统的时间约束.     

时域有限差分并行算法中的吸收边界研究

针对并行FDTD中以二阶Mur、单轴各向异性介质完全匹配层(UPML)和卷积形式完全匹配层(CPML)为吸收边界的并行化处理方法进行论述.用金属球的远区散射计算,并与Mie级数解对比,验证了并行计算中三种吸收边界的吸收效果.最后给出UPML吸收边界FDTD计算内存估计公式,并以电大尺寸目标卫星模型为例对并行性能进行了测试.由于并行中通信时间影响并行加速比和效率,UPML和CPML吸收边界的相邻子域数据通信方式与FDTD选代式相同,而Mur吸收边界的相邻子域间数据通信方式与FDTD完全不同,它的并行性能要低于前两者.电大尺寸卫星目标模型的多机并行计算测试结果表明,UPML和CPML并行FDTD计算的并行加速比及其效率整体上高于Mur,其中CPML吸收条件下的效率达到90%以上.     

MPI并行矩量法计算二维粗糙面波束电磁散射

通过有限脉冲响应滤波器理论和快速傅里叶变换方法,模拟了二维高斯随机粗糙面。从电场积分方程出发,利用RWG (Rao-Wilton-Glisson)基函数矩量法结合Galerkin方法,在PC集群并行平台上研究了二维导体高斯粗糙面对波束的电磁散射特性。为使得PC集群信息传递接口(message passing interface, MPI) 并行平台上各参与运算的各进程的负载平衡,对整个阻抗矩阵按行分块,并详细讨论了并行共轭梯度法求解矩量法矩阵方程的并行实现过程。最后在PC集群MPI并行平台上进行数值实验,分析了在波束入射条件下,均方根高度、相关长度和极化方式对二维导体高斯粗糙面的电磁散射特性的影响。