多GPU的可压缩湍流并行计算

利用CUDA Fortran语言发展了一种基于GPU的计算流体力学可压缩湍流求解器。该求解器基于结构网格有限体积法,空间离散采用AUSMPW 格式,湍流模型为k-ω SST两方程模型,采用MPI实现并行计算。针对最新的GPU架构,讨论了通量计算的优化方法及GPU计算与PCIe数据传输、MPI通信重叠的多GPU并行算法。进行了超声速进气道及空天飞机等算例的数值模拟以验证GPU在大网格量情况下的加速性能。计算结果表明相对于Intel Xeon E5-2670 CPU单一核心的计算时间,单块NVIDIA GTX Titan Black GPU可获得107至125倍的加速比。利用四块GPU实现了复杂外形1.34亿网格的快速计算,并行效率为91.6%。     

高级在轨系统的自相似业务量预测链路优化模型

在AOS高级在轨系统链路协议的基础上,分析了具有自相似特性的业务流量,提出了一种基于FARIMA模型的自相似预测的链路优化模型。该预测模型基于分数阶统计理论,在估计赫斯特参数的基础上,根据不同的时间粒度,提前预测突发业务量的到来,从而降低了网络丢包率。仿真表明模型在20点预测内具有较好拟合性,在一定置信区间下具有较好的预测成功概率和较低的虚警概率,同时使网络丢包率大幅下降。     

基于改进型投影算法的装甲分队目标威胁评估

针对传统多属性决策投影算法不能有效评估投影值相近方案的不足之处,提出了一种基于相近方案在理想方案和负理想方案上投影值的相对贴近度改进型方法,并给出了算法的具体步骤。仿真实例表明,改进算法可有效地对投影值相近方案进行二次评估,评估结果合理。     

Analysis of the effect of bore centerline on projectile exit conditions in small arms

Most finite element models of small arms focus on an idealized barrel, typically one with a perfectly straight bore centerline. Using five different experimentally measured bore centerlines, this investigation analyzes the effect centerline nonlinearity has on projectile exit conditions. This includes the effect of rotating a centerline through several orientations. Modeled using Abaqus/Explicit, this dynamic analysis simulates a single firing cycle for each centerline. Projectile jump is calculated for each model as a measure of the effects of warped centerlines. The warped centerlines have a small effect on barrel dynamics.     

Dynamic analysis of a guided projectile during engraving process

The reliability of the electronic components inside a guided projectile is highly affected by the launch dynamics of guided projectile. The engraving process plays a crucial role on determining the ballistic performance and projectile stability. This paper analyzes the dynamic response of a guided projectile during the engraving process. By considering the projectile center of gravity moving during the engraving process, a dynamics model is established with the coupling of interior ballistic equations. The results detail the stress situation of a guided projectile band during its engraving process. Meanwhile, the axial dynamic response of projectile in the several milliseconds following the engraving process is also researched. To further explore how the different performance of the engraving band can affect the dynamics of guided projectile, this paper focuses on these two aspects: (a) the effects caused by the different band geometry; and (b) the effects caused by different band materials. The time domain and frequency domain responses show that the dynamics of the projectile are quite sensitive to the engraving band width. A material with a small modulus of elasticity is more stable than one with a high modulus of elasticity.     

MEO非共振轨道导航星座摄动补偿控制

针对我国新一代全球导航星座长期构型维持控制问题,提出了MEO星座构型状态描述方法,分析了主要摄动力和轨道参数偏差作用下的星座构型演化规律,结合实测数据对稳定性规律进行了验证;研究了参数偏置摄动补偿控制原理,提出了一种改进的解耦控制方案,分析了星座部署时间对摄动补偿控制量的影响规律,得到了一些有益的关键性结论,为我国全球导航系统的星座构型设计和运控策略制定奠定了基础。     

基于U变换的空间站交会调相非线性协方差分析方法

针对空间站交会调相过程中的长时间偏差传播问题,提出一种基于U变换的协方差分析方法 UTCAM。在给出空间站交会轨道调相策略和轨道机动参数计算方法后,对UTCAM的原理和流程进行了介绍,通过和STK以及Monte-Carlo的对比验证表明,UTCAM与该两种分析方法的协方差相对误差均在1.2%以内,且计算耗时仅为Monte-Carlo的1/460,可快速准确地实现非线性系统的均值和协方差预报。最后基于UTCAM对长达20天的空间站交会调相的偏差传播进行了分析,并采用Monte-Carlo仿真对其分析结果进行了验证,验证了该方法的有效性。     

卫星位置视觉测量

目前卫星轨道参数的测量主要依靠地面测控站的无线电测量,使得测量受限于测控站的观测弧段;另一方面随着深空探测的不断深入,也对现有测控方法提出了新的挑战。利用卫星上已有的相机通过景象匹配对卫星自身位置进行精确测量,可以有效摆脱地面测量观测弧段和测量距离的约束。本文提出了一种基于星载实时图与基准图匹配的视觉测轨方法:通过景象匹配建立实时图中特征点与基准图的对应关系,再根据成像关系解算卫星的三维位置。利用卫星获取的立体图像和轨道测量数据进行了验证实验,证明了本文提出的方法具有较高的精度,实现了地基无线电测轨和视觉测轨的相互验证。本文提出的视觉测轨方法可以弥补现有测轨方式的不足,减轻地面测控系统负担,在深空探测等领域具有良好的应用前景。     

单站单圈卫星初轨确定方法研究

为实现低轨卫星轨道的快速确定和预报,基于单站单圈雷达站测量数据采用遗传算法和最小二乘法对卫星初轨确定及轨道预测问题进行了研究。通过比较分析不同观测误差下两种方法的仿真结果,验证了初轨确定过程中两种方法的可行性,同时指出了各自的优缺点和适用条件,为不同观测条件下卫星最优初轨确定的方法提供了参考。     

应用改进遗传算法优化天基光学监视平台轨道

针对地球遮挡、地影、太阳光干扰、月光干扰、空间目标相对观测平台的角速度等约束对空间目标可见性的影响问题,基于已编目空间目标双行轨道根数,研究以太阳同步晨昏圆轨道作为观测平台轨道,采用改进多变异位自适应遗传算法对单星观测平台轨道倾角进行优化设计。仿真结果表明,改进的多变异位自适应遗传算法有效地解决了多变异位自适应遗传算法不能保证收敛到所有种群中最优个体的问题,且随机抽取10%左右的目标样本可以达到与采用所有目标相当的性能,计算效率提高约1个量级。