ISAF重构算法密度函数快速计算模型

球坐标系下的ISAF算法是一种新的20面体分子三维重构方法,该方法精度优于传统柱坐标系下的Fourier-Beseel算法,但其执行速度远低于Fourier-Bessel算法,严重制约了ISAF算法的实际应用.分析发现,在ISAF算法中密度函数计算是影响重构速度的主要瓶颈之一.针对上述问题,文中提出一种密度函数快速计算模型,该模型包括三个组成部分:球坐标系网格点密度函数快速计算方法、"球坐标系—直角坐标系"网格点密度函数转换方法、基于两阶段映射法的快速对称映射方法.该模型可以将密度函数计算阶段的时间复杂度由O[(LM)8]降低到O[(LM)7].采用Psv-F病毒数据进行实验,结果表明,在保证精度的前提下,该模型可以将密度函数的计算速度提高2个数量级,将三维重构整体速度提高30倍左右,并且随着数据规模的增大、重构精度的提高,该模型带来的加速比将进一步增大.     

分布式环境中服务组合的迭代选择算法

在面向服务的体系结构（service oriented architecture,SOA）中,服务组合是一种极有前景的创建新服务的方式．然而,服务组合技术尚有一些瓶颈在阻碍着其广泛运用．组合服务提供商面临的一个难题是如何跨越多个不同的自治网络和商业域选择一组服务实例来实现组合服务,并且向用户提供端到端的服务质量（quality of service,QoS）保障．文中提出一种迭代选择算法用于质量驱动的服务组合．该算法运行于一个P2P（peer-to-peer）的服务执行环境——分布式智能服务执行（distributed intelligent serviceexecution,DISE）环境．该迭代选择算法最显著的特点是既可以运行于中心式的QoS注册系统,也可以运行于分布式的QoS注册系统．在文中的QoS模型中,网络状态作为可选项在选择算法中考虑．由于该算法按照组合服务逻辑执行顺序迭代的选择服务,所以该算法可以在组合服务执行之前或者组合服务运行时执行,不需要作任何更改．在分布式服务执行环境上的一系列实验表明,文中提出的算法可以提供极好的选择结果,并且具有很好的性能．     

基于可重构的星载数据处理系统结构研究

通过分析当前星栽计算系统(OBCS)在性能、可靠性和成本上面临的挑战,指出可重构计算技术能很好地解决OBCS海量数据处理问题.给出当前OBCS的一个总体结构,提出了一个基于LEON2处理器核的可重构星载计算系统结构.通过比较几种典型的OBCS的数据处理能力,结果表明以LEON2为协处理器的可重构星载计算系统在处理海量数据方面有着较好的性能.     

基于特征点的空间目标三维位姿单目视觉确定算法

针对基于特征点的空间目标包括相对位置和相对姿态等的三维位姿单目视觉确定问题,提出了一种基于逆投影思想的迭代方法.给出了一种包含景深估计和绝对方位解算两阶段的迭代算法,在景深估计阶段首先计算由转移矩阵表示的最优平移矢量,然后重构各特征点,并利用其在逆投影线上投影更新各特征点的景深;在绝对方位解算阶段采用Umeyama绝对方位解析算法计算相对姿态矩阵,上述两阶段迭代进行直至结果收敛.利用全局性收敛性定理证明了文中算法的全局收敛性.最后,以航天器交会对接最终逼近段的视觉测量为背景对该算法进行了数学和物理仿真,进一步验证了算法的有效性和收敛性.     

系数未知的随机系统的极点配置

对参数已知的线笥系统能任意极点配置的充要条件是系统能控，只假设系统能控来解决单输入系数示各的随机系统的极点配置问题，系统噪声要求相互独立，均值为零并且二阶矩一致有界，提供两种解决方法：当系统的状态在固定时刻对不同反馈增益可反复量测时，用迭代学习方法；当系统的轨线满足非退化条件时可用适应控制法，两种方法都本质地基于随机逼近递推地计算反馈增益，但不必然等价原则。     

一种可重构模块机器人中心构形的选择方法

可重构模块机器人具有多种构形以适应不同环境和任务的要求，构形的多变增加了构形研究的难度．在可重构模块机器人的众多构形中，中心构形作为可重构模块机器人的首选构形或基准构形，对系统的实际应用有重要参考价值．文中提出了一种在所有构形中选择一个中心构形的方法．根据构形之间可以相互转化的拓扑特征，利用网络图中的基本思想和原理对可重构模块机器人的构形进行建模；相应定义了构形转换耗值矩阵和构形中心因子，根据最大构形中心因子可以对中心构形进行选择．以中国科学院沈阳自动化研究所研制的三模块可重构机器人AMOEBA-1为例，利用仿真计算的结果对机器人9种构形的中心因子进行计算和比较，验证了该方法的可行性．最后根据构形邻接数，给出了中心构形选择方法的应用举例．此方法还可以适用于其他可重构模块机器人系统中心构形的选择．     

一种新的信号二进小波变换模极大值重构信号的迭代算法

基于Hilbert空间单调算子理论和求解单调算子方程的迭代算法, 给出了一个新的基于信号二进小波变换模极大值重构信号的迭代算法, 证明了算法的收敛性. 同Mallat的交替投影算法相比, 该算法更加简单、快速和有效. 数值实验表明, 对于不同类型的信号, 该算法仅需要较少的几次迭代, 就可获得较好的重构效果.     

基于压缩感知思想的图像分块压缩与重构方法

压缩感知理论在数据获取、数据存储/传输、数据分析和处理方面有很大优势,成为近年来的研究热点.考虑到大多数图像信号信息分布有差异,编码端,在对图像分块的基础上,融合熵估计和边缘检测方法计算各图像块的信息含量,再从两个不同的角度进行分类采样:依据信息量多少将图像块分为平滑、过渡和纹理3类,使用不同的采样率采样;依据信息量的分布特征,采用不同的采样率分配策略进行采样.在解码端,根据不同类型的图像块构造不同的线性算子进行重构,再运用改进的迭代阈值算法去除块效应和噪声.实验证明,算法在提升图像重构质量的同时缩短了重构时间,并且对纹理边缘多的图像的重构效果较其他方法理想.     

MPP系统芯片体系结构技术的发展

首先讨论芯片体系结构的演变,然后,分析3种计算模式的MPP系统芯片体系结构,在此基础上,提出统一改变的阵列处理器体系结构,同时实现了数据并行算法与非数据并行算法编程的简单性、高效性与通用性.     

忆阻器阻变随机存取存储器及其在信息存储中的应用

忆阻器具有依赖于激励历史的动态电阻,可以用来构造少晶体管的非易失性半导体存储器(NVSM),也称为阻变随机存取存储器(RRAM).本文提出了一种基于忆阻器的阻变随机存取存储器(MRRAM)——可与现代计算系统相兼容的纳米级二值存储器实现方案,其结构与静态随机存取存储器(SRAM)类似,但用忆阻器替代基本RS触发器存储信息.在此基础上,通过改进该MRRAM,可以实现在一个存储单元中存储多比特信息(以灰度级形式)的多值存储器,大大提高了存储密度.给出的计算机仿真和数值分析验证了本方案在存储ASCII字符和图像中的有效性,探讨了灰度图像存储的新方法.     

非连续变形分析方法变分不等式提法的外梯度法

在非连续变形分析法(DDA)中块体之间的接触约束是通过罚函数法实现的,罚乘子的选择是否合理将直接影响到数值计算能否顺利进行和计算结果是否可信.本项研究将接触力作为独立未知量,采用变分不等式描述典型"角-边"格式接触在切向和法向上必须满足的接触条件,将DDA重构为一个变分不等式问题,然后采用外梯度法(extra-gradient method)进行求解,在避开引入罚乘子的同时也无须进行"开-闭迭代",其表达形式紧凑,求解计算过程可避开大规模非线性方程组的求解,只需进行投影操作,通过算例的应用表明该方案是可行的、且可更高精度地满足接触条件.     

平衡探索与利用的广义鸽群优化算法

为了平衡鸽群优化算法的探索与利用能力,本文提出了一种广义鸽群优化算法.传统的鸽群优化算法包含两种优化算子,分别为地图与指南针算子和地标算子.这两种算子依次执行,在一次算法运行中,仅执行一轮迭代.在广义鸽群优化算法中,将算法搜索分为多个阶段,每个阶段分别执行两种算子.在算法的一次运行中,两种算子执行多轮.地图与指南针算子侧重于算法的探索能力,而地标算子侧重于算法的利用能力.改进算法仅改变了两种算子的执行顺序,无需增加额外的函数值计算.此外,广义鸽群优化算法扩展了解集合结构和算子参数设置,这对于提高算法的搜索质量大有裨益.在11个单目标测试函数和8个多模态优化测试函数上进行仿真对比试验,结果表明广义鸽群优化算法提高了鸽群优化算法的搜索效率,改进了算法的搜索结果.     

基于Web Service的分布式可视化研究

本文提出并设计了一个基于Web Service的分布式可视化框架(DV4WS).它采用新型的分布式计算模型Web Service访问远程可视化算法来实现数据的分布式可视化.本文描述了DV4WS的原理、体系结构及任务执行过程.同时为了验证该平台的有效性,本文利用目前数据量较大的股票数据进行分布式可视化研究评估了该系统的性能,并与串行结果进行了分析和比较.实验结果表明,该平台对于解决数据密集型应用领域的可视化是行之有效的.     

VLBI软件相关处理机研究进展及其在深空探测中的应用

甚长基线干涉测量（VLBI）是重要的射电天文技术，具有极高的空间分辨率，是国际上广泛采用的深空探测器高精度测量手段，相关处理机则是VLBI数据预处理的核心设备.由于VLBI观测数据的相关处理具有数据密集和计算密集的双重特点，目前绝大多数均由专用的大规模高速硬件相关处理机承担.随着通用计算机性能的迅猛发展，基于通用商用计算机的VLBI软件相关处理机的研究逐渐得到重视，并发展迅速，成为VLBI技术领域新的研究热点.软件相关处理机具有制造价低、复制容易、升级简便等特点，有可能在不久的将来，以深空探测领域为切入点，得以普遍应用，并且在常规天文数据相关处理中替代现有的硬件相关处理机。     

时滞线性系统Kalman滤波

研究时滞离散系统的线性最小均方差估计．针对具有即时观测和两个延迟观测的线性系统，通过构造重组新息序列，提出了时滞系统的Kalman滤波的一种新算法．其计算归结为三个与原系统有相同维数的标准Kalman滤波器．该方法具有很大的推广应用价值，可用来解决控制理论中一些疑难问题，如H∞固定时滞平滑估计，预演控制及时滞系统的H∞滤波和控制等．     

一种单相机三维体视PIV技术及其应用

三维体视粒子图像测速(Volumetric PIV)是获得空间体内三维速度场的激光测速技术.本文详细介绍了一种单相机三维流场测速新方法,其原理是在相机与被测流场之间加装一个三棱面特效透镜,光线通过该透镜三个棱面的折射能实现多相机不同视角成像的效果,经过三维粒子的重构,进而实现三维体视PIV的测量.论文对三维空间标靶标定、标定函数的自修正和三维粒子重构进行了误差分析.在零质量射流涡环测量方面的应用表明,该方法能够获得零质量射流涡环三维流动结构的时序结果,且具有较高的测量精度,体相关分析经过两次迭代后速度矢量的辨识率能达到95%左右.涡结构的辨识分别采用了ci与涡量判据,通过比较可以看出ci判据能有效的消除射流剪切流动的影响,对旋涡结构的辨识明显优于涡量判据.     

应用于微结构制造自治系统的流水线作业调度

在微结构制造自治系统中,作业调度起到至关重要的作用。当前大多数的IC作业调度都是基于组合优化技术的,与以往这些工作不同,本文提出了一种新的基于流水线的调度方案。流水线对于串行作业来说能够达到最佳的运行效率,因此获取最优调度方案问题的关键即在于对IC制造设施进行配置,使之成为流水线。本文对于流水线调度的基本算法进行了讨论。对一个实例进行了基于流水线技术的调度,结果表明多数机器都能够达到100%的最高运行效率。本文所开发的一个调度模拟程序,除了对流水线运行的情况进行模拟外,还能够用作实际的调度器,进行最优化作业调度。     

非等容多腔微型摆式发动机的带回热混合动力循环特性分析

常规微型摆式发动机效率低下、功率不足,针对这一缺陷,提出一种适于微型摆式发动机的可回热新型混合动力循环,研究表明,其热力特性能够显著改善发动机性能.首先改进摆式发动机为非等容多腔结构,在混合动力循环作用下,发动机与螺旋式回热器实现了理论联合运转,通过回收排气余热和抑制热泄漏两个途径提升整机效率.发动机稳态工作过程仿真结果表明,以不带回热的新型混合动力循环运行的微型摆式发动机,其热力性能较单一循环发动机具有明显优势;考虑泄漏效应后,混合循环由两个独立的四冲循环与两个独立的二冲循环构成,且发生泄漏的两相邻腔室必属不同循环,二者热力特性具有明显差异.应用该回热技术后,微型摆式发动机性能得到了大幅提升,其中四冲腔室热效率相对提升达45.31%,整机效率亦相对提升了14.09%.该数值模拟结果从原理上初步证明了该技术的可行性与先进性,对于促进微型热机的发展具有重大现实意义.     

基于光谱峰谷沿匹配的荧光光谱定量分析方法

超短激光脉冲与大气相互作用产生具有分子特征谱的荧光光谱,如能对该荧光光谱进行识别,则可获知气体的成分和浓度,目前该方法在环境监测中应用的主要困难是缺乏光谱分析的有效手段.针对这个问题,本文提出了一种新颖的基于光谱峰谷沿匹配的定量分析方法.首先采用小波分解对光谱数据进行压缩去噪,对重构后的光谱进行光谱峰/谷沿相似度的分析.在此基础上,选取由主要特征峰构成的六个特征峰团,并对峰团的强度进行主成分分析.通过对前2个主成分进行光强-浓度的最小二乘法拟合,实现了对空气中低浓度掺杂气体的高精度定量分析.     

一种计算圆形限制性三体问题周期轨道的新方法

周期轨道是理解圆形限制性三体问题动力系统的关键,在深空探测实践中具有重要的应用价值,现有的周期轨道计算方法通常需要以高阶近似解析解作为迭代初值,计算过程复杂且能得到的周期轨道种类较少．本文利用圆形限制性三体问题的对称性,通过构造相空间内的一类流函数,将位于对称平面上的状态再次映射到该对称面上,得到了计算周期轨道的构造流函数方法,该方法不需要以近似解析解作为迭代初值,也不需要计算状态转移矩阵,从而便于编程实现,其优点是不受圆形限制性三体问题非线性的影响,并可以系统地计算一大类具有x-z平面对称性的周期轨道．作为箅例,在平面情况下计算了Lyapunov轨道等周期轨道,并进一步将构造流函数方法与微分校正方法结合,设计了能在不同共振频率上跳转的共振引力加速轨道,最后,在三维空间情况下计算了晕轨道和多种三维周期轨道,证明了该方法的有效性．