面向应急管理计算实验的模型构建和模型管理

基于人工社会的计算实验使应急管理的定量分析与研究成为可能。然而,应急管理模型涉及多个学科与领域,具有多层次、非线性和多粒度等特点,需要一套规范的流程来指导人工社会的模型建立和模型管理。论文梳理了面向应急管理的模型体系,提出了基于领域特定建模的人工社会建模方法,解决了多领域建模问题;研究了模型的形式化描述与编码问题,并实现了模型的有效管理;结合"甲型H1N1"病程模型,详细论述了模型的构建方法与管理问题,为面向应急管理的计算实验提供一体化的模型服务。     

面向Bayer真彩色航空影像特征匹配的彩色描述符适用性分析

针对Bayer真彩色遥感影像进行特征匹配时,彩色描述符的效果与适用性问题一直研究较少。结合Bayer真彩色遥感影像成像变化规律和彩色描述符算法特点,从理论上分析彩色描述符的不变性。提出模拟数据评价、不同类别影像评价、任务总体适用性评价等三种实验方法对彩色描述符适用性进行实验验证和分析。通过理论分析和实验评估,总体上彩色描述符中RGBSIFT算法效果最优,对Bayer真彩色航空影像特征匹配有较好的适用性,并且不同地物属性影像在特征匹配时有不同的最优彩色描述符。     

使用融合乘加加速快速傅里叶变换计算的向量化方法

融合乘加指令加速快速傅里叶变换计算的向量化方法,通过变换快速傅里叶变换的蝶形单元运算流程,将传统计算方式中独立的乘法和加法操作组合成次数更少的融合乘加操作,使得时间抽取法基2快速傅里叶变换算法的蝶形单元计算的实数浮点操作由原来的10次乘(加)操作减少到6次融合乘加操作,时间抽取法基4快速傅里叶变换算法的蝶形单元计算的实数浮点操作由原来的34次乘(加)操作减少到24次融合乘加操作;优化了蝶形因子的向量访问,减少存储开销。实验结果表明,提出的方法能够显著加速快速傅里叶变换的计算,取得高效的计算性能和效率。     

闪存阵列的可重构策略

利用低延迟、低功耗、高可靠的闪存芯片构建闪存存储阵列是实现高性能存储系统的有效手段。但应用传统磁盘阵列技术构建闪存存储阵列,会引入磨损均衡、校验数据更新频繁导致阵列生命周期降低等问题。针对闪存固有的读写特性,设计实现了一种基于NAND Flash的高性能磁盘阵列机制——基于缓存的可重构磁盘阵列策略。该机制采用可重构条带的思想,利用存储等级的内存作为缓存,对数据顺序重组。实验结果表明:该策略能够有效降低垃圾回收开销,提高闪存阵列的性能和使用寿命。     

用于减少远程Cache访问延迟的最后一次写访问预测方法

为减少远程Cache访问延迟,提高共享存储系统的性能,提出了一种新的基于程序内在写突发特性的最后一次写访问预测方法,并对一个具体的目录协议进行了改造,以支持该预测方法。通过预测Cache块的最后一次写访问并提前对其进行降级,处理器能直接从主存中读取数据,从而减少了远程Cache访问所需的一个网络跳步数。与当前基于指令的预测方法相比,该方法能极大减少存储开销。基准测试程序的评测结果表明,该方法能获得83.1%的预测准确率,并且能提高8.57%的程序执行性能,同时与基于指令的预测方法相比,该方法能分别减少历史踪迹表69%的存储开销和签名表36%的存储开销。     

二次检测立方攻击改进与实现

对二次检测立方攻击预处理阶段的提取二次表达式的算法进行了改进以优化攻击效率。将秘密变量的变化引入攻击中,使得攻击模型更加灵活;同时,利用时空折中的思想,通过存储常数项和一次项的计算结果,有效降低二次项的计算量。将改进的方法应用于简化版的PRESENT算法和Trivium算法上,攻击效率有显著提高。     

接触力控制的单腿机器人姿态控制

为了使Acrobot(Acrobat类型的单腿机器人)在运动过程中相对地面没有滑动,设计了基于接触力控制的姿态控制系统,将水平方向接触力作为内环的控制对象并限制其大小,使其总能满足摩擦锥的约束,从而保证在小腿姿态角的跟踪过程中足与地面间不会产生滑动。在Acrobot的直立姿态处,对其动力学方程进行线性化,并得到驱动力矩—水平接触力—质心水平位置—小腿姿态角的传递函数链,进而设计小腿姿态角的多环控制系统。在MATLAB中用"Sim Mechanics"工具箱搭建了Acrobot的虚拟模型,仿真结果表明,所设计的多环控制系统在实现小腿姿态角跟踪控制的同时还能保证足与地面间不产生滑动。     

锥形运动控制的导弹姿态稳定性分析

针对锥形运动对弹体稳定性的影响,建立了导弹锥形运动控制的非线性数学模型,通过引入复攻角的概念,使难以用解析手段处理的非线性模型转换成可解析的一般模型。根据线性化模型分析了导弹复攻角运动方程,推导了制导控制系统参数的稳定控制域范围,分析了控制系统阻尼回路和控制回路对导弹锥形运动稳定性的影响规律,提出了锥形运动控制的稳定性判定方法。仿真结果进一步验证了该判定方法的可行性和正确性,为导弹锥形运动的制导控制系统设计提供了依据。     

北斗系统三频载波相位整周模糊度快速解算

北斗导航定位系统播发三个频率观测值,有助于载波相位整周模糊度的快速、准确固定。传统的几何无关模型三频载波相位模糊度固定算法通常采用遍历整数搜索的方法确定载波相位-伪距组合系数,组合后的噪声因子较大,模糊度固定成功率不高。在分析了北斗系统伪距测量误差特性的基础上,给出了加权组合噪声因子的定义及其约束下的最优组合系数的求解方法。采用Hatch滤波提高电离层延时误差实时估计精度,成功固定三组线性无关组合系数对应整周模糊度,进而确定基础整周模糊度。利用北斗系统短基线、长基线实测数据对算法性能进行了验证,实验表明:提出的算法可优化超宽巷、宽巷组合噪声因子20%以上,模糊度固定成功率提高10%~18%左右,30s历元平滑后的基础模糊度固定成功率可达90%以上。     

卫星导航接收机延迟锁定环鉴相器有限字长分析

码相位鉴别器作为延迟锁定环的主要组成部分,其性能直接影响了接收机伪码的跟踪精度。针对输入信号有限字长效应对鉴相器性能的影响,提出一种新的基于信号统计特性的分析方法,分析了归一化早迟幅度鉴相器输入信号有限字长对输出性能的影响。理论分析和仿真结果表明,字长效应在输入信号高信噪比下比低信噪比时明显,随着信噪比的增加,由有限字长导致的伪码跟踪精度损失将增加,而当输入信号采用4bit以上的量化时,字长效应对伪码跟踪性能的影响将可忽略。该结论可用于指导接收机低功耗小型化设计。