基于CUDA的雷达线性调频信号脉冲压缩实现

利用图形处理器（GPU）作为雷达仿真平台,采用统一计算设备架构（CUDA）技术,实现雷达线性调频信号脉冲压缩算法,并与CPU算法进行比较。实验结果表明利用CUDA技术实现的脉冲压缩算法取得了比CPU算法明显较高的运算效率。     

基于CUDA的散货船稳性并行计算

为提高散货船配载仪中船舶稳性计算速度,通过使用CUDA(Compute Unified Device Architecture)对稳性计算过程进行并行加速。首先基于CGAL(Computational Geometry Algorithms Library)中的切片模块按肋位纵向切割船体型表面,得到每个肋位处横剖面型值数据;然后对横剖面型值数据进行等距偏移模拟板厚,得到各肋位处的外板数据;然后将外板数据发往GPU;在GPU中通过水线面和外板数据求解并行计算雅克比矩阵系数;最后将雅可比矩阵系数传回CPU,求解稳性方程组。     

基于CUDA的散货船稳性并行计算

为提高散货船配载仪中船舶稳性计算速度,通过使用CUDA(Compute Unified Device Architecture)对稳性计算过程进行并行加速.首先基于CGAL(Computational Geometry Algorithms Library)中的切片模块按肋位纵向切割船体型表面,得到每个肋位处横剖面型值数据;然后对横剖面型值数据进行等距偏移模拟板厚,得到各肋位处的外板数据;然后将外板数据发往GPU;在GPU中通过水线面和外板数据求解并行计算雅克比矩阵系数;最后将雅可比矩阵系数传回CPU,求解稳性方程组.     

基于GPU的MVDR波束形成算法并行实现方法

针对MVDR波束形成算法的高效GPU并行实现问题,在探讨了MVDR算法原理、数值算法及计算热点的基础上,结合GPU体系架构和CUDA程序设计,对MVDR算法中计算量最大的方位谱求解等部分进行CUDA并行化设计与实现,给出了并行算法的任务线程划分、存储映射策略,设计实现了GPU与CPU协同计算.并将GPU-MVDR并行程序与CPU-MVDR并行程序、串行程序进行对比.结果表明:GPU-MVDR并行算法在阵元数目和频点数目较大的情况下,能极大减少计算时间,提高效率.     

基于GPU高性能计算的AIS大数据分析应用研究

AIS作为目前航行船舶应用最为普及的导助航系统，针对AIS大数据进行分析无疑是航运数据研究的重要方向。然而基于传统的CPU大数据计算，存在着效率低下的缺陷，使得AIS大数据应用受限。近年来，GPU图形处理技术因其强大的并行计算能力和较为低廉的价格优势，在大数据计算领域得到了快速推广。本文研究基于GPU替代CPU对AIS大数据进行计算，从而实现AIS大数据的高效能应用。     

基于GPU的SAS成像算法并行实现研究

针对合成孔径声纳（SAS）成像过程运算量大,处理时间长,难以满足实时成像要求的问题,论文提出了采用GPU实现SAS成像算法并行处理,并对距离多普勒成像算法（RDA）进行了并行化处理方法研究。仿真实验结果表明：基于CUDA的SAS并行成像算法极大提高了计算效率,并在保持成像结果精度的同时,满足了SAS实时成像的要求。     

基于GPU并行的液货船破损浮态计算

为了提高液货船破损浮态计算性能,提出一种基于图形处理器(graphics processing unit,GPU)的船舶破损浮态并行计算方法。通过对船舶三维模型切片,然后对所有切割肋位横截面做等距偏移和简化,得到船舶外壳和破损舱室的外板离线数据。在GPU中进行船舶外壳、破损舱室和水线面的求交计算。然后对雅可比矩阵系数分类进行并行计算,将计算得出的雅可比系数送回中央处理器(center processing unit,CPU)中求解船舶破损浮态方程。通过计算两种载况下的破损组合,与直接使用CPU计算相比,在保证计算精度的前提下,计算速度可提高9～14倍,有效提高了液货船破损浮态浮态计算的实时性。     

面向众核处理器的水动力学CFD并行计算探索

异构众核已成为超级计算机架构的发展趋势,而如何有效利用众核处理器的计算能力,是当前CFD界的一项重大挑战.该文面向异构众核处理器,基于自主开发代码,开展水动力学CFD并行计算探索研究.首先分析异构众核给CFD并行计算带来的挑战;针对国产申威26010处理器,对SIMPLE算法和人工压缩算法设计众核并行方案,并通过二维方腔驱动流算例,对计算结果和众核加速效果进行验证和测试;然后,针对SIMPLE算法热点分散的特点,采用循环融合的方法对其计算流程进行优化.研究结果表明:SIMPLE算法和人工压缩算法分别获得11倍和24倍的最高加速.该项研究工作,初步展现了众核处理器在水动力学CFD并行计算中的应用潜力.     

基于GPU加速的雷达信号处理并行技术

软件雷达实现的瓶颈问题之一是信号的实时处理。为提高软件雷达信号处理的实时性,利用图形处理器(GPU)的并行运算能力进行雷达信号处理的硬件加速。设计雷达信号处理在CPU-GPU系统中的执行策略。针对GPU并行计算特点对雷达信号处理算法进行优化。实验结果表明,通过与同期中央处理器(CPU)运算平台比较,GPU运算可实现20倍以上的加速比,并且可以实时完成雷达信号处理的整个流程,体现出良好的工程价值与应用前景。     

格子Boltzmann方程模拟高雷诺数三维方腔流

为分析方腔流内部流场的特性和验证格子Boltzmann方法模拟湍流的能力,应用标准Smagorinsky涡粘性模型与多松弛时间格子Boltzmann方程(Multiple Relaxation Time Lattice Boltzmann Equation,MRT-LBE)组合对高雷诺数(Re=10 000)三维方腔流进行数值研究,计算了时间平均量,如速度,均方根速度、雷诺应力以及中心断面(y=W/2)处的流线等高线。模拟结果与已有实验和数值模型结果比较可知,MRT-LBE能够精准地计算剪切驱动方腔内流场的变化。另外,将基于图形处理(graphic processor unit,GPU)的计算统一设备架构(Compute Unified Device Architecture,CUDA)并行技术引入到基于MRT-LBE的Smagorinsky模型以提高计算效率,计算效率提高达200倍。     

基于ALE的矿粉货物液化晃荡问题并行数值模拟

含水量较高的矿粉货物在海上运输过程中易出现液化,形成自由表面并使晃荡现象加剧,严重威胁船舶运输安全。针对船载液化矿粉晃动和舱壁冲击问题,采用ALE有限元方法对其进行了细致建模和计算模拟,从三维角度考察了在船舱一定装载率和运动状态下液化矿粉的晃荡现象和特性;同时,借助不同仿真软件,对计算结果的合理性和准确性进行了相互比对和分析。模型求解借助了高性能计算资源,以解决问题求解时间长和多组计算工况带来的大规模计算需求;结合所建计算模型特点和流固耦合特性,研究了多核环境下两种不同区域分解策略和实现方式,通过并行计算性能数据比较分析,以探求更为合理的并行加速策略。     

基于显式有限元方法的二维楔形刚体入水砰击载荷并行计算预报

局部砰击载荷是在船舶首部结构设计时重点关注的问题。文章基于显式有限元方法,选用任意拉格朗日—欧拉算法(ALE),针对某30°二维楔形刚体入水砰击问题,开展了数值预报工作。针对模型网格密度开展了收敛性分析。数值预报的加速度、砰击压力等时域结果与已公开发表的模型实验的结果进行了比较,吻合非常好。鉴于在微机上数值计算时间比较长的问题,文中探讨了并行计算技术在模拟中的应用。     

一种高可用集群的系统管理技术

在并行和分布式计算环境中,随着系统规模的增长,系统出错的概率大大增加。为提高集群系统的可靠性和可用性,采用对称式Active/Active高可用模型的原理和组通信工具,实现了一种增强头节点作业服务可用性的高可用管理方案;针对并行计算环境的特点,利用LAM/Migration检查点迁移技术,实现了集群系统中计算节点的故障自探测、任务自恢复功能。     

基于GPU的海底混响信号快速仿真方法研究

在计算海底混响信号时,根据混响产生的物理机理,以射线声学为基础,用 Lambert散射定律计算海底反向散射强度,采用单元散射模型建立海底混响信号模型。利用 GPU相比于 CPU具有更高的浮点运算能力和内存带宽的特点,采用 GPU进行计算海底混响信号。通过对仿真混响信号的处理分析,在散射点较少时,混响信号包络更接近于 K分布,而随着散射点的增多,混响信号的包络接近于瑞利分布。符合混响信号的一般统计特性。该方法能快速仿真出混响信号,达到高效的目的,为以后混响信号的实时演示验证提供一条可供选择的途径。     

多传感器数据融合并行处理方法研究

首先介绍了多传感器数据融合并行技术发展现状,分析了影响多传感器数据融合处理并行化的主要难点,在此基础上提出了一种基于数据空间独立划分的并行数据融合理论框架,并基于该框架给出了一种数据空间的近邻聚类非规则区域＂软＂划分方法,将融合计算自适应地分解成多个独立子任务,均衡地分发到各计算节点自治计算。该方法能较好克服并行数据融合中数据耦合、共享同步等技术问题,提升数据和计算空间并行度,具有良好的并行扩展性。试验结果表明了所提出方法的有效性。     

网格计算在电力系统的应用

网格（Grid）是近年来国际上兴起的一种重要信息技术，研究热点。从网格的发展现状、基本概念、结构和特点等出发，根据我国电力系统目前的实际情况，展望网格技术在电力系统中的可能应用。最后，根据满足互联需求的电力网格的基本特征和电力系统自身的特点，提出满足要求的网格模式。     

长河段二维水沙数学模型研究及应用*

为了适应长江长河段系统治理技术的需要,对TK-2DC软件水沙计算核心部分进行了并行程序开发,将并行计算技术应用到长河段水沙数学模型中,大大提高了长河段水沙模拟计算效率及模型计算的时效性。建立了长江中游沙市—监利、戴家洲—牯牛沙及长江下游安庆—南京长河段平面二维水沙数学模型,对航道整治工程效果进行了模拟预测。