三维非结构网格DSMC并行算法及应用研究

基于PC-CLUSTER机群并行体系结构与消息传递库MPI并行环境,研究了三维非结构网格DSMC并行算法。提出一类基于结构背景网格上的非结构网格动态分区策略,保证各子区域的分子数量大致相等,实现计算进程间的动态负载平衡。利用MPI库函数构造了两类符合DSMC并行原理的通讯法:单步通讯法与多步通讯法。采用单控制多数据流(SPMD)以及Master/Slave并行模式,设计了三维非结构网格DSMC整体并行算法。给出了跟踪模拟分子在四面体网格间迁移运动的详细计算过程。最后对全尺寸航天飞机高超声速绕流进行了并行模拟,验证并行算法的有效性。     

高超声速飞行器材料与结构气动热环境模拟方法及试验研究

文章介绍了自行研制的石英灯红外辐射式气动加热试验模拟系统以及使用该系统对高超声速飞行器材料与结构进行的高温热评价试验。本热试验系统可实现升温速率高至200 ℃/s的非线性热冲击过程的动态模拟;能够生成1.8 MW/m2热流密度的瞬态非线性热试验模拟环境;能将试验环境温度提高到1 500 ℃。在该热试验系统上完成了如下试验研究: 1）金属蜂窝板结构在高温950 ℃非线性热环境下的隔热性能评价试验和数值模拟;2）对SiC/SiC复合材料试件在1 300～1 500 ℃下的隔热性能评价试验;3）采用轴向非分段加热试验方式对圆柱型壳体结构（长2.1 m）内壁进行高温热环境试验。本试验系统在可控的非线性温升速率、高温高热流密度变化过程的动态模拟、热试验环境模拟的准确性以及非接触式全场高温变形测量等方面的研究成果达到了国际先进水平。     

月面重力模拟系统恒拉力绳索的动力学研究

月面巡视器在未来探月工程中有非常重要的作用.月球重力场是影响月面巡视器运动性能的重要环境因素,需要对其进行地面模拟试验.文章基于绳索悬挂建立月面重力模拟系统,其关键是对恒拉力绳索进行建模和动力学分析.通过将绳索离散化为一系列集中质量的弹簧阻尼结构,得到多刚体系统来代替连续的弹性系统,用数值计算方法来研究绳索系统的动力学参数(如刚度和阻尼)对月面重力模拟系统的影响,来优化月面重力模拟系统.     

氨电弧喷射推力器实验和数值研究

为了证实氨电弧喷射推力器良好的工作性能，对其进行了系统的实验和数值研究。在实验研究中建立了高真空实验系统、先进的小推力测量系统和恒定电流控制系统，在数值研究中采用二阶精度无波动、无自由参数的耗散差分格式(NND格式)数值求解耦合电磁源项的扩展N-S方程组。通过实验获得了不同结构尺寸的推力器不同工作条件下的工作性能，通过数值模拟给出了推力器的流场结构，预计了其推力、比冲和推进效率。研究结果表明，氨电弧喷射推力器工作性能良好，能够担负一定的空间应用任务。     

伪码测距抗干扰容限分析

统一考虑射频干扰对伪码测距系统中码环稳定性能和测距精度性能的影响,推导并定义了系统稳定性能容限和测距精度性能容限,综合这两个容限给出了一定测距精度指标约束下的测距抗干扰容限。同时,设计了容限参考因子以定量分析两个性能容限对测距抗干扰容限的影响,并给出了一定应用场景中的容限和参考因子的快速计算方法。本文还针对窄带干扰环境,给出了更加简捷的分析方法,并通过数值分析进行了具体说明。测距抗干扰容限的分析与设计,科学全面且简捷高效,能够有效指导伪码测距系统的结构参数设计与系统性能评估。     

高温超导滤波器在电磁抗干扰中的技术和应用

滤波器作为通信系统射频前端的关键部件,其性能举足轻重。在射电天文观测的频段,高温超导薄膜材料的表面电阻比普通金属材料低至少两个数量级，因此，采用高温超导材料能够设计并加工出性能卓越的射频滤波器。特别是射电天文望远镜对电磁抗干扰的实际需求越来越迫切,使得具有电磁抗干扰能力的陷波滤波器的研究备受关注。研究团队长期从事该领域的研究,并已取得一些研究成果。文章从不同谐振器结构类型以及频率特性等方面，介绍了研究团队在该领域的研究和设计工作，以及在射电天文电磁抗干扰中发挥的作用。     

组合发动机系统控制方程（1）

本文给出了一组能够描述各种组合发动机系统工作过程的通用方程组。在火箭运动的仿真计算时，此组方程是非常有用的。现已使用于弹道计算通用程序包ＴＣ系列中。从而使得通用程序包ＴＣ可以方便而准确地对各种类型的火箭与空间飞行器的弹道进行仿真。     

应用时变拓扑动态模型的星间网络性能测试系统设计

卫星星座的时变拓扑特性对星间网络性能测试系统提出了模拟时变拓扑结构的需求。文章提出一种星间网络性能测试系统,建立信号动态模型,针对时变拓扑结构设计星间多普勒及传输时延模拟功能,以满足被测卫星通信目标不断切换导致模拟测试系统需要不断切换发送信号的频率动态需求,以及此种频率动态条件下的星间网络性能测试需求。星间网络性能测试系统与卫星联试结果显示:卫星通过接收测试系统发出的频率动态模拟信号,能够按照理论频率动态条件完成稳定的星间测距,验证了频率动态模拟结果与理论结果的一致性,实现了频率动态条件下星间信号串扰及传输误帧2种故障模式的验证,因此可用于评估时变拓扑频率动态条件对星间网络协议传输的影响。     

雷达对抗训练模拟系统及其仿真建模技术

对现代武器装备及其作战使用进行仿真模拟是提高现代电子战作战能力的重要手段和途径。雷达对抗训练模拟系统是一种基于计算机仿真的训练模拟系统。本文介绍了该系统的组成、设计原理,并就系统仿真建模、电磁环境仿真及训练效果评估等问题作了分析和研究。     

伪码测距信号波形设计

在伪码再生测距中，码跟踪环的跟踪性能是决定测距精度的关键，而不同的码片波形对码跟踪环性能的影响存在差异。针对适合再生测距的码跟踪环，并且对波形限定相同带宽的条件下，对不同波形测距信号对码跟踪环跟踪性能的影响进行了分析和仿真，结果显示跟踪性能与不同波形下环路S曲线的特性相关。根据比较结果，提出了最佳的伪码测距信号波形，为实际工程中伪码波形的选用提供了依据。     

SIMD计算机并行程序性能评价模拟环境的研究与实现

航空、航天领域中有许多问题非常适合并且需要使用并行处理，尤其可以利用ＳＩＭＤ计算机，以提高处理速度，如流场计算，ＦＦＴ，矩阵运算等。但并行程序设计与串行程序设计相比较在实现上要更复杂。有许多影响并行程序效率的复杂因素需要通过实验进行研究，以不断优化算法。本文实现了一个在串行机上运行的适用于ＳＩＭＤ并行程序设计及性能评价的模拟环境—ＳＩＭＤＰ２（ＳＩＭＤＰｒｏｇｒａｍｍｉｎｇａｎｄＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｅｖａｌｕａｔｉｎｇｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ）。该系统为研究者提供了一个廉价而灵活的ＳＩＭＤ计算机的并行算法研究及性能评价的实验环境。在该环境下，用户可分析、优化并行算法及评价所定义的ＳＩＭＤ系统结构     

异步并行的分布式协同进化MDO算法研究

为满足分布式计算机网络环境下多学科并行设计优化协调的要求，研究了分布工协同进化MDO算法的网络异步并行实现，给出了异步并行的分布式同进化MDO算法。对导弹设计的计算实例，与单机上顺序执行的分布式协同进行MDO算法相比，异步并行的分布式协同进化MDO算法可有效缩短运行时间，而二者的收敛性能相当。算法基于CORBA/C 实现，灵活性、容错性好，便于在飞行器一体化设计环境中应用。     

使用GPU并行加速的星表检索算法

提出一种基于GPU的恒星检索并行算法,解决大视场下星表检索在仿真应用中效率不高的问题。首先使用经纬度分区法将星表划分为星区存储,然后在可快速查询的分区星表上,提出构造球面三角形法精确求出探测视场覆盖的星区,以有效减小搜索范围。最后,采用计算统一设备架构(CUDA)计算平台,将并行的视场内恒星检索过程放入GPU下进行并行加速。实验结果表明,与面向CPU的实现相比,所提算法获得数十倍的加速比,并且在大视场、宽星等域下将检索时间控制在毫秒级别,满足了实时仿真要求。     

一种DS-CDMA中多用户检测复杂度的解决方案

对于直扩码分多址(DS-CDMA)系统,多级并行干扰对消被认为是简单且很有效的一种方法,但是存在前级的不可靠对消损害系统性能且运算复杂度高的问题。文章提出一种简化结构的两级部分并行干扰对消器,利用最小误比特率准则求得最佳部分对消因子。这种最佳部分对消因子的两级部分并行干扰对消器不仅运算复杂度很低,而且仿真结果显示其性能很好。     

带有参考信号的直接序列扩频系统

扩频通信系统中码同步的精度及其电路的复杂程度直接影响系统的性能、体积和成本。采用发射参考信号法可以简化接收机端的码同步电路 ,从而大大减小遥控遥测系统及无线局域网中扩频接收机的体积和成本。本文给出了采用 MAXIM芯片组实现 UHF频段带有发射参考信号的直接序列扩频系统 ,并通过 System View软件进行了仿真 ,结果表明该方法可获得较好的通信性能 ,易于工程实现     

几种Turbo码交织器的性能分析

Turbo码的出现揭开了编码领域的新篇章。Turbo码中使用的交织器对码的性能有很大的影响。使用 Mat-lab工具 ,通过仿真比较了 Turbo码的几种交织器在不同交织深度时对 Turbo码性能的影响 ,说明 Turbo码交织器设计中的两个准则 ,并验证了这些准则的有效性。分析比较 SP交织器的性能 ,提出在交织器的设计中应将目标放在获得最好的性能上     

深空遥测系统中信道编码简述

由于深空信道的极低的信噪比,具有高增益的信道编码技术是深空遥测系统必不可少的环节。总结了深空通信领域中曾经使用的或可能使用的各种典型的信道编码包括卷积码、级联码、TURBO码和LDPC码方式,并对各种编译码方式的特点进行比较,给出其性能仿真。最后,对深空通信信道编码技术(包括TURBO接收机、LDPC码的应用以及编码调制技术)未来发展作展望。     

构建无线自组网仿真场景

计算机仿真是测试评估网络协议性能的基本技术，而无线自组网技术是一项新兴的热门无线网络技术。目前为止还没有文章对无线自组网计算机仿真技术进行综合介绍。因此，本文以构建易用合理的无线自组网仿真场景为目标，从仿真软件、仿真场景和移动模型这三个方面综合说明了构建无线自组网仿真场景的相关技术。本文对三种通用网络仿真软件NS-2，Glomosim和OPNET进行了分析比较，介绍了无线自组网研究中几种典型的仿真场景，最后介绍了常用的几个节点移动模型，分析了移动模型存在的问题及解决方法。本文对构建无线自组网仿真环境具有指导借鉴意义。     

图象处理并行算法分析及其实现

本文分析了图象处理中潜在的各种并行算法,给出了它们相应实现的并行结构,并阐述了评价这些算法的性能标准。这些研究对于并行图象处理机的发展是有益的。     

以Transputer为基础的数字仿真器

由于数字计算机的时序工作方式,在数字计算机上进行连续系统仿真,要做到实时,常常在频带上受到限制。以Transputer为基础的数字仿真器,采用了并行处理技术和超大规模集成电路相结合,使仿真速度大大提高。