基于CPU-GPU混合计算平台的RNA二级结构预测算法并行化研究

RNA二级结构预测是生物信息学领域重要的研究方向,基于最小自由能模型的Zuker算法是目前该领域最典型使用最广泛的算法之一。本文基于CPU GPU的混合计算平台实现了对Zuker算法的并行和加速。根据CPU和GPU计算性能的差异,通过合理的任务分配策略,实现二者之间的并行协作计算和处理单元间的负载平衡;针对CPU和GPU的不同硬件特性,对Zuker算法在CPU和GPU上的实现分别采取了不同的并行优化方法,提高了混合加速系统的计算性能。实验结果表明,CPU处理单元在混合系统中承担了14%以上的计算任务,与传统的多核CPU并行方案相比,采用混合并行加速方法可获得15.93的全局加速比;与最优的单纯GPU加速方案相比,可获得16%的性能提升,并且该混合计算方案可用于对其它生物信息学序列分析应用的并行和加速。     

频谱感知技术在认知无线电中的应用

频谱感知是认知无线电的关键技术,能量检测广泛应用于频谱感知。针对认知无线电频谱感知技术较少运用于实践的不足,提出了基于0FDM传输系统的频谱感知。在0FDM系统中利用能量检测的判决结果控制子载波的开关,实现感知结果对数据传输的控制,最后利用认知无线电平台进行实时数据的传输。实验结果表明,系统能够在认知无线电平台上成功进行无线通信的数据发送与接收,频谱感知结果能够有效控制数据传输,为认知无线电由理论研究步向实际应用奠定了基础,具有一定的实用价值。     

超宽带强电磁防护能量选择表面设计

为应对强电磁脉冲对电子信息系统的威胁,设计了一种具备收发兼容特性的超宽带强电磁防护能量选择表面,有效拓展了能量选择表面的工作带宽和工作频率,可为L、S、C波段的超宽带用频装备提供不低于14 dB的防护效果。该能量选择表面是一种周期结构,每个单元包含一对箭头形结构和一个开关二极管,可根据外界辐照电磁波的能量密度自适应切换反射或透波状态,从而实现强电磁防护与工作信号收发兼容。仿真研究表明,这一新型能量选择表面在L、S、C波段的插入损耗小于1 dB,强电磁防护能力达到22 dB。在波导中对设计的样件进行了性能验证,结果显示,该样件在波导中的平均插入损耗为1 dB,防护能力达到了14 dB,初步验证了设计结构的低插入损耗和高防护特性。     

电力谐波及其对电能计量的影响

非线性用户的增多,使电网中谐波含量不断增加,对电能准确计量带来较大影响。针对上述情况,首先叙述了谐波的主要来源,从计量仪表的频率特性曲线角度,分析了谐波条件下感应式电能表和电子式电能表的误差变化情况,指出现有计量方式的不足,提出了改进计量方式的措施。     

偏远严寒地区营房节能方案及经济分析

采取对比方式,利用DOE-2程序对偏远严寒地区两栋节能营房和普通营房在实测的基础上进行能耗模拟。对营房能耗水平及影响营房能耗的因素作了定量、定性的分析计算,研究在不同围护结构及换气次数下的采暖能耗。结合部队的实际条件,拟定严寒地区营房的建议方案及节能目标,并作了一定的经济性分析。结果表明,采用的节能方案基本满足节能标准的要求且经济性较好。     

一种新的装备抢修分队选址方法

提出了两步选址法：应用需求势能理论并基于维修需求和路程两项主要指标构建装备抢修分队选址模型。计算得到次优选址区域后，从中选出若干备选点，再用模糊综合评判法确定符合实际的最佳选址点。实例分析表明：两步选址法具有一定的有效性和实用性。     

气动式振动台气锤产生激励信号的机理及其性能研究

建立了阶梯式活塞气锤的力学模型,揭示了该类气锤产生碰撞信号的机理,针对两种不同型号的气锤,结合大量工程实验仿真生成了不同气压作用下两种气锤产生的激励信号,以激励信号的低频能量为气锤的性能指标,进一步评价了两种气锤的性能优劣.研究结果表明:大气锤的性能明显优于小气锤的性能.     

直杆塑性动力屈曲的能量准则和特征参数解

提出弹塑性应力波作用下直杆动力屈曲的定量求解方法,将临界应力和惯性指数作为一对特征参数求解.由相平衡邻位形准则得出屈曲控制方程和边界条件,由所导出的能量转换和守恒准则得出压缩波阵面上的附加约束方程,由此得出了问题的完备定解条件,从而提出了求解直杆塑性动力屈曲的特征参数方法.     

一种能量均衡的战场无线传感器网络路由协议算法

针对战场无线传感器网络中节点能量消耗不均衡以及节点剩余能量问题,提出了一种基于能量均衡的战场无线传感器网络LEACH路由协议的改进算法,该算法主要是对传感器网络中的簇群内节点的剩余能量,以及其传输数据的链路长度这两个方面的权重问题进行了改进,使传感器网络的能量消耗趋于平衡,通过MATLAB平台对改进后的EBLRP协议与LEACH协议进行了模拟仿真,结果表明,新的路由协议能够使网络的生命周期延长13%左右,并且使节点的能量消耗情况有所缓解。     

基于资源平衡的分布式星群网络连接接入策略

针对现有卫星网络接入策略未能充分考虑卫星资源以及合理确定卫星资源权重问题,提出了一种基于资源平衡的星群网络连接接入策略。该策略充分考虑卫星的多种资源建立卫星资源评价模型,利用移动代理技术,采用层次分析法和熵值法计算各卫星资源的主观和客观权重,并通过Kullback散度权重优化方法对主客观权重进行平衡处理,判决过程兼顾了卫星的综合性能水平和用户偏好,提高了接入的准确性和合理性。仿真结果表明,采用该接入策略,有效改善了新呼叫阻塞率和强制中断率。