(2015GIS)北斗静止轨道卫星信号盲区快速并行解算方法

北斗系统静止轨道卫星信号盲区解算方法复杂、串行计算耗费时间长,需在并行环境下利用更多的计算资源进行北斗盲区的快速解算。本文在分析北斗盲区解算原理与算法并行特征基础上,提出了基于动态盲区影响域的并行解算方法,并以栅格单元为并行粒度进行任务划分,实现了北斗盲区的高效并行解算。基于全国范围59景数字高程模型数据,利用8进程进行盲区并行解算,耗费时间约为5小时。实验测试结果表明：算法的并行效率随着进程数的增加有所衰减,但稳定在96%以上。基于本文方法实现的程序中间件已集成应用于高性能地理信息平台中,应用效果良好。     

On competitive analysis for polling systems

Polling systems have been widely studied, however most of these studies focus on polling systems with renewal processes for arrivals and random variables for service times. There is a need driven by practical applications to study polling systems with arbitrary arrivals (not restricted to time-varying or in batches) and revealed service time upon a job's arrival. To address that need, our work considers a polling system with generic setting and for the first time provides the worst-case analysis for online scheduling policies in this system. We provide conditions for the existence of constant competitive ratios, and competitive lower bounds for general scheduling policies in polling systems. Our work also bridges the queueing and scheduling communities by proving the competitive ratios for several well-studied policies in the queueing literature, such as cyclic policies with exhaustive, gated or l-limited service disciplines for polling systems.     

并行规约与扫描原语在ReRAM架构上的性能优化

规约与扫描是并行计算中的核心原语,其并行加速至关重要。然而,冯·诺依曼体系结构下无法避免的数据移动使其面临“存储墙”等性能与功耗瓶颈。近来,基于ReRAM等非易失存储器的存算一体架构支持的原位计算可一步实现矩阵-向量乘,已在机器学习与图计算等应用中展现了巨大的潜力。提出面向忆阻器存算一体架构的规约与扫描的并行加速方法,重点阐述基于矩阵-向量乘运算的计算流程和在忆阻器架构上的映射方法,实现软硬件协同设计,降低功耗并提高性能。相比于GPU,所提规约与扫描原语可实现高达两个数量级的加速,平均加速比也可达到两个数量级。分段规约与扫描最大可达到五个(平均四个)数量级的加速,并将功耗降低79%。     

并联波浪补偿系统的鲁棒控制方法

研究了基于绳牵引并联机构的新型波浪补偿系统的鲁棒控制方法。将环境作用力和不可测参数从动力学方程中分离出来,看作系统干扰,然后根据李亚普诺夫稳定性理论推导了控制律。针对绳索冗余的情况,提出了一种基于交互投影的绳索张力分布算法。当存在张力分布的可行解时,该算法能够得到远离张力限制边缘的"安全"最优解;当不存在可行解时,该算法能够得到满足张力限制条件的最佳近似解。为了提高鲁棒控制的实用性,还研究了负载惯性参数辨识方法。仿真结果表明,以上理论与方法对于波浪补偿系统是非常有效的。     

可变速率调制器研究及其FPGA实现

提出了一种变速率调制系统的设计方法。基于现场可编程门阵列(FPGA),在硬件系统中实现了新方法。所设计的系统能够处理(13.5~300)Mbps连续变化的比特速率。通过将整个可变速率范围分成若干小段,分别经过不同倍数的采样滤波,保证了所有符号速率对应的数据能够被调制到数模转换芯片(DAC)处理范围内。给出了系统整体设计结构,分析了硬件实现时的难点,论述了并行采样滤波与并行载波生成等设计方法。硬件实现结果表明,所提出的设计方法能够实现对较宽范围内连续可变速率信号的调制。系统的易扩展性也保证了所设计结构能够处理更宽的变速率范围。     

北斗静止轨道卫星信号盲区快速并行解算方法

北斗系统静止轨道卫星信号盲区解算方法复杂,串行计算耗费时间长,须在并行环境下利用更多的计算资源进行北斗盲区的快速解算。在分析北斗盲区解算原理与算法并行特征基础上,提出动态盲区影响域的并行解算方法。以栅格单元为并行粒度进行任务划分,实现了北斗盲区的高效并行解算。运用全国范围59景数字高程模型数据,利用8进程进行盲区并行解算,耗费时间约为5小时。实验测试结果表明:算法的并行效率随着进程数的增加有所衰减,但稳定在96%以上。其程序中间件已集成应用于高性能地理信息平台,应用效果良好。     

基于GPU的SAR成像层次化并行处理研究

针对SAR成像处理具有的内在并行性,提出了一种基于GPU的SAR成像层次化并行处理方法。首先分析了SAR成像处理过程中信号的并行性,对任务进行了层次化分解与组合,设计了层次化并行的CS成像算法;然后通过CUDA编程将并行成像算法映射到CPU+GPUs系统平台上,实现了层次化并行成像处理;为了检验并行处理效果,采用原始数据进行了SAR成像处理实验。实验结果表明,在几乎没有损失图像质量的情况下,层次化并行处理获得了较高的加速比。     

球面高斯投影及其变形的闭合公式

将地球视为球体时,高斯投影与横墨卡托投影是同一种投影,因此高斯投影公式可表示为形式紧凑的闭合形式。根据相关定义,以高斯投影的闭合公式为基础,通过一系列数学变换,推导出高斯投影反解公式、经纬线投影方程、投影的长度比及子午线收敛角公式的严格解析式,并借助算例验证了推导结果的可靠性与正确性。与以往根据高斯投影的幂级数公式推得的结果进行了对比分析,结果表明:所推导出的公式逻辑上更严密、形式上更紧凑,既丰富了高斯投影理论,又完善了地图投影数学基础。     

Single machine parallel batch scheduling subject to precedence constraints

We consider the single machine parallel batch scheduling problems to minimize makespan and total completion time, respectively, under precedence relations. The complexities of these two problems are reported as open in the literature. In this paper, we settle these open questions by showing that both problems are strongly NP‐hard, even when the precedence relations are chains. When the processing times of jobs are directly agreeable or inversely agreeable with the precedence relations, there is an O(n²) time algorithm to minimize the makespan. © 2004 Wiley Periodicals, Inc. Naval Research Logistics, 2004     

并联机构奇异点的运动分岔研究

采用静态分岔理论研究一般并联机构在奇异点处的运动分岔现象。通过约束方程研究了几种简单机构在驱动奇异和末端执行器奇异下的不同分岔类型,并研究了机构参数对分岔性态的影响。指出非持久性奇异分岔可以通过调整机构参数转换为持久性奇异分岔,从而克服机构在奇异点邻域内的运动不确定性。