联合作战中空间力量指挥体制方案的仿真评估

联合作战中空间力量指挥体制决定相应指挥体系的效能,有必要通过定理评估对指挥体制方案进行优选和优化,通过仿真评估方案的实体形式--联合作战中空间力量指挥体系的指挥效能来评估对应的指挥体制方案,基于指挥体系活动能力建立了指挥效能指标体系,提出了用于指挥体制方案评估的仿真系统设计方案.     

防空兵群指挥所配置方案优化分析

防空兵群指挥所配置是兵力部署的重要内容,它从根本上决定了指挥所的指挥效能和野战生存能力。多年来,指挥所的配置多是根据防空兵战斗的相关战术原则,由作战参谋提出数个配置方案,然后由指挥员做出决策。这种仅凭主观决策的做法与现代防空作战的要求不相适应。结合模糊多指标评判方法与优化理论,从发挥指挥效能与提高生存能力两个方面出发,对防空群指挥所的配置进行了分析,并建立了配置方案优化的模型,从根本上改变了指挥所配置完全依赖主观判断的做法。最后应用模型分析了一个实例。     

超音速外流与塞式喷管形成的干扰流场数值模拟

从考虑了k ε湍流模型和双组分气体模型的三维薄层近似NS方程出发 ,采用高效ENO差分格式 ,数值模拟了超音速空气外流与塞式喷管燃气形成的内外流干扰流场。部分计算结果与国外文献相比一致。在此基础上论证了应用计算流体力学开展塞式喷管研究的可行性。     

应用多GPU的可压缩湍流并行计算

利用CUDA Fortran语言发展了基于图形处理器(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-ωSST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107~125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%。     

步兵分队侦察模拟训练系统构建

针对步兵分队侦察训练存在地形受限、战斗情境失真、训练条件构设难等问题,本文在系统分析军事需求的基础上,采用软、硬结合的虚拟仿真技术对步兵分队侦察模拟训练系统框架、体系结构、物理结构、内外接口和应用模式进行了详细分析设计,并对关键技术进行了剖析,该系统方案设计已应用于步兵分队侦察模拟训练系统建设,并投入到院校教学训练中。实践表明,系统通过逼真的视、听一体化实现了高度沉浸式的训练,以现实地形和敌情的高度仿真与灵活组合,满足了步兵分队侦察技能训练对多样化战场环境、实战化目标设置的特殊要求,大大提升了步兵分队地形侦察、敌情侦察及综合对抗训练效益。     

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。     

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。     

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。     

火箭助飞鱼雷攻潜试验方案研究

为贴近实战完成火箭助飞鱼雷攻潜试验,针对目标指示信息设备选择、目标靶的选择、射击方式解算等几个试验方案设计关键点对试验方案设计进行了分析,建立了影响攻潜效果主要因素的仿真计算模型,并给出了仿真计算结果。经海上试验检验,方案设计合理可行。     

双二体几何切面法及天梯地月转移轨道分析

双二体模型是求解地月转移轨道的重要基础。与传统的采用月球影响球入口点经纬度的描述方式不同,本文提出一种基于飞行轨道面参数来描述地月转移轨道的双二体模型几何表达方式,结合一维非线性方程求根算法Brent算法和Lambert原理,将原始三维球面搜索算法降维成为二维圆上的搜索算法,可以高效求解地月转移轨道的形状参数。为避免重复计算,将转移轨道窗口计算的轨道多变量搜索问题解耦分解成两个子问题——转移轨道形状参数求解问题和转移轨道面空间定向问题,降低了问题的求解维度。形成两级并行计算算法,充分发挥多核计算机算力,加速计算过程。仿真结果表明,基于提出的并行圆锥曲线几何切面法,可以成功应用于计算天梯地月转移轨道分析。