基于网络交通分配方法族谱的交通分配 一体化技术与工程应用

为满足交通规划、建设与管理等应用场景对交通分配多样化的需求，结合目前交通分配方 法族谱中的众多模型与方法，本文构建能够满足族谱中所有交通分配特征的一体化交通分配技 术框架，提出交通网络交通分配一体化技术体系，并将该体系嵌入交通分析平台软件“交运之星- TranStar”中。该技术体系包括：“模型关键参数”“交通阻抗函数”“交通网络交通分配基础模型与 快速算法”3部分模块组合的分析模型一体化；面向步行、自行车、机动车及公共交通等多模式交 通网络的分析对象一体化；针对城市土地开发，交通网络建设，交通管理控制，公共交通系统，以 及交通政策制定等应用场景一体化。选取南京市道路网络和公交网络进行实证分析。结果表 明，本文提出的交通分配一体化技术具有处理超万节点多模式交通网络的能力，对各类交通模 式、典型业务场景的分析结果可为城市交通系统规划、建设与管理提供决策支持。     

集装箱码头作业系统层次化、并行、异构与可重构计算模型

基于计算思维和计算透镜, 分析了集装箱码头的装卸作业与调度决策, 基于“并行计算”、“异构计算”和“可重构计算”提出了计算物流视角下的集装箱码头作业层次化、并行、异构与可重构计算模型; 将计算机科学领域中多种典型计算体系结构的设计思想和运作机制, 泛化、迁移、修正、融合和定制到集装箱码头作业系统中, 设计了面向此计算模型的混合调度策略, 提出了集装箱码头调度新的抽象计算模型与工程解决路径; 以某大型集装箱码头为实例, 基于集装箱码头作业层次化、并行、异构与可重构计算模型, 进行了物流广义计算自动化的设计与性能评估。研究结果表明: 采用计算模型能确定码头的集装箱吞吐量上限, 实例中约为码头年设计能力的2.75倍; 在满负荷情况下, 基于等待作业集装箱队列的负载均衡调度策略和基于等待作业船型的负载均衡调度策略均能将大型集装箱干线船舶物流广义计算任务延迟缩短约17 h; 在明显作业过载时, 前者能将物流广义计算任务延迟减少100~110 h, 后者能减少约120 h; 在满负荷和作业过载情况下, 2种策略均能缩短大型集装箱干线船舶物流广义计算访问存储时间1~2 h, 后者在作业过载情况下表现更佳; 2种策略都能很好地优先服务重点班轮集合, 且有各自对应的适用状况和调度重点, 码头管理者可根据具体情况选择适用。      

并行计算在船舶动力系统中的设计

在海上船舶航行中,其方位控制能力是整个船舶动力系统的关键,作用是利用自身的动力系统获得航行最大的前进动力。在航行过程中,由于船舶受到来自海浪、海风及海流不同方向的力矩作用力,其船舶动力系统中的方位控制器用来抵抗这些作用力。本文研究海浪、海风等力矩作用在航行船舶中的作用力数学模型,在此基础上,构造基于并行空间的船舶空位能力的计算规则,分析船舶在航行过程中的对抗力,并给出分析结果。     

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.     

基于遗传-神经网络的字符识别

设计并实现了一种基于遗传一神经网络的字符识别系统．遗传一神经网络算法综合了遗传算法的全局优化和神经网络的并行计算等特点，可克服遗传算法最终进化至最优解较慢和神经网络易陷入局部解的缺陷，具有较好的全局性和收敛速度．     

智能移动系统中大规模分布式车辆路径规划问题研究

本文针对智能交通和主动交通管理提出了一种适用于大规模交通分配和路径规划的分布式计算方法。讨论了通过信息传递接口(MPI)在多中央处理器(CPU)上并行计算实现的一系列研究需求和实现挑战;将基于时空事件的车辆路径规划模型应用于大规模的城市路网仿真;将原始车辆路径规划模型分解为一系列计算效率较高的子问题,大幅减少了仿真耗时和通信开销。通过将子问题分发到单独的分布式CPU上,使CPU可以同时执行其任务,并保证较好的负载平衡。重点分析了将所提出的方法应用于北京路网大规模路径规划,以及该方法在不同CPU核数下的计算效率。结果表明:所提出的并行计算方法可以显著减少计算耗时,并在512个计算节点上实现200倍以上的加速比。     

海量GPR检测数据负载均衡并行处理技术北大核心

探地雷达单机处理软件性能较低,难以满足较长里程或周期性检测的海量数据处理场景需求。针对这一问题,本文在集群模式下基于Hadoop平台的MapReduce并行计算框架,采用HDFS和MySQL的混合存储方法,对数据流进行细粒度切片,建立主从节点架构的动态调度模式,实现海量检测数据的负载均衡并行处理。在Linux系统搭建了1主+8从的Hadoop集群环境并对其进行了测试试验。结果表明:动态调度可使迭代算法达到负载均衡,高复杂度算法适用于并行处理,性能可提升100倍左右,加速比接近物理核数。     

并行计算求解运动船体上的甲板上浪问题

甲板上浪是危害海洋浮式结构物的重要因素.文章采用模型试验方法对一艘FPSO的甲板上浪现象进行了考察.结合模型试验的结果,采用大规模并行计算技术成功再现了甲板上浪这一非线性极强的物理现象,有效地克服了计算时间的限制.数值模拟中对与上浪密切相关的物理参数如水体流动,船体的运动,冲击载荷进行了记录.为了保证数值模拟的精确性,文中开展了网格试验和时间步长试验,得到了适合甲板上浪模拟的网格划分方案和时间步长.由数值模拟得到的上浪细节相当详尽,如由VOF方法进行液面捕捉得到的波浪沿船艏爬升、变形、最后冲击船艏结构物破碎的过程与试验相比很为接近.计算实践表明采用大规模并行计算是解决上浪等非线性问题的町靠的、高效的途径.     

基于动力松弛原理的地下隧道工程初始应力场计算方法研究

文章基于动力松弛法原理,研究了显式动力算法在对隧道工程进行初始应力场计算中的应用.通过与隐式算法的比较计算,指出该方法在并行计算环境下,无论在计算收敛性还是在对计算环境的依赖性等方面均有较大优势,特别适用于地下隧道工程等中、大规模计算模型的初始应力场计算.     

基于MATLAB的带自由表面粘性流场数值模拟

本文基于VOF方法并运用科学计算软件MATLAB,在统一笛卡尔网格中,利用有限差分离散求解不可压缩Navier-Stokes方程,模拟带自由表面的二维粘性流场并实现可视化,同时,通过MATLAB并行计算工具箱的运用,提高计算效率,缩短计算时间。利用该程序对二维溃坝过程进行模拟,验证了该程序的有效性和可靠性。