面向计算流体力学的图形处理器资源管理

针对求解计算流体力学过程中图形处理器资源利用率低的问题,提出面向计算流体力学的图形处理器资源优化管理方案。基于计算流体力学的算法特性和同时运行任务的执行特点,设计合理的调度方案。通过动态改变不同任务的启动规模和启动时间,在减少资源竞争的同时提高图形处理器资源的有效使用。实验结果表明:本文提出的资源管理方案相比基线方法在不同任务规模下的平均加速比达到 1.64,对图形处理器的硬件资源使用也有了显著的提升。     

并行规约与扫描原语在ReRAM架构上的性能优化

规约与扫描是并行计算中的核心原语,其并行加速至关重要。然而,冯·诺依曼体系结构下无法避免的数据移动使其面临“存储墙”等性能与功耗瓶颈。近来,基于ReRAM等非易失存储器的存算一体架构支持的原位计算可一步实现矩阵-向量乘,已在机器学习与图计算等应用中展现了巨大的潜力。提出面向忆阻器存算一体架构的规约与扫描的并行加速方法,重点阐述基于矩阵-向量乘运算的计算流程和在忆阻器架构上的映射方法,实现软硬件协同设计,降低功耗并提高性能。相比于GPU,所提规约与扫描原语可实现高达两个数量级的加速,平均加速比也可达到两个数量级。分段规约与扫描最大可达到五个(平均四个)数量级的加速,并将功耗降低79%。     

并联波浪补偿系统的鲁棒控制方法

研究了基于绳牵引并联机构的新型波浪补偿系统的鲁棒控制方法。将环境作用力和不可测参数从动力学方程中分离出来,看作系统干扰,然后根据李亚普诺夫稳定性理论推导了控制律。针对绳索冗余的情况,提出了一种基于交互投影的绳索张力分布算法。当存在张力分布的可行解时,该算法能够得到远离张力限制边缘的"安全"最优解;当不存在可行解时,该算法能够得到满足张力限制条件的最佳近似解。为了提高鲁棒控制的实用性,还研究了负载惯性参数辨识方法。仿真结果表明,以上理论与方法对于波浪补偿系统是非常有效的。     

弹载北斗抗干扰天线系统分析与设计

首先分析了弹载北斗导航系统接收机抗干扰天线系统的军事需求,确立了总体设计方案,然后详细分析了硬件平台方案选择和软件算法技术实现方案,并进行了相关的比较和仿真,得出了一些有益的结论。该结论可为研究和设计基于北斗导航的抗干扰天线系统提供有益的参考。     

可变速率调制器研究及其FPGA实现

提出了一种变速率调制系统的设计方法。基于现场可编程门阵列(FPGA),在硬件系统中实现了新方法。所设计的系统能够处理(13.5~300)Mbps连续变化的比特速率。通过将整个可变速率范围分成若干小段,分别经过不同倍数的采样滤波,保证了所有符号速率对应的数据能够被调制到数模转换芯片(DAC)处理范围内。给出了系统整体设计结构,分析了硬件实现时的难点,论述了并行采样滤波与并行载波生成等设计方法。硬件实现结果表明,所提出的设计方法能够实现对较宽范围内连续可变速率信号的调制。系统的易扩展性也保证了所设计结构能够处理更宽的变速率范围。     

使用局部色调映射匹配异源图像

色调映射是一种适用于亮度和对比度变化的快速图像匹配方法。由于异源图像间存在复杂的灰度变换关系,直接采用色调映射方法进行匹配的成功率通常难以满足应用需求。为了提高匹配成功率,本文提出基于子区弱切片变换的局部色调映射异源图像匹配方法。首先将实时图划分为不重叠的子区,对每个子区进行直方图均衡化和弱切片变换,通过局部色调映射计算子区与基准图的距离系数图。融合全部距离系数图得到图像匹配结果。实验结果表明,该方法匹配成功率高于现有的色调映射方法,且计算时间仅略高于现有方法,优于异源图像匹配中常用的互信息方法。     

基于局部色调映射的异源图像匹配方法

色调映射是一种适用于亮度和对比度变化的快速图像匹配方法。由于异源图像间存在复杂的灰度变换关系,直接采用色调映射方法进行匹配的成功率通常难以满足应用需求。为了提高匹配成功率,本文提出基于局部色调映射的异源图像匹配方法。首先将实时图划分为不重叠的子区,对每个子区进行直方图均衡化和弱切片变换,通过局部色调映射计算子区与基准图的距离系数图。融合全部距离系数图得到图像匹配结果。实验结果表明,该方法匹配成功率高于现有的色调映射方法,且计算时间仅略高于现有方法,优于异源图像匹配中常用的互信息方法。     

基于区域分割的光学显微结核杆菌图像分割算法*

为了提高结核杆菌目标的分割精度,本文提出了一种基于区域级的光学显微结核杆菌图像分割算法。首先,通过顶帽-底帽变换增强彩色图像对比度,然后融合图像局部特征和全局信息计算图像梯度,在此基础上利用分水岭算法实现对图像的初始分割;对分割区域采用相邻区域最大相似度准则进行合并,从而得到完整的目标区域;最后根据结核杆菌图像的特点,通过分析结核杆菌目标区域的颜色特性,采用多阈值分割的方法滤除区域中的杂质,实现对结核杆菌目标的分割。实验结果表明,本算法可以分割出目标对比度低以及饱和度过低的结核杆菌目标,并且对不同染色背景的图像均能取得较好的分割结果。     

北斗静止轨道卫星信号盲区快速并行解算方法

北斗系统静止轨道卫星信号盲区解算方法复杂,串行计算耗费时间长,须在并行环境下利用更多的计算资源进行北斗盲区的快速解算。在分析北斗盲区解算原理与算法并行特征基础上,提出动态盲区影响域的并行解算方法。以栅格单元为并行粒度进行任务划分,实现了北斗盲区的高效并行解算。运用全国范围59景数字高程模型数据,利用8进程进行盲区并行解算,耗费时间约为5小时。实验测试结果表明:算法的并行效率随着进程数的增加有所衰减,但稳定在96%以上。其程序中间件已集成应用于高性能地理信息平台,应用效果良好。     

基于GPU的SAR成像层次化并行处理研究

针对SAR成像处理具有的内在并行性,提出了一种基于GPU的SAR成像层次化并行处理方法。首先分析了SAR成像处理过程中信号的并行性,对任务进行了层次化分解与组合,设计了层次化并行的CS成像算法;然后通过CUDA编程将并行成像算法映射到CPU+GPUs系统平台上,实现了层次化并行成像处理;为了检验并行处理效果,采用原始数据进行了SAR成像处理实验。实验结果表明,在几乎没有损失图像质量的情况下,层次化并行处理获得了较高的加速比。