雾霭图像实时处理算法加速策略

为仿真前视红外导引头实时匹配导引过程,完成目标实时跟踪性判断,针对限制对比度自适应直方图均衡和归一化互相关算法开展加速策略研究,提出基于统一计算设备架构(Compute Unified Device Architecture, CUDA)的雾霭图像实时处理加速方案,并进行设计参数寻优,得出线程块、线程网格设计参数存在最优尺寸,需实验测定的结论。实验结果表明,引入CUDA加速优化后,较未进行CUDA加速前时间指标提高5~20倍,能够满足目标跟踪实时性要求,可为红外导引头目标实时跟踪系统设计提供参考。     

大规模科学数据体绘制技术综述

体绘制是刻画大规模科学数据中复杂物理特征的有效途径,然而,数据量极大、特征难以捕捉等问题依然是目前体绘制研究的主要挑战。为此,研究者们从三个方面对体绘制算法进行了深入研究,以提高大规模数据体绘制的效率和效果。一方面,依托硬件通过多处理器核来分担计算,降低单处理器核所要完成的计算量,是提高体绘制效率的一个有效途径。另一方面,充分发掘数据场内在特性对三维数据场进行约简,大幅减少绘制处理数据量从而降低算法开销,也是提高体绘制效率的一个有效途径。同时,在体绘制算法中融入特征分析和特征增强方法,让复杂物理特征从数据场中突显出来,以实现对科学数据的高质量绘制。本文对国内外体绘制技术相关研究进展进行了调研、综述,并分析了不同的研究方法,最后展望了未来体绘制技术研究的可能发展方向,包括应用驱动的特征体绘制、基于特征的约简体绘制、适应硬件的体绘制多级加速以及原位智能化体绘制等。     

竞争失效场合仿真基加速试验优化设计方法

竞争失效场合加速试验技术是加速试验由简单结构产品向复杂结构产品推广应用的基础,而如何设计试验方案使统计结果最准确、代价最小,是其中的主要研究内容之一.针对传统解析优化方法推导过程比较复杂的问题,提出了一种基于Monte Carlo仿真的竞争失效场合加速试验优化设计方法.在备选方案较多的情况下,通过引入曲面拟合进行间接优...     

ICAO二阶阶跃模型下信号畸变对导航接收机载噪比估计影响分析

载噪比是评估导航信号质量的重要指标,直接影响着接收机的捕获、跟踪和电文解调性能。论文推导了基于国际民航组织（ICAO）二阶阶跃信号畸变模型下导航接收机采用相关、非相关处理时载噪比估计与信号畸变参数之间的解析表达式,并分析了导航信号畸变参数对载噪比估计的影响。仿真结果表明,数字畸变参数变化范围下导航信号载噪比变化在10-2量级,增大模拟畸变的振荡频率或者减小衰减频率将会提高载噪比估计值,模拟畸变参数变化引起的载噪比损耗可达0.1dBHz,畸变参数对载噪比估计的影响整体上都较小,因此利用接收机输出载噪比作为导航信号异常监测手段是不完备的。     

机械故障特征与分类器的联合优化

在机械故障诊断中,特征选择和分类器的参数优化都可以提高诊断精度。利用特征和分类器参数的依赖关系,提出了特征选择和SVM参数的联合优化方法来提高诊断性能。联合优化方法采用支持向量机(SVM)作为故障分类器,SVM半径—间距上界(RM界)为目标计算诊断精度,并应用遗传算法求解此优化问题。齿轮故障诊断试验结果表明,联合优化的诊断精度要优于单独优化特征和SVM参数,而且优化速度更快。因此在故障诊断中,利用特征和分类器参数联合优化能够快速取得较好的诊断精度。     

一种高效的支持原位计算的三角矩阵乘法向量化方法

向量处理器的向量化算法映射是难点问题。提出一种高效的支持原位计算的三角矩阵乘法向量化方法,采用将L1D配置为SRAM模式,用双缓冲的乒乓方式平滑多级存储结构的数据传输,使得内核的计算与DMA数据搬移完全重迭,让内核始终以峰值速度运行,从而取得最佳的计算效率;将不规则的三角矩阵乘法计算均衡分布到各个向量处理单元,充分开发向量处理器的多级并行性;将结果矩阵保存在乘数矩阵中,实现原位计算,节省了存储空间。在Matrix上的实验结果表明,提出的向量化方法使三角矩阵乘法性能达到1053.7GFLOPS,效率为91.47%。     

一种基于FMA加速FFT计算的向量化方法

提出一种基于融合乘加指令加速FFT计算的向量化方法,通过变换FFT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DIT基2 FFT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,DIT基4 FFT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FFT的计算,取得高效的计算性能和效率。     

NCO相位截断对频域抗干扰性能影响分析

频域抗干扰易于工程实现、窄带干扰抑制性能好,是目前全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)抗干扰接收机中广泛采用的抗干扰算法。频域抗干扰接收机普遍采用数控振荡器(numerically controlled oscillator, NCO)生成本振信号。由于硬件约束,通常需要对NCO进行相位截断。而NCO相位截断是否合理对抗干扰性能影响较大。针对该问题,从NCO相位截断导致的本振杂散着手,从理论上分析其对混频和频域抗干扰环节的影响。在此基础上,给出一种NCO查找表地址位宽的理论计算模型,使得接收机的载噪比损耗接近无NCO相位截断的频域抗干扰接收机。仿真表明,抑制带宽大于100kHz、干信比小于80dBc的窄带干扰时,计算的NCO查找表地址位宽不超过10bit。无NCO相位截断的频域抗干扰接收机相比,采用NCO混频的抗干扰接收机的载噪比损耗最多增加0.6dB。     

等效载噪比评估全球导航卫星系统接收机误码率的适应性分析

等效载噪比是全球导航卫星系统接收机捕获、数据解调和跟踪性能的重要指标。近年来,研究人员取得大量以等效载噪比为指标的干扰影响分析研究成果,但鲜有等效载噪比适应性分析。为此,展开等效载噪比适应性研究。在推导单频干扰下接收机等效载噪比和误码率模型基础上,得出特定条件下等效载噪比评估数据解调性能失效的结论。同时,深入分析等效载噪比失效的机理,给出等效载噪比指标的适用条件。仿真实验验证了理论分析的正确性。     

GSVM:一种支持Gather/Scatter的向量存储器

宽单指令多数据流(Single Instruction Multiple Data, SIMD)架构数字信号处理器一般都能高效支持地址连续或等距跨步等规则应用的向量访存,但对于科学与工程计算中广泛存在的不规则应用的数据访存则带宽利用率往往较低,从而大幅降低了其整体运算能效。为了提高不规则应用的向量访存性能,基于某SIMD数字信号处理器的体系结构,设计了一种支持Gather/Scatter访存的向量存储器GSVM。通过设计与SIMD宽度相匹配的向量地址计算单元和合适深度的冲突缓冲器阵列,实现了Gather/Scatter指令向量地址计算、仲裁与缓存的全流水访存操作。实验结果表明,相比以前不支持Gather/Scatter访存的存储器,GSVM在增加22%的硬件代价基础上,基于稀疏矩阵向量乘的测试程序集获得了2～8的性能加速比。