C2组织指挥控制关系的形式化描述*

针对C2组织的指挥控制关系目前还缺少很好地形式化描述方法,其量化研究比较困难,从C2组织的实体及实体之间的关系出发,形式化描述C2组织指挥(纵向)关系、横向关系、资源配置关系、执行关系等四种关系,最终构建出一个指挥控制关系网,为运用复杂网络理论以及图论等方法对指挥控制关系的量化分析研究提供基础。     

枪械产品故障树的模糊分析

事件发生概率的获取是故障树分析(FTA)中的重要环节,然而在一些故障发生频率很低的场合,要获得大量的故障数据几乎是不可能的,传统的故障树分析把事件发生的概率处理成精确值,忽略了数据的不完备性及环境的模糊性.针对这一问题,在枪械产品的可靠性研究中提出了模糊故障树分析方法,将现有统计数据和工程技术人员的经验结合起来,在容许误差范围内,求解出了事件发生概率的取值空间,使结果更接近实际情况.     

定位定向导航系统轴角/数字转换的设计

介绍自行火炮定位定向导航系统中一种实现轴角-数字转换的设计方案。叙述了多极旋转变压器和旋转变压器/数字转换器AD2S80A的特点、工作原理及其粗精结合方法,给出了基于嵌入式计算机PC/104与AD2S80A芯片实现轴角-数字转换的接口电路与工作时序图,以寻北仪的转位控制为例,说明了该转换方法在自行火炮定位定向导航系统中的具体应用。     

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%。     

Chance‐constrained multi‐terminal network design problems

We consider a reliable network design problem under uncertain edge failures. Our goal is to select a minimum‐cost subset of edges in the network to connect multiple terminals together with high probability. This problem can be seen as a stochastic variant of the Steiner tree problem. We propose two scenario‐based Steiner cut formulations, study the strength of the proposed valid inequalities, and develop a branch‐and‐cut solution method. We also propose an LP‐based separation for the scenario‐based directed Steiner cut inequalities using Benders feasibility cuts, leveraging the success of the directed Steiner cuts for the deterministic Steiner tree problem. In our computational study, we test our branch‐and‐cut method on instances adapted from graphs in SteinLib Testdata Library with up to 100 nodes, 200 edges, and 17 terminals. The performance of our branch‐and‐cut method demonstrates the strength of the scenario‐based formulations and the benefit from adding the additional valid inequalities that we propose. © 2015 Wiley Periodicals, Inc. Naval Research Logistics 62: 321–334, 2015     

矢量多边形并行栅格化数据划分方法

针对多边形并行栅格化中的负载不均衡问题提出一种新的数据划分方法,主要包括:迭代计算划分线的位置,在每次迭代中保证分块间的计算量大致均衡,完成数据划分、实现负载均衡;提出基于二叉树的划分结果融合策略,以解决跨边界多边形的融合问题。在多核CPU环境下实现并行算法,选用多个典型土地利用现状数据集进行测试。结果表明:针对不同类型多边形数据集,所提方法较传统方法可获得更高的并行加速比和更好的负载均衡;针对大数据量数据集,以多边形节点数为度量标准可更精确地估算分块计算量,从而更好地实现负载均衡。     

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。     

GPU上高光谱快速ICA降维并行算法

高光谱影像降维快速独立成分分析过程包含大规模矩阵运算和大量迭代计算。通过分析算法热点,设计协方差矩阵计算、白化处理、ICA迭代和IC变换等关键热点的图像处理单元映射方案,提出并实现一种G-Fast ICA并行算法,并基于GPU架构研究算法优化策略。实验结果显示:在处理高光谱影像降维时,CPU/GPU异构系统能获得比CPU更高效的性能,G-Fast ICA算法比串行最高可获得72倍加速比,比16核CPU并行处理快4~6.5倍。     

小子样下火炮连发密集度的分析与评估

针对火炮连发模式下射弹散布不完全服从正态分布,而缺乏有效密集度估计方法的问题,提出了基于二维云模型和蒙特卡罗方法相结合的火炮连发密集度估计新方法。首先应用蒙特卡罗抽样解决火炮射击样本量少的问题,然后应用二维逆向云算法对火炮射击结果进行密集度估计,最后用二维正向云发生器模拟生成新的射弹散布数据,进而直观地看出弹点分布情况。实例分析表明,该方法更符合火炮连发射弹散布真实情形,分析结果更准确可靠,从而为基地火炮连发密集度试验数据分析与评估提供了一种有效的方法。     

高陡度非球面磨削亚表面损伤深度规律

具有高陡度非球面特性的光学元件可以明显改善光学系统的空气动力学性能,从而提升和优化系统综合性能。磨削加工方法可以作为此类元件的前期加工工序,而磨削难免会造成零件的亚表面损伤,且在这种高陡度非球面磨削加工中磨削参数是实时变化的,造成整个工件亚表面损伤深度不一致。针对这种情况,建立亚表面损伤预测模型,并结合半球形砂轮磨削的特点,通过理论计算预测非球面磨削亚表面损伤深度分布规律。在此基础上,以热压多晶氟化镁平面为对象进行模拟参数实验,通过磁流变抛斑点法得到各组参数下亚表面损伤深度情况,结果显示损伤深度范围在12.79μm~20.96μm之间,且沿试件半径方向由内向外呈增大趋势,结果与预测模型相吻合。