Improvement and performance of parallel multilevel fast multipole algorithm

The method of establishing data structures plays an important role in the efficiency of parallel multilevel fast multipole algorithm(PMLFMA).Considering the main complements of multilevel fast multipole algorithm(MLFMA) memory,a new parallelization strategy and a modified data octree construction scheme are proposed to further reduce communication in order to improve parallel efficiency.For far interaction,a new scheme called dynamic memory allocation is developed.To analyze the workload balancing performance of a parallel implementation,the original concept of workload balancing factor is introduced and verified by numerical examples.Numerical results show that the above measures improve the parallel efficiency and are suitable for the analysis of electrical large-scale scattering objects.     

一种新的三对角线性方程组分布式并行算法

根据分而治之的思想提出了一种求解严格对角占优的三对角线性方程组的分布式并行算法(newdis tributedparallelalgorithm,NDPA)。当方程组的系数矩阵满足对角占优时,该算法是数值稳定的。新算法的算法复杂性和最优串行追赶法差不多,算法总通信建立次数为2,仅在相邻处理器间进行通信,且每次通信传送2个数据元素分析了算法的加速比、效率以及算法的可扩展性,给出了基于局域网的MPI异构环境下数值实验结果。数值实验结果表示,该算法是高效的。     

Computing the Determinant of a Matrix with Polynomial Entries by Approximation

Computing the determinant of a matrix with the univariate and multivariate polynomial entries arises frequently in the scientific computing and engineering fields. This paper proposes an effective algorithm to compute the determinant of a matrix with polynomial entries using hybrid symbolic and numerical computation. The algorithm relies on the Newton’s interpolation method with error control for solving Vandermonde systems. The authors also present the degree matrix to estimate the degree of variables in a matrix with polynomial entries, and the degree homomorphism method for dimension reduction. Furthermore, the parallelization of the method arises naturally.     

多天线系统中基于QR分解的混合SIC/PIC检测

提出了一种有效并且数值稳定的、基于QR分解的垂直分层空时码(vertical layered space-time code, V-BLAST)检测算法。在信道矩阵QR分解得到的上三角矩阵中,先检测的信号具有更高的分集度,然而传统的基于QR分解的算法由于没有利用这种潜在的分集,通常性能要低于其他连续干扰消除（successive interference cancellation, SIC）算法。新算法在每一干扰消除阶段引入并行干扰消除（parallel interference cancellation, PIC）,对已估计的各个分量进行更新,有效减少现有连续干扰消除类算法存在的误差传递问题。仿真表明新算法性能明显优于传统基于最小均方误差（minimum mean square error, MMSE）的连续干扰消除算法性能,且算法复杂度依检测顺序的确定方法不同而略高于或低于MMSE算法。     

MUSIC空间谱估计并行运算算法

针对多重信号分类(multiple signal classification, MUSIC)算法计算量大不适于实时处理的问题,提出了一种并行处理方案。首先,根据协方差矩阵的Hermite特性简化其构造过程;再通过实值化预处理,将后续运算转换到实数域,通过Householder变换将协方差矩阵简化为三对角矩阵,对三对角矩阵进行QR分解得到特征值和特征向量用于谱峰搜索|最后,各个阶段都适于采用多处理器并行处理。通过理论分析和仿真,验证了该方法在对MUSIC算法性能影响不大的前提下能大大减小运算量,提高算法处理速度,为MUSIC算法的高效化实现提供了一定的理论基础。     

基于Spark的并行图聚类算法研究

对并行图聚类算法进行了研究。基于Spark 提出了一个新的并行图聚类算法；由于Spark 中的top 操作需要耗费大量的内存，提出了一个新算法来替代top 操作，有效减少了所消耗的内存；通过对自底向上的层次聚类算法进行改进提高了聚类的速度；基于图数据的特征提出了一种图数据过滤的方法来减少算法运行的时间以及所占用的空间并对其有效性进行了说明。仿真结果表明，运行效果优于进行比较的其他并行化图聚类算法。     

Design of unknown input observer with H∞ performance for linear time-delay systems

A unknown input observer (UIO) design for a class of linear time-delay systems when the observer error can't completely decouple from unknown input is dealt with. A sufficient condition to its existence is presented based on Lyapunov stability method. Design problem of the proposed observer is formulated in term of linear matrix inequalities. Two design problems of the observer with internal delay and without internal delay are formulated. Based on H∞ control theory in time-delay systems, the proposed observer is designed in term of linear matrix inequalities (LMI). A design algorithm is proposed. The effective of the proposed approach is illustrated by a numerical example.     

复杂信号环境中非圆信号的个数估计

针对阵列接收信号中可能同时包含有圆信号和非圆信号,因而很难直接分别估计两类信号源个数的情况,提出了一种基于阵列扩展协方差矩阵特征值分解的解决方法。该方法通过分析观测数据扩展协方差矩阵的结构,特别是其特征值的分布规律,直接得到了复杂信号环境中圆信号和非圆信号个数的估计结果。通过仿真实验验证了各种阵列参数变化时新方法的可靠性。     

基于最小不连续的分块相位解缠算法

相位解缠是干涉合成孔径雷达(interferometric synthetic aperture radar, InSAR)和干涉合成孔径声纳(interferometric synthetic aperture sonar, InSAS)数据处理中极其关键的步骤。针对大块干涉图的解缠效率低下的问题,提出了一种基于最小不连续的分块相位解缠方法。首先根据干涉相位图计算相位质量图,并按照质量阈值将干涉相位图分成高、低质量区域|然后将大块干涉图分成规则小块干涉图,采用带权重的最小不连续相位解缠算法同时对小块干涉图进行相位求解|最后在不同子数据解缠相位块的高、低质量区域之间进行最小不连续优化,求解最终解缠相位,并以并行编程标准OpenMP为基础对分块解缠算法进行了并行化。通过对InSAR和InSAS干涉图的解缠实验验证了分块相位解缠算法的正确性和高效性。     

Novel method based on ant colony opti mization for solving ill-conditioned linear systems of equations

1 .INTRODUCTIONStudies have shownthat some systems are highlysen-sitive :a small perturbationin the data can result in alarge changeinthe solutions .Such systems are calledill-conditioned systems .Ill-conditionedlinear systemsof equations have a wide application in many fieldssuch asi magine processing,deconvolution, model pa-rameters esti mation.Because the condition number ofill-conditionedlinear systems of equationsis very big,the data error andthe rounding error inthe computa-tional p…     

Design of unknown input observer with H∞ performance for linear time-delay systems

A unknown input observer (UIO) design for a class of linear time-delay systems when the observer error can't completely decouple from unknown input is dealt with. A sufficient condition to its existence is presented based on Lyapunov stability method Design problem of the proposed observer is formulated in term of linear matrix inequalities. Two design problems of the observer with internal delay and without internal delay are formulated Based on H_∞ control theory in time-delay systems, the proposed observer is designed in term of linear matrix inequalities (LMI). A design algorithm is proposed The effective of the proposed approach is illustrated by a numerical example     

The RCH Method for Computing Minimal Polynomials of Polynomial Matrices

In this paper,a randomized Cayley-Hamilton theorem based method(abbreviated by RCH method) for computing the minimal polynomial of a polynomial matrix is presented.It determines the coefficient polynomials term by term from lower to higher degree.By using a random vector and randomly shifting,it requires no condition on the input matrix and works with probability one.In the case that coefficients of entries of the given polynomial matrix are all integers and that the algorithm is performed in exact computation,by using the modular technique,a parallelized version of the RCH method is also given.Comparisons with other algorithms in both theoretical complexity analysis and computational tests are given to show its effectiveness.     

指定功率谱密度、偏斜度和峭度值下的非高斯随机过程数字模拟

无记忆非线性变换是传统非高斯随机过程模拟中经常使用的方法,然而,用于模拟同时具有指定功率谱密度、偏斜度和峭度值的非高斯随机过程时迭代过程复杂耗时,且精度也难以保证。通过理论推导,分析并得到了一种新的基于IFFT和时域随机化的非高斯随机过程模拟算法,能够方便快捷地模拟具有指定功率谱密度、偏斜度和峭度值的平稳非高斯信号。在此基础上进行了数值仿真实验,数值仿真结果与理论分析结果相一致,显示了该方法的有效性。     

带状线性方程组的一种有效分布式并行算法

根据分而治之思想提出了一种带状线性方程组的分布式并行算法 (DistributedParallelAlgorithmofBandedLinearEquations,简称为DPAB算法 )。当带状线性方程组的系数矩阵满足对角占优时 ,该算法在运行过程中不会中断。分析了算法的复杂性 ,给出了基于局域网的MPI异构环境下数值实验结果。其实验结果表明 ,该算法是高效的。     

基于双星定位系统的近地卫星定轨精度仿真

通过对测距误差特性的统计分析,建立了用于近地卫星精密定轨的距离和观测数据仿真方法,在此基础上构建了基于卫星动力学方程的精密定轨模型,设计了一种基于数值融合法的精密定轨改进算法和测距系统误差参数估计算法,并进行了六类仿真实验。仿真计算结果表明,基于一天的距离和观测数据仿真计算得到的近地卫星定轨精度可以达到15.98米,与利用其他精密定轨软件系统在相同仿真条件下得到的近地卫星定轨精度基本相当,但该算法避免求解状态转移矩阵,具有计算速度快,稳健性好等特点。     

一种基于遗传算法的多重决策树组合分类方法

针对数据挖掘中的分类问题,依据组合分类方法的思想,提出一种基于遗传算法的多重决策树组合分类方法.在这种组合分类方法中,先将概率度量水平的多重决策树并行组合,然后在组合算法中采用遗传算法优化连接权值矩阵.并且采用两组仿真数据对该方法进行测试和评估.实验结果表明,该组合分类方法比单个决策树具有更高的分类精度,并在保持分类结果良好可解释性的基础上优化了分类规则.     

基于高斯混合EM聚类的多编队航迹起始方法

针对现有航迹起始方法难以对编队目标进行有效航迹起始的问题,在Hough变换法及其衍生算法基础上,提出基于Hough变换和高斯混合最大期望(expactation maximazation,EM)聚类的多编队目标航迹起始方法。该方法首先利用量测数据的时序信息和目标的运动参数进行筛选,剔除大量虚假量测;再对筛选后的量测数据进行Hough变换,得到初步航迹信息;然后利用相异度矩阵对所得航迹进行预聚类,完成聚类中心初始化;最后进行高斯混合EM聚类,得到聚类结果。仿真结果表明,与Hough变换法及其衍生算法相比,该方法能够快速有效地起始编队目标的航迹,解决了目标密集带来的航迹起始混乱问题。     

基于贝叶斯多层先验的元建模研究

计算机试验成为一种研究复杂物理系统的替代方法，它引起了人们的关注。元模型的求解问题是计算机试验中研究其它问题的基础。通过贝叶斯多层先验，提出了一种新的计算机试验中求解元模型的方法．新方法通过EM（expectation-maximization）算法求解，并且将之与国际上的几种已有的方法进行了比较。试验结果表明，这种新的方法取得了较理想的试验结果，并且大大地较少了计算的负担。     

结合Nystrm逼近的图半监督纹理图像分割

针对半监督学习算法在图像分割中的应用,提出了一种基于流形插值的半监督图像分割方法。该方法将分类问题看作一个流形上的函数的插值问题,通过优化某些系数来更好地拟合数据。该算法采用稀疏图可解决大规模矩阵特征值和特征向量的求解。但是,对于图像分割来说,构造稀疏图的运算时间较长,针对这一问题,提出采用Nystrm逼近方法来降低计算复杂度。合成纹理图像分割结果验证了该算法可获得良好的分割质量,结合Nystrm逼近方法在保证分割质量的前提下从很大程度上提高了计算效率。     

基于积分图像的快速ACCA-CFAR SAR图像目标检测算法

提出一种新的基于自动索引的单元平均恒虚警概率目标检测算法。首先采用具有较强模型兼容性的G0分布对杂波统计特性进行建模;通过基于G0分布的全局阈值预分割算法生成目标索引矩阵,以去除干扰目标像素,提高恒虚警概率算子对复杂场景的适用性;采用一种基于积分图像的快速策略,大大降低了算法的运行时间,使得算法的计算时间复杂度与滑动窗口的尺寸无关;最后,通过计数滤波和形态学处理得到精确的目标检测结果。所提算法既具有自适应性,又比现有同类算法的运算速度大大提高,通过TerraSAR-X图像实验结果证明了该方法的有效性和工程实用价值。