并行处理双转子发动机实时仿真

本文介绍在多处理机系统上实现双转子涡喷发动机的实时仿真。主控机为 PC2 86微机 ;并行处理机由 4个阵元机组成 ,阵元机选用微信号处理器 TMS32 0 2 0 ;A/D、D/A作为半实物仿真试验的用户接口。对发动机气动热力学模型算法进行“分割”,将 Jacobi阵各列的元素分配在 4个阵元机上并行计算。实时仿真支持软件管理各阵元机上程序模块的同步执行及数据通讯。本实时仿真器已用于发动机数字控制系统的半实物仿真试验     

AP85多机系统软件结构

本文是在航空计算技术研究所阵列机组所研制的 AP85基础上的软件总结报告,文中系统总结了 AP85系统软件所具备的功能。实现技术要点以及实现经验,详细介绍了基础物理命令,阵列机支持软件,并行 FORTRAN 语言,多机调试软件以及高级语言动态调试软件等几方面内容,这些为在一个 MIMD 类型松散耦合的多机系统上开发系统软件提供了一定的参考经验。     

我所并行处理技术在发展中

本文对我所并行处理技术发展过程及目前达到的水平做一概述。重点介绍85年研制的外部型阵列机AP85系统、在研项目MPP型PAR95并行处理系统和全互连拓朴结构的专用并行机。     

一种基于最小流形长度的高精度线阵设计

 传统上以阵列孔径来比较各种线阵的测向性能,但这一指标没有考虑到阵元数目及阵列几何布局对阵列性能的影响。因子空间类算法需搜索阵列流形来进行测向,所以阵列流形对阵列性能有重要影响。阵列流形又是阵元数、阵列几何布局的函数,可通过阵列流形来研究阵元数、阵列几何布局与阵列测向性能的关系。在分析了线阵流形与线阵测向精度的关系的基础上,提出了一个基于线阵最小流形长度的指标来比较不同线阵的性能,该指标综合考虑了阵元数、阵列几何布局对阵列测向精度的影响。通过对此指标的讨论,给出了提高线阵测向精度的设计思路。对几个不同线阵的仿真证实了该指标的有效性,也验证了该设计思路的可行性。     

并行处理发动机/控制系统半实物仿真

以高速微信号处理器ＴＭＳ３２０Ｃ３０为阵元机,研制了８阵元总线并行处理计算机系统,建立了涡轴发动机非线性仿真模型,仿真模型在并行处理机上并行计算实现实时。该实时仿真器通过输入输出接口与涡轴发动机的实际控制系统进行连接,组成涡轴发动机／控制系统半实物闭环系统,并进行了稳态和动态仿真。     

二维嵌套混合MIMO相控阵雷达接收阵列设计

针对二维混合多输入多输出（MIMO）相控阵雷达发射阵列子阵分割带来的自由度损失问题,提出一种基于二维嵌套阵列的二维混合MIMO相控阵雷达接收阵列设计新方法。首先,给出一种由稀疏阵列和密集阵列构成的嵌套阵接收阵列的二维混合MIMO相控阵雷达信号模型;其次,通过对接收信号的协方差矩阵进行Khatri-Rao乘积处理,得到阵元位置差的差异阵列,形成接收阵元数目的虚拟扩展;最后,通过空间平滑处理进行波达方向估计。仿真实验表明,与传统二维混合MIMO相控阵雷达相比,所提方法在不增加实际阵元数目的情况下可以有效扩展虚拟阵元数目,提高雷达阵列自由度,进而提高二维混合MIMO相控阵雷达波达方向估计精度。     

阵列处理机的历史,现状及发展趋势(综述)

前言在对阵列处理机进行论述之前,我们要对即将论述到的阵列处理机下—个比较概括的定义,也就是说我们要讨论的阵列处理机是一个什么样的处理机呢?许多计算机专家曾对阵列机做过许多论述,也曾下过各种不同的定义,归纳起来有两点:第一,阵     

模型加力室大涡模拟的并行计算

采用基于MPI(消息传递库)的并行算法,在贴体网格下对带V形槽稳定器模型加力燃烧室紊流化学反应流场进行数值模拟,湍流模型采用k方程亚网格尺度模型,燃烧模型采用亚网格EBU模型,采用热通量辐射模型估算辐射通量。在程序设计中,采用动态内存分配、分区算法和多点重合交错网格系统,并行计算的结果与单机运行结果的对比表明计算结果是正确的,可以明显的提高运算效率,是解决复杂燃烧流动大规模数值模拟的有效手段。      

战术导弹绕流流场并行计算

本文采用求解NS方程的方法对战术导弹的流场进行了数值模拟.应用区域分割技术和拼接网格的并行策略,发展了一种适合于分布式存贮并行环境的隐式有限体积并行算法,在PVM并行环境下,对战术导弹绕流流场实现了单块网格多机并行计算和多块网格多机并行计算,通过负载平衡等方法得到了较高的加速比.计算结果表明并行计算结果与串行计算结果完全一致.     

面向流场计算的专用超级计算机体系结构研究

 本文在对流体力学等一类大型计算问题的并行计算模型进行分析的基础上,提出了一种可以实现大规模并行处理的专用超级计算机体系结构方案。该系统由一台宿主机和一个多计算机阵列组成一台个人超级计算机。利用专用性,减小复杂性,提高并行性是系统的主要特色。系统采用二维超环结构作为计算机结点之间的互连结构,反映了计算中数据交换的局部性特点,具有好的通信性能。每个计算机结点本身又采用流水线向量处理结构,从而将高层次的多机并行与低层次的向量处理相结合,实现了大规模的并行计算。本文讨论了系统的软、硬件结构并研究和评价了通信性能。     

湍流燃烧算例在多种CPU平台的模拟性能对比

新型燃烧室研发需要高精度数值模拟及大规模并行计算。几何高保真加上高精度的湍流模型、湍流燃烧模型和化学反应机理等,必需从各方面提升大规模并行计算效率。目前超算平台的浮点运算能力评测并不能完全代表湍流燃烧模拟的实际消耗,因此列举了各计算平台的Linpack测试分数进行参考,采用典型湍流火焰数值模拟对常用的CPU超算平台进行测试,检验并行计算效率,分析结果。湍流燃烧模拟采用自研AECSC软件,结构化网格,对比了Intel、AMD和国产CPU平台。结果表明,超算平台浮点数运算能力和湍流火焰模拟效率不一致,对同一算例的计算时间存在差异;国产超算平台表现优于参考的浮点算力;不同的求解过程有不同的加速比。     

长航时高精度惯导系统姿态阵的四种解算方法

高精度惯性导航系统是保证水下或水面运载体长时间安全航行及搭载的仪器设备正常工作的关键技术之一,姿态阵解算是其核心问题。通过分解姿态阵以及分别采用Euler角和四元数描述姿态参数,建立解算姿态阵的四种方法;分别对这四种方法中的姿态模型进行扰动,并研究相应线性化误差模型的精度及其影响因素;利用数值仿真法对四种姿态解算方法的结果及对应的线性化误差模型的精度进行了比较分析,结果表明:姿态阵解算分解法显著差别于整体法,采用Euler角或四元数描述姿态参数对姿态阵解算精度的影响不显著,分解法对应的线性化误差模型的精度优于整体法。     

对称平面稀疏阵列阵形优化方法研究

针对在固定阵元数目、最小阵元间距以及最大孔径条件下平面稀疏阵列阵形优化的问题,对阵元数目为256的平面稀疏阵列分别采用模拟退火算法和粒子群优化算法进行优化仿真,分析比较了模拟退火算法和粒子群算法在平面稀疏阵列阵形优化中的应用效果。仿真结果表明,经过模拟退火算法和粒子群优化算法优化后的平面稀疏阵列均能够抑制副瓣电平,并能够在一定的空域范围内实现波束扫描;相对于粒子群优化算法,模拟退化算法计算方法简单;在相同的迭代次数下,经模拟退火算法优化后的平面稀疏阵列比经粒子群算法优化后的平面稀疏阵列更能够有效地抑制副瓣。     

一种用于高分辨扇扫成像的MIMO阵列

为了提高扇扫成像系统的方位分辨率,设计了一种具有高方位分辨率的多输入多输出(MIMO)阵列。首先,建立了同时适用于窄带和宽带信号的MIMO阵列与虚拟阵列之间的等效模型。在分析匹配滤波输出成分的基础上,证明了当发射信号具有良好相关特性时,MIMO阵列的匹配滤波输出可等效为单输入多输出(SIMO)阵列上经过脉冲压缩后的回波。接着,根据这一等效关系,获得了与MIMO阵列等效的虚拟阵列中虚拟发射阵元与虚拟接收阵元坐标解析解。最后,在约束阵列物理尺寸为固定值的前提下,利用该解析解设计出一种由2个发射阵元和一条接收均匀线阵列(ULA)组成的MIMO阵列。理论推导和仿真结果表明:所设计的MIMO阵列可以在恒定的物理尺寸和虚拟阵列为均匀直线阵的前提下,获得优于其他MIMO阵列和SIMO阵列的方位分辨率。     

4×4单元面阵自适应天线系统的设计与实现

面阵系统所采用阵元数多,数据量大,对信号处理机的实时处理能力要求非常高。系统采用基于参考信号的LMS算法,收敛速度较快、运算量低．且易于硬件实现。系统平台采用目前流行的DSP＆FPGA架构,具有高速运算和处理能力,解决了面阵系统对实时处理机的苛刻要求。测试结果表明,系统能自适应地控制天线阵列方向图在用户信号方向产生高增益波束,在干扰信号方向产生较深零陷,并实现零误码率通信。     

三维分区对接网格Euler方程的并行数值模拟

本文根据CFD中分区对接网格的特点，应用基于工作站集群系统的MPI网络并行环境，实现了典型双三角翼模型亚声速绕流Euler方程的并行计算。文中对计算结果的收敛情况、耗时、加速比及效率等并行性能指标进行了讨论。结果表明，多域多机与单域单机的计算结果基本吻合；2节点并行效率达到88．21％，4节点并行效率达到78．99％。     

阵列旋转对功率倒置算法性能的影响分析

针对卫星导航抗干扰中,功率倒置算法下导航信号载噪比受干扰来波方向的影响,通过理论推导和数值计算的方法研究了天线阵列旋转与功率倒置算法抗干扰性能的关系。分析结果表明:天线阵列旋转会使功率倒置算法下的阵列增益在最大值和最小值之间呈现连续的、周期性的变化。相比固定天线阵不变的载噪比,阵列旋转能够使信号在一段时间内获得更大的载噪比,对于四阵元Y型阵列,阵列旋转理论上对载噪比的最大提升程度可以达到14dB左右。仿真结果验证了理论推导的正确性。     

基于非结构网格流场超大规模并行计算

大规模并行的计算流体力学已成为现代航空工业研发的核心手段之一。基于非结构混合网格和有限体积法,发展了适用于工业级复杂外形气动计算的并行流动数值模拟方法。文中首先介绍了紧致数值离散格式、基于Metis的分布式多核系统网格分区技术、并行边界虚拟单元技术和MPI并行实现等相关算法。采用网格量相对较小的旋成体构型绕流模型对比分析多核并行计算结果与单核计算结果以验证并行计算的正确性,比较了不同并行规模下并行效率和残差收敛情况。然后通过对上亿网格单元的运输机复杂构型绕流模拟,开展并行效率的测试,结果表明,本文方法并行加速性能高,直到多达18816核并行效率都保持在80%以上。     

阵列机在科学计算系统中的应用

在把阵列机用于科学计算环境时,要讨论的因素很多。本文的目的是通过对(?)客性设计思想、主机管理软件工作开销和实例系统的详细讨论阐明上述因素及其关系。     

裂缝行波线阵天线设计与实践

介绍了矩形波导宽边纵向裂缝行波阵列分析设计公式, 计入了裂缝单元关于波导内部与外部之间的互耦效应; 给出了裂缝单元在波导宽边中心线一侧排列和裂缝单元在矩形薄波导的宽边中心线交错排列的线阵的设计与实验结果; 详细讨论了阵列终端接匹配负载和短路状态下天线方向图和输入端匹配状态。理论数值计算与实验结果吻合