基于空间域分解的交通网络仿真并行化方法

为了提高交通网络微观仿真的速度,节省仿真运算时间,将并行计算技术应用于微观交通仿真中,建立了交通网络并行仿真模型并在工作站集群上实现.模型中采用了基于空间域分解的并行方法,该方法可以将不同地理位置的交通子网分配到集群中的每台结点机进行仿真运算.通过在5个不同规模路网上的并行仿真实验,对提出的交通并行仿真模型进行了测试.实验结果表明,该并行仿真模型可大大减少交通网络仿真计算时间,与单机仿真相比,并行仿真平均可节省62.9%的运行时间.同时由于随着结点机数量的增加,并行仿真中的通信开销也会相应增加,因此对于特定的交通网络方案及仿真逻辑,存在最优的结点机数量使得仿真运算时间最少.

纤维增强复合材料弹性性能预测的域分解方法及应用

提出了新的有限元建模方法,即域分解方法,用于预测纤维增强复合材料单向带T300/BSL914C(环氧树脂)和AS4/3501-6(环氧树脂)的弹性性能。域分解方法基于区域叠合技术,分别建立单胞的整体域与纤维域模型用于代替传统有限元建模方法中单胞的基体域与纤维域模型。整体域是真实基体体积与纤维体积的叠加,两区域网格独立划分,互不影响。采用MSC.Nastran中的多节点约束Explicit单元,在整体域与纤维域节点之间建立位移连接属性模拟单胞基体域与纤维域之间的位移约束关系,从而实现两区域的耦合计算。计算结果表明:域分解方法单胞模型纤维增强方向弹性模量Ez预测值与试验值误差在7%以内,其余弹性常数也都与试验值吻合较好。域分解方法不仅可以大大简化纤维增强复合材料的细观力学建模,而且可以准确地预测纤维增强复合材料的弹性性能。

一种用计算域分解的等几何分析并行化方法

提出一种按照计算域分解的并行化方法来构建等几何分析的刚度矩阵和右侧向量.将计算域分解成为若干个不相交的子区域,然后为每个区域分配一个处理器,所有处理器并行进行子区域上面的计算,所有处理器完成子区域的计算以后,使用一个快速的归并算法完成线性系统的装配.实验表明,本文提出的方法在8核的机器上可以达到6.46的加速比,能够在4秒左右的时间计算680万个矩阵元素个数.使用Intel MKL稀疏求解器来求解线性系统,本文的等几何分析求解器能够在大约10秒的时间内求解52万的自由度,本文的方法比ISOGAT速度要快上万倍.

基于域分解的双模式PE

高频近似算法的误差比抛物方程(PE)大,叠加PE计算不能反映同频干扰,对流层电波传播计算域内存在不同的电波传播机制。文章提出了域分解双模式PE,将计算域分解为海洋或地形上的阻抗边界域和空间传播域,分别采用DMFT和SSFT求解。交叠区域实现了电波在两域间的互相传播,并避免了边界截断产生反射。与功率叠加PE相比,反映了多源电波间的矢量叠加,并降低了一半的计算量。在标准大气单源、蒸发波导双源条件下的数值试验验证了方法的正确性和有效性。

基于隐式曲面和域分解的多边形网格模型孔洞修补

针对多边形网格模型中存在的复杂形状孔洞,提出了一种基于隐式曲面插补和域分解方法的孔洞修补算法。首先,利用径向基函数定义一张光滑的隐式曲面,完成不完全多边形网格模型孔洞区域曲面的构造;其次,利用域分解方法将多边形网格模型的域空间分解成若干子域,并完成子域局部问题的求解;最后,子域局部解考虑其权重系数后可获得模型全局解。任意拓扑的复杂多边形网格模型的孔洞修补实例验证了该算法的有效性。

QCD研究与高性能科学计算——域分解、函数分解和并行程序设计技术

量子色动力学 ( Quantum ChromoDynamics,QCD) 研究是一个典型的高性能科学计算问题,它被美国著名的高性能计算与通信计划(HPCC)列为世界级重大挑战性课题之一.由于Fermion矩阵处理等对时空性能指标的超级要求,必须寻找新的计算机求解技术才能推动研究的进展.文章提出并分析了域分解和函数分解方法、方法导致的MIMD模式和并行程序设计技术.在Exemplar SPP1200／XA(简称SPP1200)系统上的测试表明,这些方法和技术对QCD的进一步研究具有重要的意义.

非线性海冰热力学系统的区域分解和最优控制

根据雪层、冰层与水层海冰热力系统抛物型方程的极大不可微性,采用非重叠区域分解,以及分布参数系统的参数辨识和最优控制理论,建立了海冰温度场最优控制模型,并证明了该系统最优解的存在性.

像域分解特征高斯波包地震数据模拟

分波型或时空局部特征波场的层析成像与叠前深度偏移成像组合是全波形反演成像方法(FWI)实用化的途径之一.其中如何高效稳健地获得具有时空局部特征的地震数据目前仍然是一个挑战.在前人提出的基于高斯束和高斯波包的Gabor框架散射波模拟的基础上,本文提出了一种基于像域分解的特征高斯波包地震数据模拟方法.新方法利用具有空间局部特征的Gabor函数在成像剖面上实现数据的分解,不仅可以利用成像剖面地质意义更加直观的特点来拾取特征反射界面,还能有效地克服传统方法在数据域分解效率和精度不高等问题,保证了分解后的反射数据具有更加明确的地质意义.此外,不同于波动方程有限差分模拟,基于时空局部特征的高斯波包模拟的一次反射波数据包含更多的数据属性,比如反射波的到达时、空间位置和波场的传播方向,这在层析反演中用于数据测量和偏移成像等处理时更具优势.数值实验测试表明了本文提出的分解方法的有效性.

联合波束域分解和SVD的多用户大规模MIMO系统信道估计

针对TDD(Time Division Duplex)模式下的多用户大规模MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)系统,本文研究了将波束域分解和SVD(Singular Value Decomposition)同时用于该系统的信道估计。当基站天线数目较多时,信道估计误差、导频开销、信道估计算法的复杂度等问题将成为影响大规模MIMO系统性能的关键因素。运用波束域分解理论,将多用户的大规模MIMO系统分解成多个单用户的大规模MIMO系统,同时从波束域对信道建模,该方法降低导频开销的同时也减小了信道估计误差。另外运用SVD对信道自相关矩阵优化,可以进一步降低信道估计算法的复杂度。基于以上两点,本文提出了一种联合波束域分解和SVD的大规模MIMO信道估计方案,并推导出了估计误差协方差矩阵的闭式表达式。仿真结果表明,与同类方案相比,本文提出的方案具有更好的信道估计性能。

基于投影域分解的多能谱CT造影剂物质识别研究

本文结合造影剂物质的K-edge信息及能谱CT双效应分解模型计算投影域分解系数,应用最小二乘法对多个能谱通道下的投影域进行分解,并重建生成光电效应、康普顿效应及各个造影剂物质所对应的图像,实现造影剂物质的识别.仿真实验表明,对分解后的重建图像衰减值进行分析,能够显示与解剖学背景分离的各个造影剂物质的图像及其浓度,实现造影剂物质的分离成像及对造影剂浓度的定量分析.

基于域矩阵因子分解机的点击通过率预估增强网络

有效的特征交互,对于工业推荐系统中点击通过率(click-through-rate,CTR)预估的准确性起着至关重要的作用。以往并行结构的CTR预估模型通过将独立的浅层模型和深层模型并行连接,以此来学习特征的低阶交互和高阶交互。但是,这些模型存在浅层模型准确性低、未考虑特征交互时的多语义问题、参数过多、深层模型过度泛化等问题。基于上述问题,提出了一种基于域矩阵因子分解机的点击通过率预估增强网络,通过引入域矩阵优化浅层模型中的交互,提高运算效率,并在深层模型的DNN层与层之间增加了桥接模块,在每层高阶交互后增强对原始特征的记忆能力,将浅层模型和深层模型的结果相加并归一化得到预测值。该模型在Criteo、KKBox、Frappe和MovieLens数据集上进行了大量实验,展现了优秀的预测能力。

二维平纹机织复合材料弹性性能预测的域分解方法

为了预测二维平纹机织复合材料的弹性性能,提出了基于有限元重合网格法的域分解方法。域分解方法与传统代表体元法的有限元建模不同,前者不再建立精细的纤维与基体模型,而是分别建立二维平纹机织复合材料单胞的整体域与纤维域,整体域是真实基体体积与纤维体积的叠加,两区域网格独立剖分,互不影响。采用MSC.Nastran中的多节点约束在纤维节点与基体节点之间建立位移协调来模拟纤维和基体单元的位移函数关系,实现了纤维域和基体域的耦合计算。研究表明,域分解方法大大简化了机织复合材料细观力学建模的复杂性,降低了建模时间,采用域分解方法预测的二维平纹机织复合材料弹性常数与试验值吻合较好,充分说明了该预测模型与方法的正确性。研究了不同纤维体积分数下,域分解方法预测二维平纹机织复合材料的弹性常数的变化趋势,结果表明,随纤维体积分数增加,模量呈上升趋势,泊松比呈降低趋势。

域分解满意点权衡法及应用

本文针对重大决策中经常出现的多家各述已见,互不相让,长期僵持的现象,建立了一种决策分析模型,并探讨了模型的求解方法。

基于Tau域奇异值分解的航空电磁数据解卷积计算

目前很多国际先进公司的AEM系统都具有不同的发射波形,给后续数据处理带来不便。为去除不同发射电流波形对电磁数据响应的影响,利用SVD分解法,以e指数为基函数,将时域航空电磁响应数据展开成Tau域参数T_i及其系数A_i形式,通过选取有效个数的Tau值,将基函数与发射电流进行卷积,形成新基底函数。通过对相应发射电流的响应以新基底展开,将新基底系数B_i与原基底结合,实现解卷积计算,得到阶跃波形发射电流情况下的电磁响应。仿真实例计算结果表明,经奇异值分解的Tau域分解方法保证了计算的精度和稳定性,基于奇异值分解的解卷积计算方法能够获得原阶跃电流响应,相对误差为1.61%。

奇异值分解域差异性度量的低景深图像显著性目标提取方法

针对低景深图像(DOF)目标提取过程中,容易出现目标提取不完整或背景被误识为目标等现象,该文提出一种奇异值分解(SVD)域差异性度量的低景深图像目标提取方法。先对低景深图像进行高斯模糊,以图像中每一个像素点为中心,利用滑动窗口分别截取模糊前后图像上相同位置的图像块并进行奇异值分解,再构造两奇异值之间的差异特征向量,针对此向量定义低中高全频段信息加权的差异性度量算子,计算对应像素点的显著性特征值,逐像素处理得到显著性结果图并进行阈值化处理,实现低景深图像目标的有效提取。对大量低景深图像进行处理,并与几种现有方法进行比较,提出方法的F度量值最大可提高54%,平均绝对误差减少76%~87%,可完整提取目标并有效去除背景,具有较强的可靠性。

基于信域指标分解的重型商用车驾驶室减振控制研究

分析重型商用车高速行驶时因车身耦合共振和隔振能力不足造成驾驶室振动过大问题的原因,提出一种以驾驶室为研究对象的信域指标分解振动控制分析方法。从整车层分析角度出发,以驾驶室座椅导轨为整车全局优化的信域中心,按照振动传递路径方向进行路径关联层系统分解,建立整车和各分解层优化模型;对关联振动传递路径上的振源和历经的其它关联子系统的关键性能参数进行交互分析,并通过进一步调整信域中心的振动响应水平以满足整车设计要求;此外,提出一种的多逼近式的非线性阻尼设计方法,提升了悬置系统匹配精度,避免了传统非线性阻尼拟合方法的设计缺陷;结合各层响应参数和振动传递关系,获得全角度的驾驶室振动最优控制。经过实车验证结果表明,实施解耦和移频隔振优化后,驾驶室导轨处振动信号在共振激励频率附近的幅度由原始的0.99降至0.27,降低了72.7%,解决了该车型存在的振动过大问题,验证了方法的有效性,为整车减振优化奠定理论基础,也为其它类似工程问题提供实践参考。

频域分解在短期负荷预测中的应用

短期负荷预测是负荷预测的重要组成部分，它主要用于预测未来几小时、一天至几天的电力负荷，对于调度安排停开机计划、机组最优组合、经济调度、最优潮流、电力市场交易有着重要的意义。负荷预测的精度越高，越有利于提高发电设备的利用率和经济调度的有效性。

一种基于实数域特征值分解的前后向平滑算法

为减小算法的运算量,对常规前后向空间平滑(FBSS)算法进行改进,提出了一种基于实数域特征值分解的前后向平滑(RDFBSS)算法。算法根据前后向平滑算法协方差矩阵的中心-厄米特对称特点,通过实值化变换,使FBSS算法的特征值分解从复数域转为实数域,大幅减少了算法的运算量,且不影响解相干和统计性能,提高了实用性。仿真结果证实了算法的有效性。

顾及计算强度的地质矢量大数据计算域均衡分解方法研究

在地质大数据爆发式增长的背景下,本文结合目前在线大数据地图服务在实际应用中的瓶颈,针对面向地质大数据实时渲染的计算域均衡分解问题,研究了一系列的优化方案,包括矢量地图服务时间样本自动采集、矢量地图服务时间工时自动统计、矢量地图网格化、基于网格的可视域划分、多线程并行渲染,渲染结果合并等,在矢量大数据在线服务的响应速率提升方面获得了比较明显的效果。