地球外部空间扰动引力并行计算

针对传统的司托克斯积分方法计算量大、模型复杂的缺点,通过将地球球面以适当的经纬度差进行划分及合理简化,实现了司托克斯积分法计算外部空间扰动引力的积分方程的离散化,建立了地球扰动引力的快速计算模型,并在快速计算模型的基础上采用并行计算技术,实现扰动引力的实时计算。仿真结果表明,提出的快速并行计算模型能较好地实现地球扰动引力的快速、高精度计算。     

扰动引力作用时自由飞行弹道计算的新方法

地球外部引力势可用球谐函数模型表示,通常模型的参数为γ、θ、λ,极点为北极。此模型直接用于自由飞行弹道计算,由于要进行递推计算,随着模型阶数的增加,计算速度将会下降。本文用球谐函数变换方法获得一新模型,模型的参数为γ(地心距),β(射程)和ζ(侧向偏差),极点是重新选择的。作了某些近似后,使用新模型求解弹道,由于避免了递推计算,从而提高了计算速度。实际计算表明,当模型阶数为30时,新模型的计算速度可提高6-7倍,精度为几米。     

考虑扰动引力影响的弹道助推段误差传播解析计算方法

针对地球扰动引力对弹道导弹惯性导航精度影响日益突出这一问题,研究了沿弹道扰动引力的多项式拟合方法,并基于线性系统理论和弹道摄动思想推导了用于求解扰动引力对弹道助推段状态影响的完整解析表达式。同时考虑扰动引力影响与导弹视加速度之间的耦合特性,将扰动引力引起的视加速度偏差视为扰动引力影响的附加补偿项,并进行迭代修正。仿真结果表明:扰动引力拟合残差小于3×10~(-7)m/s~2,考虑耦合项修正的弹道误差传播解析模型计算残差减小为原有方法的1/3,计算时间仅为直接采用弹道积分求差法的1/10。     

考虑地球非球形引力摄动影响的自由段弹道解析解

针对地球非球形引力摄动影响下的自由段弹道快速计算问题,在非正交坐标系内建立考虑J2项摄动的地球引力作用下的运动微分方程,在轨道坐标系内建立扰动引力作用下的运动微分方程,并计算天向扰动引力加速度对应的质量偏差,进而通过椭圆轨道以修正J2项摄动运动微分方程;在建立上述运动微分方程解析解的基础上,给出了地心坐标系内弹道飞行器位置和绝对速度的表达式,从而提出了J2项摄动引力和扰动引力作用下的自由段弹道解析计算方法。仿真分析表明:该方法具有较高的计算效率,落点位置偏差小于20 m,满足弹道飞行器高精度实时制导、轨迹预测等应用需求。     

地球扰动引力对弹道导弹命中精度影响的等效补偿理论

为消除地球扰动引力的影响、提高弹道导弹的命中精度,根据地球扰动引力对弹道导弹运动影响的特性与控制系统理论,建立不直接补偿地球扰动引力对导弹运动参数的影响却能满足命中精度要求的等效补偿理论。根据不同补偿方式与补偿量的特点,提出嵌入式、分步式、分段式等补偿模式,为补偿地球扰动引力对导弹运动的影响提供了一个通用框架和理论基础。     

弹道导弹诸元与弹道并行计算方法

变射点、动基座和机动发射是现代导弹武器系统发展的主要方向。为提高武器的快速反应能力,在现有硬件计算条件下降低弹道导弹诸元与弹道计算时间,结合弹道导弹诸元与弹道模型的特点,利用并行计算技术,建立了相应的并行计算模型,采用MPI设计研究了诸元和弹道并行计算的实现方法,通过仿真验证,证明该方法能有效提高弹道计算速度,得到较高的加速比。     

跳跃-滑翔弹道扰动引力自适应网格快速赋值方法

为实现高超声速跳跃-滑翔弹道扰动引力的快速赋值,提出自适应网格赋值模型,并根据反距离加权理论,优化广义延拓逼近算法,对模型的逼近误差进行分析。该赋值模型的网格划分为两级,第一级网格根据标准弹道空域进行划分,第二级网格根据滑翔导弹实际弹道在线生成。根据一级网格节点数据,通过优化广义延拓逼近算法计算二级网格节点数据,最后根据二级单元内插计算实际弹道点的扰动引力值。仿真结果表明:在同等大小的网格划分下,优化广义延拓自适应网格模型的逼近精度高于一般赋值方法;在同等精度要求下,该赋值模型的最大单元格边长大于一般赋值方法,从而减少了单元格划分数量,进而降低弹上数据存储量;针对不同滑翔方向以及不同滑翔距离的跳跃-滑翔弹道,该模型逼近误差对应的落点偏差小于5 m,具有较好的适应性。该赋值模型在满足计算速度的前提下,提高了传统赋值方法的逼近精度,降低了弹上存储量,具有一定的工程应用价值。     

弹道导弹弹头再入参数的解析解研究

针对弹头再入运动的特点,建立了旋转圆球地球模型下弹道导弹弹头再入运动的简化方程,通过将大气密度、地球引力和弹道倾角分层计算,同时结合气动阻力系数的两种解析计算模型,推导出了计算弹头再入参数的解析解。仿真计算结果表明,解析解非常接近数值解,能够较真实的反映弹头再入运动的客观情况。     

基于GPU的弹道快速计算方法

针对目前飞行器航迹规划中弹道计算量大、耗时长的问题,结合GPU大规模并行计算特性,提出了一种基于GPU的弹道快速计算方法.该方法以4阶Runge-Kutta (R-K)法为基础求解弹道微分方程组,通过计算资源的分配、数据流分段将弹道计算任务映射到GPU线程模型,利用CPU加GPU异构模型的数据流控制能力,实现上千条弹道的并行计算;实验表明该方法计算精度满足要求,并获得几十倍理想加速效果;也为航迹规划系统其他大规模并行计算提供了新的解决思路.     

高性能异构加速器MiniGo算子优化方法

根据高性能异构加速器的特性和MiniGo的训练模式提出了一种高效的并行计算方法。对片上计算资源进行合理规划,实现异构设备之间的流水并行优化;根据异构设备间存在共享存储段设计了共享内存编码模式,减少数据传输开销;根据数字信号处理簇内具有多计算资源的特点结合算子计算-访存特性设计了不同的算子并行计算优化策略。同时,面向TensorFlow实现了一个易于使用的高性能计算库。实验结果显示,该方法实现了典型算子的多核并行计算。相对于单核,卷积算子加速比为24.69。相较于裁剪版8核FT2000+CPU,该方法训练和自博弈执行速度加速比分别为3.83和1.5。     

防空导弹平均速度分析

分析了防空导弹平均速度的计算方法。首先给出了水面舰艇编队防空作战中目指线和自卫线的计算模型,阐述了防空导弹平均速度在其中的重要影响,然后分析了防空导弹速度特性,在此基础上得出满足作战要求的计算方法,最后根据典型弹道参数对防空导弹平均速度进行了仿真计算。     

智能水雷主动干扰方法研究

针对传统的扫雷方法在清除智能化水雷引信方面存在的不足,分析了利用主动干扰信号反水雷的思路,通过分析智能引信的工作机理及在干扰背景下对目标信号的检测能力,建立了基于奈曼-皮尔逊准则的主动干扰反水雷模型.针对水雷磁引信,选择电极式电磁扫雷具为干扰源,以中型舰船为保护对象,通过计算三者的相互位置与信噪比的关系,以及水雷检测出...     

多光源并行化算法的实现

针对在绘制具有真实感的图形中光照处理模块串行处理速度慢的问题,提出多光源光照算法的并行化,采用负载均衡的并行策略,重新优化计算模型,单独计算环境光、散射光、镜面光及衰减因子后叠加在一起。计算不同的PE(处理单元)个数使用了不同的分配方案来提高处理速度。实验结果表明,将多光源光照算法并行化,可充分利用资源,发挥多核处理器的处理能力,提高了资源利用率。     

舰炮武器系统对岸射击新方法及其精度分析

在分析了传统舰炮武器系统对岸射击方法存在的问题和局限性基础上,提出了基于GPS下大地主题坐标系下Boring定位数学模型,并做了精度分析,与现有的方法相比,具有较高的定位精度。之后提出了通过解弹道方程组求解射击诸元的思想方法,与其他文献的方法相比,在迭代方法上作了改进,提高了精度,采用DSP技术,提高了解算速度,确保解的实时性。最后作了模拟仿真及精度分析,结果表明,方法可行,为舰炮对岸射击问题提供了新的思路。     

分布式计算环境下的栅格数据存储策略

针对传统的栅格数据存储策略不能满足分布式计算环境下粗粒度数据访问需求,应对海量栅格数据计算时效率低下的问题,结合分布式文件系统的存储特点,同时考虑地图代数算子在Map/Reduce阶段以栅格瓦片为单位的计算特点,提出一种基于Hadoop分布式文件系统的栅格瓦片存储策略。围绕栅格数据瓦片分割、压缩瓦片数据组织与存储、分布式文件输入输出接口改进等方面对该存储策略加以实现,并使用基于该存储策略的地图代数局部算子的分布式计算流程加以验证。理论分析与实验结果表明,该策略能够显著提高分布式计算环境下空间分析算子的运算速度。     

自润滑关节轴承磨损寿命模型

自润滑关节轴承寿命的计算和预测对于提高装备的运行安全性具有重大的意义。针对自润滑关节轴承磨损寿命计算和预测的需求,本文从自润滑关节轴承的磨损机理出发,依据材料摩擦磨损理论,采用组合磨损计算方法分别建立了自润滑推力关节轴承和向心关节轴承的磨损寿命模型。该模型综合考虑了影响自润滑关节轴承寿命的磨损机理、结构特点、工作特性以及零部件功能要求等因素,特别是将结构参数和功能要求显式的在模型中表示,可直接反映结构变化和功能要求对自润滑关节轴承磨损寿命的影响。计算实例和分析结果表明：相对目前使用的自润滑关节轴承经验计算公式,本文模型计算结果准确,理论依据更充分,对于特殊结构和功能的特种自润滑关节轴承适用性更好。     

信号处理与深度学习硬件加速的一致性计算结构

在计算需求层面对多种典型信号处理算法与深度学习算法进行了分析与模块化分解,提取了两类应用共有的且适合并行硬件加速的计算模块,提出了信号处理与深度学习的一致性计算模型,并基于一致性计算模型设计了控制与计算分离的层次化处理单元与阵列化计算结构。通过对不同应用计算过程的软件定义能够实现信号处理与深度学习的一致性硬件加速计算,基于Zynq计算平台从重构效率与计算性能两个方面对一致性计算模型与计算结构进行了验证,结果表明：基于一致性计算模型的软件定义可重构计算结构,具有较高的计算性能与重构效率。     

双球破片冲击柱壳装药的临界起爆条件

为了研究导弹战斗部(柱壳装药)在破片场中的累积毁伤问题,在现有单破片起爆平板装药的Jacobs-Roslund经验准则的基础上,分别建立了考虑破片尺寸、破片撞击角度、柱壳装药的装药半径和壳体厚度的单球破片、双球破片冲击柱壳装药临界起爆条件的工程分析模型.该模型计算结果与数值模拟结果和现有试验结果相吻,证明利用该模型能较...     

转速对动态旋流器流场影响的数值分析

根据计算流体力学方法,对采用不同转速的动态旋流器流场进行数值模拟,深入分析了转速对动态旋流器切向速度、静压以及湍动能的影响。计算采用雷诺应力模型和混合物模型。结果表明:转速对动态旋流器切向速度和静压影响非常大,不但影响其数值大小,对其分布趋势也产生明显影响;转速对动态旋流器湍动能的影响主要集中在旋转栅附近,在转筒后半段转速对湍动能的影响明显弱化,适当提高转速甚至有抑制湍流的作用。