多GPU并行可压缩流求解器及其性能分析

为实现可压缩流问题的大规模高效数值求解,开展基于图形处理单元（GPU）的并行计算研究。在NVIDIA GTX 1070上建立了基于消息传递接口+统一计算设备架构（MPI+CUDA）的多GPU并行可压缩流求解器,该求解器基于结构网格有限体积法,空间离散采用AUSM⁺UP格式。采用一维区域分解法对计算网格进行划分,使得各GPU之间达到负载平衡。针对超声速进气道算例,对算法单GPU并行性能和多GPU可扩展性能进行分析。数值结果显示,单GPU并行计算可以获得37~46倍的加速比,极大地提高了计算效率;4块GPU并行计算加速比从47倍增加到143倍,并行效率维持在70%以上,说明并行算法具有良好的可扩展性。     

基于UAV的空地协同任务卸载策略研究

随着各行业对大批量信息处理需求的增加,移动边缘计算（Mobile Edge Computing, MEC）技术应运而生。而在陆地障碍较多、MEC服务器搭载不便的情况下,研究了一种无人机（Unmanned Aerial Vehicle, UAV）中继辅助用户卸载任务到基站的场景。针对该场景,提出了一种基于博弈论的最优任务卸载方法,通过联合优化任务卸载比例和卸载策略使得系统时延最小化。由于这两个变量之间相互耦合,因此将原优化问题转化为两个子问题求解。首先,在确定策略的情况下,证明了系统时延最小值存在的条件,得到了用户的最优卸载比例闭合解。然后,将原优化问题转化为任务分配问题,并建立博弈论模型。在证明了该模型存在纳什均衡（Nash Equilibrium,NE）的前提下,经过多次迭代,求解得到基于时延最小的用户任务卸载策略集。仿真结果表明：上述方法有效降低了全局计算时延,在时效性上优于其他一些常见的卸载方法。     

并行计算性能可视化方法研究

分布式并行系统中,并行程序通常表现出比传统串行程序复杂得多的行为。影响并行程序性能的各种因素的交互作用,使得获得好的并行计算性能成为系统设计者和用户所面临的极大挑战。近年来的研究表明,并行程序的性能可视化方法和工具在帮助用户理解并行程序行为和优化性能等方面起到了很大的作用,成为各种并行性能分析优化工具不可缺少的一部分。本文较为系统全面地综述了并行计算性能可视化方法研究的发展状况,讨论了其面临的主要困难及可能的解决方法,并指出了未来的若干研究方向。     

背包问题的量子算法分析

对可用于密码体制设计的NP完全问题——背包问题,进行了量子算法分析.从复杂度理论角 度出发,讨论了如何用量子搜索算法加速背包问题等NP完全问题的求解.并从群论的角度与S hor的大数分解算法做了比较,讨论了影响算法速度一些因素.对量子算法的特性和前景做了展望.      

异常数据剔除的一种改进计算方法

批量异常数据的识别是数据处理中的大计算量问题。针对大型线性回归模型 ,在逐点剔除法的基础上 ,文章提出了异常点剔除的一种改进算法。该方法在提高批量异常数据识别效果的同时 ,还能大幅度降低它的计算量。     

天基边缘计算系统设计及关键技术

卫星具有覆盖范围广、抗灾害性强等特点,随着卫星研制与发射成本的不断降低,推动卫星与地面移动通信网络、物联网(IoT)、云计算中心深度融合,构建天地一体化网络和应用架构,已成为航天发展的重要方向。随着地面多用户、大数据量的接入,亟须开展卫星在轨数据处理技术相关研究,提升卫星的在轨服务能力和质量。本文提出了对卫星计算资源进行整合,构建天基边缘计算系统,并提出了天基边缘计算的3种资源管理策略和4种平台部署协同模式。此外,对天基边缘计算的优势和还需解决的关键技术进行了分析,并搭建了天基边缘计算原型系统,对不同计算卸载策略性能进行了分析。     

敏捷成像卫星调度的改进量子遗传算法

针对敏捷成像卫星调度问题中解空间大,选择任务的搜索空间和确定任务观测时间的搜索空间分别是离散域和连续域的难题。建立了多种决策变量混合的敏捷成像卫星调度模型,提出一种改进的量子遗传算法对其求解,改进的量子遗传算法采用二进制与实数杂合的编码方式,降低染色体的基因位编码数目,提高了搜索效率,有效适应了敏捷成像卫星调度问题中离散与连续混合的解空间;以杂合编码为基础,设计对应的观测函数将敏捷成像卫星调度问题的解映射到相位空间,从而将量子优化机制引入敏捷成像卫星调度问题中,利用量子遗传算法在相位空间搜索的特性解决敏捷成像卫星解空间大、解空间离散与连续并存的问题。最后,通过不同规模的仿真校验对算法的调度效果进行测试和分析。结果表明,所提改进的量子遗传算法在收敛速度和方案收益方面都有较好的表现,能够满足敏捷成像卫星调度的需要。     

飞机环境控制系统出口温度计算方法

为保证飞机座舱环境和设备舱电子设备正常工作,现代飞机大都采用高压除水空气循环制冷系统进行环境控制,针对系统出口温度这一重要参数,在给定条件下,通过定性、定量相结合的分析方法,推导出了飞机环境控制系统出口温度的计算公式,找出了系统出口温度与水分离器出口温度及涡轮膨胀比的关系,并对误差进行了分析,给出了修正方法,对飞机环境控制系统设计计算具有指导作用。     

计算机系统的时间服务研究与应用

网络化计算和分布式应用,对计算机系统的时间同步精度要求越来越高。本文从一个全新的角度详细讨论了计算机系统结构中的时间服务机制对网络时间同步所起的至关重要的作用,依据这些机制,结合计算机网络计算模式,提出了基于C/S计算模式和NC模式的时间同步算法模型,并给出了应用实例。     

现行刚性道面计算方法的局限性及其改进

介绍了中国民航现行机场水泥混凝土道面的设计计算方法。指出了道面应力计算方法的局限性。对现行飞机运行次数换算方法进行了详细分析,发现该方法具有不能实现不同飞机运行架次间等效疲劳换算的缺陷。针对这一问题,提出了根据等效疲劳原理确定道面面层厚度的计算方法。