DNA计算研究概述与分析

基于生化反应机理的DNA计算模型受到科学领域内许多不同学科学者们的关注。DNA计算已经形成国际科学前沿领域内研究的一个新的热点。主要介绍了Sticker模型的应用及布尔电路的仿真应用,并分析了DNA计算模型中存在的问题。最后,简要介绍了DNA计算研究存在的问题及未来的研究方向。     

Parametric estimation of ultra wideband radar targets

Based on the analysis of impulse response properties, a scattering model of ultra wideband (UWB) radar targets is developed to estimate the target parameters exactly. With this model, two algorithms of multiple signal classification (MUSIC), and matrix pencil (MP), are introduced to calculate the scattering center parame-ters of targets and their performances are compared. The simulation experiments show that there are no differ-ences in the estimation precision of MUSIC and MP methods when the signal-to-noise ratio (SNR) is larger than 13 dB. However, the MP method has a better performance than that of MUSIC method when the SNR is smaller than 13 dB. Besides, the time consuming of MP method is leas than that of MUSIC method. Therefore, the MP algorithm is preferred for the parametric estimation of UWB radar targets.     

Closed circle DNA algorithm of change positive-weighted Hamilton circuit problem

Chain length of closed circle DNA is equal. The same closed circle DNA's position corresponds to different recognition sequence, and the same recognition sequence corresponds to different foreign DNA segment, so closed circle DNA computing model is generalized. For change positive-weighted Hamilton circuit problem, closed circle DNA algorithm is put forward. First, three groups of DNA encoding are encoded for all arcs, and deck groups are designed for all vertices. All possible solutions axe composed. Then, the feasible solutions axe filtered out by using group detect experiment, and the optimization solutions are obtained by using group insert experiment and electrophoresis experiment. Finally, all optimization solutions are found by using detect experiment. Complexity of algorithm is concluded and validity of DNA algorithm is explained by an example. Three dominances of the closed circle DNA algorithm are analyzed, and characteristics and dominances of group delete experiment axe discussed.     

基于压缩型EKF的SLAM改进算法

针对基于压缩型扩展卡尔曼滤波(CEKF)的SLAM算法在状态增广和地图管理两方面的不足,提出了一种改进算法(ICEKF算法).读算法通过增广辅助系数矩阵即可快速完成状态增广,计算复杂度由O(N2)降低为O(NA),其中N和NA分别为全局和局部地图中的路标数.在地图管理上,ICEKF算法采用一种基于欧氏距离的局部地图动态选择方法,避免了CEKF算法对全局地图进行预先划分带来的路标分配等问题.仿真表明ICEKF算法在估计结果上与EKF算法具有一致的最优性,与CEKF算法相比计算量大大降低.     

基于MPI的并行分布式高斯消元算法设计和评估

为了满足电磁仿真数值计算日益增高的速度和精度的需求,针对单机内存需求和计算负荷需求都比较大的矛盾,提出基于分布式并行机群环境的并行计算划分和并行存储划分的算法设计思想,并且给出了基于行列循环数据划分的并行计算算法描述.在此基础上进行了实验验证,用MPI+FORTRAN和MPI+C编程实现了对大矩阵求逆的分布式高斯消元,并进行了性能评估和实验验证,在国内外超级计算中心平台上的实验结果表明所完成的工作对于系统的电磁仿真计算具有应用价值,该算法和代码实现可应用于电磁仿真计算的矩量法MOM(Method of Mom)中.     

基于MEC的任务卸载和资源分配联合优化方案

面对时延敏感度不同的多种用户,如何有效利用频谱资源和计算资源受限的边缘节点来保障其时延能耗需求成为关键问题。为此,提出了基于移动边缘计算(mobile edge computing, MEC)的任务卸载和资源分配联合优化方案。首先,为最小化卸载任务在MEC的总计算时间,给每个用户分配最优的MEC计算资源。其次,基于时延敏感度、用户满意度和资源块(resource block, RB)质量,引入RB分配算法,以分布式执行。最后,用户通过比较本地计算开销和卸载计算开销做出卸载决策。仿真结果表明,所提算法在满足高时延敏感用户的需求前提下,通过有效地分配传输资源和计算资源,实现了最小的系统开销。     

轨道分析解的改进方法及其应用

主要介绍一种通过改进各类轨道摄动项的表达形式,以优化计算效率的轨道分析解改进方法。以低地球轨道为例,阐述了轨道分析解改进后的具体算法,并通过数值仿真分析验证了算法的有效性和实用性。算法以第一类无奇点根数作为轨道状态量,采用开普勒轨道根数计算各类摄动力的长期、长周期和短周期项,通过较简单的组合形式计算无奇点根数的对应摄动项,实现在保持分析解精度和消除小偏心率奇点的同时,提高计算效率。仿真结果表明,分析解算法的模型精度在1E-5量级,符合一阶分析解理论精度的预期;同时计算速度达到传统分析解算法的4倍左右,可有效提升空间碎片轨道预报的计算效率,具有较强的工程应用价值。     

热介质直埋管道周围温度场仿真研究

本文针对地下直埋管道，在分析大气季节性周期变化对其传热影响的基础上，建立传热数学模型，并采用数值计算方法求解出在季节性温度变化影响下的输送热介质直埋管道周围温度场，进而计算出管道随季节变化的散热情况。该数学模型充分考虑了大气温度季节性变化及大地本身恒温层对输送热介质直埋管道传热的影响，把无界域化为有界域，同时在计算时考虑管道周围土壤发生热物性非均匀等因素，从而大大提高了计算结果的精确度。经过与实测温度场数据值相比较：该数学模型建立基本正确，符合实际工况，精确性较高。     

光流计算中的时域微分估计误差分析与逐次逼近计算模型

光流计算是实现视频序列中运动补偿滤波和视频对象三维运动分析的基础,也是检测与跟踪可见光图像和红外图像中运动目标的重要前提.而目前各种光流计算方法大多是基于一阶时空梯度的技术,都没考虑时域微分估计误差对计算准确性的影响.分析了光流计算中产生时域微分估计误差的各种因素,提出了光流的逐次逼近计算模型.通过位移预补偿方式减小了时域微分估计中的不准确性,极大地提高了光流计算精度.理论分析和大量对比实验证明,光流的逐次逼近计算模型比通常的光流计算方法具有更高的准确性.     

一种可视化CFD网格生成方法

结合可视化技术 ,提出一种CFD前处理中的网格生成方法。阐述了CFD前处理中存在的问题 ,并针对这些问题构架起专用的绘图平台。详细介绍了网格划分的思路及实现方法 ,并将网格自动生成模块集成在绘图平台中。实践证明 ,这种可视化CFD网格划分平台操作界面方便友好 ,算法简捷正确 ,大大简化了前处理工作的复杂性 ,具有很高的实用价值