流水的浮点倒数近似值运算部件的设计与实现

在部分低精度浮点运算应用中,需要流水的浮点倒数近似值运算。本文基于SRT-4算法设计并实现了一种流水的浮点倒数近似值运算部件。该部件采用6级流水线结构,运算结果精度至少为8位有效尾数。为了支持对非规格化浮点数的硬件处理,还设计并实现了改进版,有利于进一步提高浮点倒数近似值运算的性能。改进版采用8级流水线结构,新增了源操作数预规格化和结果后规格化功能模块,可以实现对非规格化浮点数的硬件处理。经过逻辑综合评估,改进版的硬件开销是面积在合理范围内增加19.23%,且对时序没有明显影响,可以满足预期的1.6 GHz频率设计目标。     

面向大规模集群的并行I/O用户层配置优化策略

影响应用I/O性能的关键因素主要有三个层次:包括应用的I/O接口实现、体系结构和文件系统组件的性能以及应用的I/O参数配置。从应用I/O配置优化的视角,分析了大规模集群并行I/O的配置调优空间,在此基础上,给出了一套大规模集群并行I/O性能特征测试分析方法。基于该方法,在某国产超级计算集群上开展了一系列I/O测试分析来刻画系统的I/O性能特征,进而指导并行应用程序的I/O配置优化。基于优化后的配置参数,在两类典型的并行I/O场景中,针对某类生产应用程序,8192进程下的重启动数据写操作时间下降了15%,4096核的程序作业加载时间从10 min缩短到了5 s。     

面向大规模集群并行I/O的用户层配置优化策略研究

近年来,大规模并行场景下的I/O性能越来越受到应用科学家的关注。影响应用I/O性能的关键因素主要有三个层次：包括应用的I/O接口实现、体系结构和文件系统组件的性能以及应用的I/O参数配置。本文从应用I/O配置优化的视角,分析了大规模集群并行I/O的配置调优空间,在此基础上,给出了一套大规模集群并行I/O性能特征测试分析方法,基于该方法,在某国产超级计算集群上开展了一系列I/O测试分析来刻画系统的I/O性能特征,进而指导并行应用程序的I/O配置优化。基于优化后的配置参数,在两类典型的并行I/O场景中,针对某类生产应用程序,8192进程下的重启动数据写操作时间下降了15%,4096核的程序作业加载时间从10分钟缩短到了5s。本文提出的I/O配置调优空间及优化方法,可以推广应用到其它同类系统平台,对于大规模集群上的用户层并行I/O配置调优具有借鉴意义。     

利用阵列协方差矩阵稀疏性的到达角估计方法

为了解决传统基于阵列协方差矩阵稀疏性到达角估计方法计算复杂度高的问题,提出基于直接二维稀疏重构思想的高效到达角估计方法。该方法利用阵列输出数据的协方差矩阵构造二维稀疏表示模型,对协方差矩阵进行特征值分解以实现噪声功率估计,从而降低噪声对到达角估计的影响。在求解稀疏表示模型时,直接对该二维稀疏重构问题进行求解,避免了矩阵矢量化操作。仿真实验结果表明,该方法运行效率大大提高,并且在低快拍数、低信噪比和稀疏阵元等条件下估计性能优于传统方法。     

基于实际飞行数据插值的INS/GNSS组合导航仿真轨迹发生器

针对INS/GNSS组合导航仿真中,捷联惯导系统陀螺、加速度计信号高精度模拟问题,提出了基于实际飞行数据插值的动态轨迹解析生成仿真算法。对转换到地心惯性坐标系中的载体姿态、位置和重力场数据进行关于时间的样条函数插值,得到载体坐标系下陀螺角速率、角增量以及加速度计比力积分增量的高精度分段解析表达式。使生成的陀螺、加速度计信号符合载体运动学和动力学特性,反映杆臂效应影响,同时与经事后处理的实测GNSS伪距、伪距率等数据特征保持一致。提出了四元数约束插值算法,可满足四元数解析插值时范数为1的约束限制条件。基于某实际无人机飞行数据,验证了所提出算法的有效性,完全满足组合导航动态仿真精度要求。该算法也适用于其他高精度高动态导航系统和刚体运动控制仿真中的角运动、线运动传感器信号模拟。     

爆炸分散液体前锋形态的分形维数分析

应用高速摄像仪对液体的爆炸分散实验过程进行了拍摄,得到了液体爆炸分散过程的时间序列。通过对爆炸分散过程中液体前锋分形维数的分析,得到了爆炸分散过程中爆炸分散液体前锋边界曲线具有典型的自相似特性。     

MIMO雷达的MUSIC算法应用

不需要额外的去相干处理,MIMO雷达可直接对相干信号源利用MUSIC算法测向。研究MIMO雷达应用MUSIC算法的成功概率问题,给出了接收子阵均匀配置和非均匀配置情况下MUSIC算法成功率的解析表达式。数值仿真表明:高信噪比条件下,MIMO雷达的MUSIC算法成功率优于多输入单输出和相控阵雷达;子阵均匀配置MIMO雷达的MUSIC算法成功率优于非均匀配置,且当子阵均匀配置时,子阵数目越多,MUSIC算法成功率越高,当子阵非均匀配置时,各阵元数均匀程度越好,其应用MUSIC算法的成功概率越高。     

一种强干扰下均匀圆阵弱信号测向新方法

为了解决强干扰背景下常规空间谱估计算法对弱信号不能正确测向的问题,基于均匀圆形阵列(UCA),提出了一种扩展噪声子空间弱信号波达方向(DOA)估计算法。首先将强干扰方向向量并入噪声子空间形成扩展噪声子空间,然后构造波束函数和新的方向向量进行谱峰搜索。本算法能有效抑制强干扰的影响,对弱信号方向进行正确估计。最后计算机仿真实验验证了本算法的有效性和正确性。     

炮兵雷达组网校射评估系统的设计与实现

针对多部雷达保障校正射击时各个雷达获得的数据精度不高、数据传输自动化程度低、炸点坐标缺乏数据融合等问题,采用VC＋＋和SQLServer为软件开发平台,设计并实现了炮兵雷达组网校射评估系统。讨论了系统的基本组成和软件结构。同时根据最小方差原则,按照各雷达的精度分配权值,设计了多雷达组网对炸点测量数据最优融合估计的数据融合算法。通过实弹射击保障应用表明,该系统提高了雷达对炸点数据测量的精度及炮兵指挥自动化能力。