SPH的两种并行计算方案及其在自由表面流动模拟中的应用

针对光滑粒子动力学(SPH)主要计算量是近邻粒子搜索这一特点,提出了一种基于粒子分解的SPH并行计算方案。利用该方案可以方便的将任意串行SPH代码并行计算,而且每一个时间步内的信息传递量只和粒子总数有关,而和粒子的分布无关,因而特别适合于自由表面流动等大变形问题的并行数值模拟。对一个粒子总数为40万的三维溃坝问题的模拟结果表明,此方案能达到的最大加速比约为16,这一结果可能比空间分解方案(不考虑动态负载均衡)更优。     

SPH算法在高速侵彻问题中的应用

采用光滑粒子流体动力学方法,数值模拟了弹丸高速侵彻靶板的过程。用黎曼问题中速度和压力的解代替基本粒子与近邻粒子速度和压力的平均值来描述粒子之间的相互作用,无需引入传统的人为粘性方法来处理冲击波过渡层。初步分析表明该数值模拟结果是合理的,因而所用数值方法对于冲击动力学问题的模拟是可行的。     

激光辐照下树脂基复合材料温度场MSPH算法的并行化

改进的光滑粒子方法在模拟激光对树脂基复合材料的辐照效应时具有明显优势,但串行计算通常难以满足需求。为了提高程序的运行效率,基于消息传递界面并行编程环境实现了串行程序的并行化。将个人电脑完成的串行计算结果与峰值5万亿次的计算机集群完成的并行计算结果进行了比较,并对并行程序的加速比和并行效率进行了测试。数值计算表明,并行计算结果与串行计算结果一致,且并行效果显著,说明基于消息传递界面的并行化是成功的。     

基于迭代卡尔曼粒子滤波的目标跟踪算法研究

粒子滤波在基于图像序列的目标跟踪中获得了广泛应用．针对其计算量较大的问题,提出一种迭代卡尔曼粒子滤波算法,将非线性跟踪问题分解为线性子结构的全局状态空间模型和非线性子结构的局部状态空间模型,利用粒子滤波在卡尔曼滤波估计值的局部范围内搜索目标,逼近真实目标状态．将实验结果与粒子滤波进行比较,结果表明,迭代卡尔曼粒子滤波减少了粒子数,降低了计算量,能够对高机动目标进行实时稳定的跟踪．     

SPH数值模拟中固壁边界的一种处理方法

在光滑粒子流体动力学 (SPH)数值模拟中尝试了一种处理固壁边界的边界力方法 ,给出了一种新的边界力形式。利用SPH方法及边界力方法对水坝坍塌和涌波进入静止水塘这两个自由表面流动问题作了数值模拟。数值模拟结果表明 ,在SPH计算中使用本文所给边界力处理固壁是行之有效的     

等离子体粒子模拟中的改进型Borris旋动粒子方法

将等离子体粒子模拟中得到广泛应用的Borris旋动粒子方法进行了改进,用于精确求解相对论Lorentz运动方程。这种改进型Borris旋动方法在模拟粒子在强磁场中的动力学行为时仍具有相当高的计算精度,且耗费计算量较小。将改进型Borris旋动方法应用于等离子体粒子模拟中,尤其适用于模拟超强激光与等离子体的相互作用。     

基于粒子群优化的稀疏分解最优匹配原子搜索算法

信号的稀疏分解能得到信号的稀疏表示形式,便于进一步处理,但其计算非常复杂,是一个NP问题.粒子群优化是群体智能优化算法,算法简单,易于实现,且搜索效果好.把粒子群优化算法用于稀疏分解的最优匹配原子的搜索,能降低稀疏分解复杂度,同时减少稀疏分解的超完备字典对存储空间的占用,以提高用稀疏分解理论进行信号处理的计算效率,满足或接近实时性的要求.实验证明,此方法切实可行.     

等离子体粒子模拟技术引起的对于色散关系的偏离及对孤立子模拟的影响

本文用解析分析的方法分析了等离子体粒子模拟中的有限大小粒子、电荷近网格分配和时间差分方法引起的相对于等离子体静电波色散关系的偏离,导出了修正后的色散关系。文中设计了等离子体粒子模拟的计算机模拟实验方案,验证了有限大小粒子和时间差分方法引起的对于色散关系的偏离;介绍了用不同大小粒子进行孤立子现象的等离子体模拟,结果表明,粒子的大小不同可产生相反的结果。     

基于UKPF的雷达与红外传感器融合跟踪算法

针对异类传感器融合跟踪中状态估计与量测的非线性问题,分析了粒子滤波器在解决非线性和非高斯问题的优势,提出了一种基于unscented Kalman粒子滤波器(UKPF)的雷达与红外传感器融合跟踪算法,给出了算法的详细步骤.然后将该算法用于三维空间的目标跟踪上,仿真结果表明该算法比现有算法具有更高的跟踪精度.     

等离子体粒子模拟中的电磁场边界条件

针对等离子体粒子模拟中电磁场边界条件的选取问题 ,对简单吸收边界条件、Lindman边界条件、超吸收边界条件等进行了详细的讨论。结果表明 ,简单吸收边界条件计算量最小、误差最大 ,超吸收边界条件计算量最大、误差最小 ,Lindman边界条件误差较小且其反射系数对入射角的依赖性不大     

气—固两相自由射流的粒子仿真方法

采用粒子仿真方法直接跟踪颗粒相运动轨迹,采用NND格式求解NS方程,数值模拟了气-固两相自由射流流场.计算结果表明,将粒子仿真与CFD方法相结合是研究气-固两相流动问题的有效途径.颗粒相参数变化将对气体流场产生一定影响.     

基于SVM-UPF的雷达弱小目标检测前跟踪算法

针对低信噪比条件下雷达弱小目标的检测与跟踪,提出了基于支持向量机和无迹粒子滤波的检测前跟踪算法。该算法采用无迹卡尔曼滤波生成粒子滤波的重要性密度函数,提高了粒子的使用效率,在此基础上将支持向量机引入到粒子重采样步骤中,通过构建状态的后验概率密度函数来获得多样性的新粒子,有效解决了粒子贫化问题,仿真结果表明,该算法提高了目标的检测概率和跟踪精度。     

面向多平台多目标协同跟踪的指派问题

针对多平台多目标协同跟踪中要求多个无人地面平台尽可能均匀地协同跟踪多个目标的特点,提出了改进的离散粒子群优化算法。首先采用连续型粒子群优化算法中的速度和位置迭代公式,然后对粒子位置进行离散编码,使粒子编码对应于可行的指派方案;其次,在优化算法中引入局部搜索,提高算法寻优性能。最后将所提算法应用于多平台多目标协同跟踪中的指派问题,并与未加入局部搜索的粒子群优化算法比较,仿真结果表明,加入局部搜索后的离散粒子群优化算法具有较好的寻优性能。     

一种新的自适应粒子滤波算法*

在对实时性要求高的系统中,粒子数的选择对粒子滤波至关重要,需要在滤波精度与计算复杂度乏间取折衷.提出了一种基于决策规则的自适应粒子滤波算法,在定义综合性能代价函数的基础上,推导出粒子数与滤波误差方差之间的关系,使得在粒子滤波过程中,可以根据实际滤波情况在线调节粒子数,以使滤波的综合性能达到最优.通过Monte Carlo仿真实验表明,新算法在与基本粒子滤波算法(PF)保持同等精度的条件下,大大降低了算法的计算量,约为PF的六分之一.     

一种使用非等权值粒子的确定性粒子滤波算法

介绍了粒子滤波及随机分布的代表点理论,将统计学中的数论方法应用于粒子滤波,使用随机分布的均方差代表点,对粒子滤波中关键的初始粒子生成、重点密度采样及再采样过程给出了相应的代表点算法,得到了一个包含最少随机操作的、使用非等权值粒子的确定性粒子滤波算法。仿真结果表明,确定性粒子滤波算法不仅是可行的,而且其滤波性能及计算效率均有不同程度的提高。     

基于自适应变异粒子群算法的火力分配方法研究

针对最优火力分配的特点,分析了火力分配优化问题的数学模型,设计了一种求解该类问题的自适应变异粒子群算法（Adaptive Mutation Particle Swarm Optimization, AMPSO）。该算法采用十进制编码方法和基于数值运算的个体更新方法;为平衡算法的局部搜索能力和全局收敛性能,设计了一种关键参数自适应调整方法;为增强种群在进化后期的多样性,提出了一种变异策略。仿真结果表明,所提AMPSO算法具有良好的寻优性能,是优化火力分配的一种有效算法。