一种基于敏捷集群计算系统的并行GMRES方法

随着通信系统和人工智能的飞速发展,以智慧城市、智慧工厂和智能制造等为代表的多种新型应用场景不断涌现,使得通信、感知和计算等系统的一体化成为技术发展的新趋势。人工智能新型应用场景对大规模高效敏捷计算提出了新的要求,基于敏捷集群计算系统,提出了一种并行广义最小残差(Generalized Minimal Residual, GMRES)方法,主要通过并行矩阵向量乘法和并行高瘦矩阵QR(Tall and Skinny QR,TSQR)分解实现Krylov子空间的高效并行构造,充分利用集群计算系统的计算和通信性能,实现大规模线性方程组Ax=b的快速求解,其中A为一个n×n的矩阵,在工程实践中,n可达数十万甚至百万规模。通过求解二维泊松方程的有限元离散得到的刚度方程,验证了算法的有效性。

一种FPGA集群轻量级深度学习计算架构设计及实现

传感器技术的发展带来了边缘、端设备功能的迅速迭代升级,也带来了战场前端的数据量成倍增长。针对边缘、端设备数据量的急剧增长和芯片计算处理能力的矛盾,结合Map/Reduce框架,提出了一种基于现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)计算集群资源的深度学习架构,能够实现多个深度学习算法的并行快捷部署和应用。该轻量级深度学习计算架构同时满足军事应用对“端”的智能处理能力提出的新要求,即不仅局限于数据采集和智能的应用,还必须具备分布式并行智能实时计算的能力。该FPGA集群轻量级深度学习计算框架部署不同类型算法容易,实时性高(ms级任务响应),可扩展性好,在多种类异构传感器、大场景大数据吞吐量的军事场景及森林防火等民用场景有广泛的应用前景。

“雨燕”敏捷智能计算系统及应用研究

针对部分工业所处恶劣边缘环境往往缺乏充足的计算存储和网络资源,但又具有典型的超实时毫秒级数据密集型应用场景需求,从总体架构、软硬件组成、关键技术3个方面介绍了基于敏捷智能计算技术的“雨燕”系统。该系统已在风电设备中得到验证性应用,提升了用户优化风机运维检测能力,减少停机损失,降低运维成本,同时展望了依托敏捷智能集群计算技术实现从单体风机智能运维到大规模风场智能运营的智慧风电应用前景。

航电电源板层间CAF短路失效机理及退化时间分析

目的掌握CAF失效机理MTTF分析方法,以便于在实际案例中实施工程优化决策,从而降低故障危害风险和寿命周期总费用。方法以某航电电源母板CAF失效为例,基于CAF失效机理的物理化学变化时间特性模型算法,建立电压、介质间距和MTTF变化关系,以辅助工程优化决策。结果基于仿真计算数据,形成对特定范围产品的改进和处置决策,从而限制失效危害风险的进一步扩散,降低了产品生命周期维护费用,并提升了客户满意度。结论掌握装备常见失效机理和采取适宜的应对措施,是持续改进装备可用性、可靠性和环境适应性的必要条件。

基于云模型的基本概率赋值生成方法及应用

针对证据理论应用中基本概率赋值(BPA)生成模型难以确定问题,该文提出一种基于云模型的BPA生成方法。首先基于样本属性的正态云模型构建单子集命题的BPA模型函数,并将复合子集的模型函数表示为高斯函数乘积融合。其次提出一种根据测试样本动态度量属性权重的方法来兼顾信息源的可靠性。最后,用属性权重修正模型函数输出的结果得到BPA。鸢尾花等数据集分类识别实验表明,该方法识别准确性高,且适用于样本较少的情况。

基于多核DSP的矢量高效QR分解技术

以多核数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)作为计算节点的多核DSP集群系统成为一大发展趋势。当前阶段,由于多核DSP内核硬件资源利用不充分与访存带宽限制,峰值性能与实际性能间存在鸿沟。基于C66x内核丰富的指令集架构以及运算指令编排原则,结合编译器提供的汇编信息,设计并优化了QR分解算法,在充分挖掘DSP单核性能极致的同时减少了矩阵分解的计算时间。根据掌握的优化技术,设计并实现基于多核DSP集群系统的大规模并行QR分解模型,并在分布式计算框架上完成了分解任务。分析结果表明,优化后的QR分解计算效率以及C66x单核硬件资源使用率均提升了二十余倍,随着待分解矩阵规模的成倍增加,多核DSP集群相比于单核的计算性能提升也愈加明显。

复杂电子系统的环境应力筛选方法研究及实践

环境应力筛选(Environment Sterss Screening,ESS)是为减少早期故障,对产品施加规定的环境应力,以发现和剔除制造过程中的不良零件、元器件和工艺缺陷的一种工序和方法,是实现产品质量和可靠性要求的重要途径。仅基于国家军用标准《电子产品环境应力筛选方法》的统一筛选方法已越来越难以达到充分暴露早期缺陷的目的,因此针对复杂电子系统特点,在《电子产品环境应力筛选方法》的基础上,提出了一种系统级的环境应力筛选方法,介绍了产品筛选层级、参数、应力等要素的确定原则,研究了系统筛选效果的评估方法,并面向某复杂电子系统开展了工作方法的探索与实践。

基于周期截断数据矩阵奇异值分解的干扰抑制技术

针对现有适用于单天线接收机的干扰抑制技术难以为周期调频(PFM)干扰和卫星导航信号提供足够分离度,导致消除干扰成分时卫星导航信号损伤较大的问题,该文提出一种基于周期截断数据矩阵奇异值分解的干扰抑制方法。利用调频干扰信号的周期性把分散在较大带宽的能量集中到重排数据中几个甚至单个频点;进而采用奇异值分解(SVD)将干扰与期望信号映射进不同的投影子空间以消除干扰成分。仿真结果表明该方法可以降低在剔除干扰时卫星导航信号损失,提升卫星导航接收机对抗宽带周期调频干扰的能力。

基于时延扩展的主动测高算法

无线电高度计能给飞行平台提供精确的高度信息,不仅能保证平台平稳、安全飞行,还能便于定位处理。常见的测高方法采用提取回波前沿的方法来测高,不仅精确度不高,回波信号也利用不全。在主动测高的模型下,采用宽波束照射到地面,信号经地面反射后到达接收机,由于地面照射圆具有一定的面积,将地面划分成多个等距离环。在波束指向存在偏角时,提出了时延扩展的测高方法,讨论偏角对测高结果的影响。利用面目标的时延扩展对波束偏角进行判定和估计,并测量偏角,进而得到高度测量值。即利用最短回波时延和最长回波时延测量波束偏角和平台高度。通过仿真验证了该算法比传统算法具有更高的测高精度。

星地空分复用高通量数据传输技术

未来卫星互联网对星地之间通信速率提出了更高的要求,但当前星地单通道传输模式存在着很多限制,很难进一步提高传输速率,这种限制主要包括频率资源、器件能力、计算能力等。针对资源受限情况下,卫星互联网等新型应用对星地高通量数据传输的需求,提出一种空分复用星地高通量数据传输解决方案,给出了系统总体架构、帧结构、空间解复用及信道均衡方法等,估算了所需计算资源,在频率资源、器件能力受限情况下,可方便实现40 Gbit/s及以上的高通量传输速率。

联合调频率拐点与FrFT的多分量LFM干扰抑制方法

针对单天线卫星导航接收机在抑制多分量线性调频(LFM)干扰过程中信噪比损失较大的问题,提出了一种联合调频率拐点信息与分数阶傅里叶变换(FrFT)的多分量LFM干扰抑制方法。首先,分析LFM干扰信号时域差分数据的模值在单周期内的单调性和周期起止点的非连续性;然后,采用奇异值分解(SVD)对差分结果进行重构以估计干扰调频率拐点区间;进而,选取干扰单个周期中心区域进行FrFT最优阶数搜索与噪声能量估计;最后,在分数阶傅里叶域剔除干扰成分并在时域去除残余干扰。实验结果表明:所提方法能够在干噪比大于10 dB时提升输出信干噪比与捕获效果。