用TMS32010实现FFT运算单元

为提高信号分析设备中 FFT 的运算速度,降低 FFT 运算单元的价格,采用 TMS32010数字信号处理器实现了高速度、低价格的 FFT 运算单元。处理1024点复数据 FFT 的时间为60ms,精度为84dB。该运算单元是一个完整的系统,可以单独运行,具有与不同主机接口和实现各种数字信号处理算法的灵活性。     

二维矢量基离散正弦变换─Ⅱ的快速算法

二维离散正弦变换（２ＤＤＳＴ）在数字图象处理中有重要应用。由于ＤＳＴ核的可分离性，２ＤＤＳＴ通常可用行列法由一维快速正弦变换（１ＤＦＳＴ）算法计算。将一维离散正弦变换－Ⅱ（１ＤＤＳＴ－Ⅱ）的快速递归算法推广到二维，提出了一种按频率抽取的２ｍ×２ｍ点矢量基二维离散正弦变换－Ⅱ的快速算法。该算法把Ｎ×Ｎ点ＤＳＴ－Ⅱ分解成四个×点ＤＳＴ－Ⅱ，重复进行这一过程直到最后分解成２×２点ＤＳＴ－Ⅱ。文中首先对１ＤＦＳＴ算法作了简单的代数推导；然后将该算法采用矢量基分解方式推广到二维，讨论了序列分解与Ｋｒｏｎｅｃｋｅｒ矩阵积两种表示方法，给出了信号流图；最后分析了计算复杂性，并与常用的行列法进行了比较。矢量基二维ＤＳＴ－Ⅱ的快速算法蝶形结构规则，数值稳定，与行列法相比，乘法运算量节省了２５％。     

基3FFT与FHT的新算法

本文首先提出了适合于N=3~m的按频率抽取快速Fourier变换(DIF FFT)与按时间抽取快速Fourier变换(DIT FFT)的新算法,分别导出了算法的一般公式,给出了信号流图,分析了计算复杂性。对于实序列的FFT算法也相应作了探讨,然后按照类似的方式提出了适合于N=3~m的按频率抽取快速Hartley变换(DIF FHT)与按时间抽取快速Hartley变换(DIT FHT)的新算法。最后将本文提出的基3FFT算法、基3FHT算法与其他基3算法进行了比较。结果表明,新算法不仅所需运算量少,优于其他基3算法,而且可进行原位计算,结构简单规则,易用硬件或软件实现。本文算法扩展了FFT算法与FHT算法的可适用范围。     

平面非规则曲线匹配的一个判定条件

在平面非规则曲线匹配问题中，扫描平面非规则曲线而可以得到一系列不连续的点，如何尽量准确地求取这些点的曲率是一个难题。把相邻3个不连续点看作一段圆弧上的3点，在此基础上提出了一种求取3点中中间插值点切线的斜率的一种算法，并把这个斜率用到三次Hermite插值曲线中．求取插值点的曲率，每个插值点的曲率由相邻的4个点决定。两条平面非规则曲线上时应点的曲率相等则这两条曲线匹配。最后用扫描碎纸片的几组数据进行了实验，实验结果表明该算法是可行的。     

全并行结构FFT的FPGA实现

提出了一种基于FPGA实现的全并行结构FFT设计方法,采用X IL INX公司最新器件V irtex II P ro,用硬件描述语言VHDL和图形输入相结合的方法,在ISE 6.1中完成设计的输入、综合、编译及布局布线,并用M od-e lS im和M atlab对设计作了联合仿真。结果表明,通过利用FPGA器件中大量的乘法器、逻辑单元及存储器等硬件资源,采用全并行加流水结构,可在一个时钟节拍内完成32点FFT运算的功能,设计最高运算速度可达11ns,可实现对高速A/D采样数据的实时处理。     

基于JAVA的改进型流量预测分析系统研究与设计

研究并提出了一种基于直接修正预测值来提高卡尔曼滤波精度的目标跟踪算法和一种可根据自动化系统4D轨迹预测计算飞行轨迹,确定每个点的预计飞越速度、高度和时间,实时修正区域内即将飞越航路报告点的所属扇区,实时更新各扇区未来航班流量的统计算法.依据所研究的算法,设计了一套基于JAVA的扇区流量预测分析系统.该系统集雷达目标的实...     

基于平均相关算法的北斗B2信号快速捕获

以最新公布的北斗B2频点卫星导 航信号为研究对象,针对捕获过程中采样点数过多,计算量大引起的软件接收机捕获速度慢 、不易于硬件实现的缺点,在对传统的并行码相位捕获算法的研究基础上,根据北斗B2信号 的特点提出了一种基于改进的平均相关算法的快速捕获方法。该算法通过平均采样将相关运 算的点数由11 428降至2 048,由于平均采样过程中,叠加的采样点数没有跨越符号位,因此 不会引起信号能量的损耗,采用了最大峰值和次大峰值的比值(Peak-to-peak radio, PPR) 对该算法的捕获性能进行量化分析。利用 仿真信号源对算法进行验证,实验结果表明,该算法和传统的捕获算法相比,两者捕获灵敏 度基本相同,但前者的运算量减少了近一半,而且2 048点快速傅里叶变换（Fast Fourier transform, FFT)比11 428点FFT更利于硬件实现,因此有助于满足软件接收机对实时性的要求。     

二维矢量基离散正弦变换—Ⅱ的快速算法

二维离散正弦变换在数学图象处理中有重要应用，由于ＤＳＴ核的可分离性，２Ｄ ＤＳＴ通常可用行列法由一维快速正弦变换算法计算。将一维离散正弦变换－Ⅱ的快速递归算法推广到二维，提出了一种按频率抽取的２＾ｍ×２＾ｍ点矢量基二维离散正弦变换－Ⅱ的快速算法，该算法把Ｎ×Ｎ点ＤＳＴ－Ⅱ分解成四个Ｎ／２×Ｎ／２点ＤＳＴ－Ⅱ，重复进行这一过程直到最后分解成２×２点ＤＳＴ－Ⅱ。文中首先对１Ｄ ＦＳＴ算法作了简单的代数     

特征结构配置法在输出反馈控制器设计中的应用

现代控制理论中的特征结构配置法(Eigenstructure Assignment),揭示了线性定常系统状态反馈控制规律的设计能力,并向设计者提供了充分的设计自由度。本文介绍了一种利用特征结构配置法进行输出反馈控制器设计的算法。当n阶r个输入m个输出的线性定常系统满足关系r+m>n时,运用该算法可以获得配置任意希望闭环特征值集合的线性输出反馈控制规律,并具有一定的特征结构配置自由度;对于不满足r+m>n的系统,利用积分器增广可以获得比Luenbetger状态估计器阶数低的动态输出反馈控制器,以实现闭环特征值任意配置。该算法容易用数字计算机编程实现。     

LaNbO4-MoSi2复合陶瓷的制备及力学性能

采用高温固相反应法合成了LaNbO4粉末,并通过热压法制备了LaNbO4-MoS i2复合陶瓷材料。通过扫描电镜、金相显微镜、X射线衍射仪进行试样显微组织结构和断裂特征分析,测试了其显微硬度、抗弯强度和断裂韧性等力学性能。实验结果表明:合成的LaNbO4粉末有少量未反应的La2O3剩余,固相反应前原料粉的高能球磨使得反应后LaNbO4结构由单斜相变成以四方相为主。LaNbO4-MoS i2复合试样与单相MoS i2相比,其晶粒明显细化,致密性提高,强度、硬度和断裂韧性均有较大提高。采用具有畴切换增韧特性的LaNbO4颗粒作为一种新的增强剂对MoS i2基陶瓷进行复合改性具有一定的研究价值。     

二维非结构网格生成及其数值模拟

提出一种二维非结构网格生成算法以及一种新的绕翼型的数值计算格式。首先,在Delaunay生成算法的框架下结合了阵面推进算法的优点,从覆盖整个计算区域的三角形着手,给出判断准则,由这些三角形的边直接生成新点,让新点与符合要求的三角形的边的两点相连构成三角形,这样生成的三角形网格具有较好的几何性质;其次,针对二维N0012翼型跨声速绕流问题提出了一种新的计算格式。通过建立插值模板的概念,在每一个模板上运用最小二乘和MUSCL思想相结合的办法针对初始变量构造线性插值多项式,改进了原有的权系数的计算准则,将各插值多项式通过加权平均得到在整个模板集上通用的插值多项式,从而构造出高阶的有限体积格式;最后,计算结果表明本文工作具有一定实际应用价值。     

双曲型守恒律的无振荡中心差分格式

讨论了双曲型守恒律的一类无振荡中心差分格式。Ｈ．Ｎｅｓｙａｈｕ和Ｅ．Ｔａｄｍｏｒ研究了以交错型ＬａｘＦｒｉｅｄｒｉｃｈ格式（ＬｘＦ）为模块的无振荡中心格式的构造与熵不等式。此类格式利用高阶的ＭＵＳＣＬ型插值替代一阶分片常数逼近,减少了ＬａｘＦｒｉｅｄｒｉｃｈ格式的过多数值粘性,建立了一维标量非线性双曲型守恒律的一类高分辨格式。讨论以非交错ＬａｘＦｒｉｅｄｒｉｃｈ格式为模块建立起的差分格式。证明了此格式具有二阶精度、ＴＶＤ性质并在一定条件下满足熵条件。     

基于三维非结构网格的连续伴随优化方法

基于非结构网格,采用Euler方程、连续伴随方法以及自由形面变形技术(Free-form deformation,FFD)结合序列二次规划(Sequential quadratic programming,SQP)优化算法,开发出了三维飞行器的气动外形优化代码。应用Fortran 90语言,动态存储数组和指针,节省了内存。采用Roe形式的二阶迎风格式和LU-SGS隐式时间离散格式求解连续伴随方程,同时采用一种新的参数化坐标求解方法,使得FFD技术更加鲁棒。和有限差分方法求得的梯度进行比较,验证了连续伴随方法所求梯度的正确性,实现了ONERA M6机翼的减阻优化,证明本文开发的优化代码能够实现三维气动外形的减阻优化。     

基于WENO-分段线性格式的旋翼流场数值模拟

为了降低二阶JST(Jameson-schmidt-turkel)格式导致的数值耗散,发展了一套适合于格心格式的基于加权本质无振荡(Weighted essentially non-oscillatory,WENO)-分段线性格式的旋翼流场数值模拟方法。采用运动嵌套网格方法生成围绕旋翼的网格系统,主控方程选择Navier-Stokes(N-S)方程。为了更加有效地对桨尖涡等流动细节进行捕捉,在笛卡尔背景网格上采用七阶Roe-WENO格式计算对流通量;在桨叶贴体非结构网格上采用二阶精度的Roe-分段线性格式计算对流通量。时间离散采用了高效的双时间隐式LU-SGS(Lower upper symmetric Gauss-Seidel)方法进行时间推进。最后,应用上述方法对悬停状态的C-T(Caradonna-tung)旋翼和Helishape 7A旋翼进行了数值模拟,将数值计算结果与实验数据进行了对比,计算值与实验值吻合较好;并将桨尖涡模拟效果与二阶JST格式的模拟效果进行了对比。对比结果表明:本文方法能有效对旋翼流场进行计算,且在相同计算条件下,WENO-分段线性格式能够更有效地捕捉旋翼涡流场的流动特性,表明在计算旋翼涡流场时WENO-分段线性格式相比传统二阶JST格式具有更低的数值耗散。     

陆基飞机改水上飞机气动特性研究

水上飞机是能够在水面上起飞、降落、停泊的特种飞机,已广泛应用在军、民各个领域。以Y12E型陆基飞机改水上飞机为例,通过CFD理论计算手段结合风洞试验,研究改装引起的气动特性变化,并针对气动特性变化制定补偿方案,以满足规范要求。本文对陆基飞机改装水上飞机具有一定的参考价值。     

高超声速马赫反射

通过实验和数值计算模拟了激波（马赫数７．６）绕４０度压缩拐角的流动。实验是在气动中心激波管中完成的，数值模拟采用了层流的Ｎ－Ｓ方程，对无粘项、粘性项和化学源项分别采用了迎风ＴＶＤ格式、中心差分格式和点隐式的方法进行差分离散，计算了平衡与非平衡条件下的马赫反射流动，其数值计算结果与实验结果符合甚好。     

轴对称短化喷管型面设计及流动分析

对最短长度喷管(MLN)设计方法进行了改进和优化,在喷管喉部扩张段实现了光滑过渡,采用特征线方法设计轴对称短化喷管型面。采用高阶、高分辨率WENO格式对设计的喷管进行流场数值模拟,结果表明:短长度喷管和喉部加圆弧过渡的短化喷管出口流场均匀,能够达到设计要求,经过圆弧过渡的喷管型面出口流场品质更好。     

高精度ENO格式的有效实现

基本无振荡（ＥＮＯ）有限差分格式是近几年出现的一类高精度差分格式,重构多项式的形成是ＥＮＯ格式构造的核心部分,一般均以网格平均值作为插值点。文中由通量值作为插值点,构造了一个简单的高精度格式,在求解高维欧拉方程时,较节省计算时间。引入三 阶ＴＶＤＲｎｇｅＫｕｔｔａ时间离散,就二维欧拉方程的激波反射与双马赫反射问题进行了数值试验,试验结果表明格式所具有的高精度和基本无振荡性质,能够满足实际计算的需要     

含化学反应流动的TVD格式及其在燃气射流中的应用

以Harten标准TVD格式为基础，结合固体火箭燃气射流的特点，以数学方法系统地推导了适合于高温、高压和高速流体流动的数值格式，给出了压力偏导数的合理计算公式；利用化学动力学知识，对火箭燃气射流流场中存在的多组分、含有限速率的化学反应问题进行了论述，阐明了化学反应质量源项的求解方法。以12组分9反应方程模型为例，利用编制的计算程序，对某火箭燃气自由射流流场进行了模拟。通过对结果的分析，肯定了数值格式的正确性。     

一类求解Hamilton-Jacobi方程的交错网格差分格式

Ｈａｍｉｌｔｏｎ－Ｊａｃｏｂｉ方程在控制论和微分对策中有广泛的应用,由于其表达形式与双曲守恒律方程极为相近,这有利于借助于求解双曲守恒律方程的差分格式来构造求解Ｈａｍｉｌｔｏｎ－Ｊａｃｏｂｉ方程的差分格式。文中将Ｈａｍｉｌｔｏｎ－Ｊａｃｏｂｉ方程变化为双曲守恒律方程,利用求解双曲守恒律方程的交错网格的Ｇａｕｓｓ型差分格式,构造了一类求解Ｈａｍｉｌｔｏｎ－Ｊａｃｏｂｉ方程的交错网格的Ｇａｕｓｓ型差分