船用雷达复杂算法的FPGA实现

随着芯片技术的迅猛发展,越来越多的技术被应用到硬件数字处理领域。在硬件设计中也越来越多地使用了更为复杂的算法。但是,由于硬件设计本身的原因,用其实现复杂算法始终略感欠缺。目前在复杂算法的硬件实现上,主要有两种方式:一是以运算能力见长的、以指令方式运行的DSP处理器;二是以并行处理和可编程的FPGA为主的ASIC设计;两种方式各有所长。文中主要是针对在设计船用雷达信息处理系统中所涉及到的一些较为复杂算法,如跟踪算法、堆栈排序和数据存储等,谋求以FPGA方式的较优实现。通过实现设计中用到的复杂算法,提出硬件实现复杂算法的一些优化方法,以及可供利用的诸如Matlab的Simulink模块库中Xilinx组件等的工具软件。

基于思维图的复杂算法设计和维护方法

针对复杂算法设计和维护中面临的输入种类数量大、知识密集、范围未知、算法逻辑复杂且规模比较大等实际问题,传统需求规格说明侧重于用户需求的认定,不便于修改和确定复杂算法内部逻辑流程;流程图则偏向程序设计底层,虽然方便自动程序设计的实现,但缺少高层逻辑语义,没有修改更新备份机制,逻辑修改复杂性仍然很大,设计和维护成本很高,仍然不方便描述刻画不确定程序逻辑,并且使用十分不便。文中提出了基于思维图的算法内部逻辑轻量型描述实用化方法,适应复杂算法内部逻辑流程不确定和长周期研发的特点。首先形式化定义了思维图逻辑模型及其构成部件;然后以具体实例讨论了思维图面向对象的实现,以及对于客观世界继承和多态情景的程序模拟;以文本数据元变量语义识别为例子,具体描述了使用思维图对复杂算法进行设计和维护的阶段和过程;最后,总结全文并提出下一步思维图工具化的研究任务。

智能反射表面的主被动联合波束成形分组模型优化算法

针对智能反射面(IntelligentReflectingSurface,IRS)联合主动和被动波束成形优化中计算复杂度过高的问题,该文基于经典的半正定松弛算法和交替优化算法提出了一种对本地IRS进行分组的新模型,通过降低每个IRS信道矩阵的秩来降低优化算法的复杂度。具体的,首先通过已知的IRS相位得出BS(Base Station)的次优发送波束,其次通过BS的发送波束计算得出分组后各IRS面的次优相位,经过不断交替迭代上述两步优化得出最优发送波束的结果。仿真结果表明,合适的IRS分组数量、分组方式与交替优化迭代次数可以在几乎不影响原算法性能的情况下,大大减少交替优化算法的复杂度。

利用改进SCE算法的锂离子电池参数辨识

针对传统参数辨识方法中存在的易陷入局部最优和精度低问题,提出一种改进洗牌复杂演化算法(shuffed complex evolution, SCE).首先,提出描述电池的动态特性的二阶RC等效电路模型,并根据恒流放电工况测试数据集进行锂离子电池等效模型确定待辨识参数.其次,将模型模拟端电压值与电池真实测试端电压均方根误差作为目标函数,并通过所提出的优化算法来寻找模型最优参数.最后,使用DST、 FUDS的锂离子电池动态工况数据集进行仿真验证,并与粒子群算法、灰狼算法、遗传算法进行比较.仿真结果表明,本方法在辨识精度方面具有优势,算法的参数辨识均方根误差(ERMS)平均值是0.016 6 V,相比较其他优化算法,分别降低了7.8%、 8.3%、 14.9%.

基于子空间旋转变换的低复杂度波达角估计算法

多重信号分选(MUltiple SIgnal Classification,MUSIC)算法是波达方向(Direction-Of-Arrival,DOA)估计的最重要算法之一,但庞大的计算量使其工程实用性大打折扣。为降低MUSIC的计算量,该文基于子空间旋转(Subspace Rotation Technique,SRT)变换思想提出了一种高效改进算法,即SRT-MUSIC算法。SRT-MUSIC利用秩亏特性对噪声子空间矩阵按行分块并以旋转变换得到降维噪声子空间,进而基于该降维噪声子空间与导向矢量的正交性构造空间谱估计信号DOA。理论分析表明:SRT-MUSIC能有效避免空间谱搜索中的冗余运算,从而成倍降低算法的计算量。对于大阵元、少信号情况,所提算法计算效率优势更为明显。仿真实验证明了SRT-MUSIC的有效性和高效性。

用算法复杂性分析时间序列

本文介绍了算法复杂性的概念,总结了算法复杂性的一些性质,对其所具有的优点及在计算中所存在的问题进行了讨论。通过用算法复杂性C(n)分析由地震细胞自动机模型产生的地震时间序列,说明算法复杂性用于研究地震活动演化及地震活动图象是有希望的。

电力系统复杂故障算法的研究

本文从故障口边界的一般形式出发 ,综合应用相序参数变换技术和广义戴维南定理 ,详细推导出一种计算电力系统复杂故障中故障端口电流的方法。文中算法采用故障类型导纳参数模型 ,不但解决了任意过渡电阻的故障计算问题 ,还省去了程序实现中根据故障类型存储、检索故障类型导纳参数的步骤 ;相较于阻抗参数模型 ,算法更通用、简便。较好地解决了电力系统中具有任意不对称过渡电阻的简单故障及复杂故障计算的通用性问题。算例表明 。

对模式串匹配算法WuManber的复杂度攻击

模式匹配问题是计算机科学的基础问题之一,是网络信息安全、信息检索与过滤、计算生物学等众多领域的核心问题.模式匹配技术在网络信息安全领域的广泛应用,导致了许多安全问题.WuManber算法是一种经典的多模式匹配算法,通过对WuManber算法实现原理的分析,给出了一种对WuManber算法进行复杂度攻击的方法,并对攻击数据的构造问题给出了问题描述和最优求解.实验表明,WuManber算法检测攻击数据的速度明显慢于检测随机数据和网络真实数据的速度,并发现只需已知少量的模式串,就可以构造有效的攻击数据.根据攻击数据的构造方法,在给出攻击方法的同时,也给出了防守方面的建议,可以有效地提高使用WuManber算法系统的安全性.

序列运算的算法复杂性分析

序列运算理论在解决复杂不确定性问题方面已获得了大量的应用。序列运算的算法复杂性及其与其他不确定性分析方法相比较的结果,都为序列运算理论提出了值得深入研究的问题。以电力市场风险评估为例,根据序列运算与蒙特卡罗法的基本原理,分析了两者的算法复杂性,并以算例准确地比较了相同精度下2种算法的实际计算量。研究结果表明,在电力市场风险评估方面,基于序列运算理论的评估方法不仅计算量较小,并且存在相当的计算优化空间,验证了序列运算的优越性。

降低高条件数信道下的球形译码算法复杂度的方法

MIMO系统中,球形译码可以在保证接近ML检测性能的前提下大大降低检测复杂度。但当信道矩阵条件数很高时,球形译码的复杂度仍然会很高。在分析了这一现象的原因后,本文提出了在高层对权值进行合并的一种球形译码算法,因为其减小了译码搜索过程中对树的高层节点的访问的概率,由此降低了搜索复杂度。仿真结果表明,这种算法在低信噪比、高条件数时可以节约20%的浮点运算操作次数。

带断层的细胞自动机模型及算法复杂性

用带断层的细胞自动机模型模拟地震活动，得到一些具有普适性的结果．证实地震活动具有某些有序性，说明断层的存在及相互位置都对地震活动总体特征有明显的影响，并用自组织临界状态理论解释了模型各演化阶段的特征，最后用算法复杂性分析了模型所产生的序列，初步表明算法复杂性ＡＣ可以用作地震活动图象及其演化的研究．

算法复杂性与川滇地区11个地震带(区)地震预报的研究

以川滇地区11个地震带(区)为对象,研究了将算法复杂性C(n)用于地震预报的可能性。文中以1a为时间窗,0.5a为滑动步长,按2.5≤M<3.5,3.5≤M<4.5和M≥4.5分成3档,将各地震带(区)地震序列转换成由3种符号组成的字符串,从而计算各地震带(区)算法复杂性C(n)随时间变化曲线,规定了预报判据和预报规则,总体上取得了略高于随机瞎报的预报效能,显示了将算法复杂性用于地震预报研究有一定的前景。

用算法复杂性分析地震活动演化特征

以非线性动力学理论为依据，用非线性动力学中分析时间序列的算法复杂性研究地震活动规律和构成地震活动复杂现象的动力学特征。提出了按震级计算的地震算法复杂性AC值和按发震时间计算的地震算法复杂性TAC值。选取1970年以来中国东部Ms≥6.0地震，西部Ms≥6．5的强震，对AC值和TAC值进行回顾性分析；利用1970～1980年大华北地区展望性空区识别结果，对AC值和TAC值进行展望性检验分析，并进行了稳定性和可靠性分析。所得结果表明，主震前算法复杂性表现为低值异常变化；表明主震前孕震区震源参数及地壳介质各种物理性质的变化，导致中小地震活动的时空分布出现明显的变化，从原来的无序、杂乱状态向某种有序状态转变。

算法复杂性在气固流化床动力学中的多尺度分析

提出了对从时间序列粗粒化得到的符号序列进行细化的方法,首次在不同尺度下,利用算法复杂性,对不同流型、静床高、平均粒径等操作条件下的压力脉动时间序列进行分析。研究结果表明,不同尺度下的算法复杂性不同的变化趋势,对应了不同尺度下气固两相运动的特征,能够从多角度反映流化床的运动特性,比单一尺度提供更多的信息,为流化床压力脉动时问序列非线性分析提供了新的思路。

一种低复杂度MIMO球形检测算法

针对球形译码检测算法在信噪比较低时复杂度大的问题,提出一种新型球形检测算法。通过使用一个压缩因子对低信噪比时的球半径进行抑制,同时结合最小均方误差检测算法降低算法复杂度。仿真结果表明,在信噪比低于10 dB时,该算法相对传统球形译码算法,复杂度平均降低10%左右,并且性能损失较少。

基于H·264的复杂度可分级的DCT算法

改进了一种DCT快速算法,使之可用于降低H.264中整数4×4 DCT的复杂度.考虑到Laplacian模型不能准确地描述实际的H.264 DCT系数的分布,定义了3类简化块,并用统计分析的方法分别建立了这3类块的系数分布模型,进而提出了一种基于新模型的快速DCT算法.设计了简化块的蝶形算法,并分析、比较了所提出的2种快速DCT算法的复杂度.以后者为基础,设计了一种DCT复杂度可分级机制,以调节不同计算能力平台上的4×4DCT的复杂度.实验结果表明,该算法能够准确地按照设定目标控制DCT复杂度,且保证编码性能.

戴煦与夏鸾翔开方术的算法复杂度比较

开方术发展到晚清,受到西学东渐的影响又取得新的成就.对晚清中算家戴煦、夏鸾翔所创开方新术的算法复杂性进行了比较,认为夏鸾翔的方法比戴煦的方法更为简捷有效.

基于改进复杂追踪算法的结构模态参数识别

以固定梯度的复杂追踪算法进行目标函数寻优时,收敛速度慢,易陷入局部极值,且存在针对不同的模型需人为选择合适的学习步长等不足,限制了该算法的实用性。为此,将最优步长思想引入复杂追踪算法,根据实时分离度自动调整步长,并根据分离信号的峭度值自适应地选择不同的非线性函数,以提高算法的计算精度,进而增强其实用性。为验证该改进复杂追踪算法识别结构模态参数识别的可行性与优越性,采用该方法分别识别了简支梁的数值模型和三层框架试验模型的模态参数,并与原方法进行识别结果对比,结果表明该改进算法可以较准确地识别结构模态参数。

算法复杂性函数等价类A[F]中的分解性定理

证明了算法复杂性函数渐近优超等价类数学结构A［F］中的分解性定理．对任意非免费算法复杂性函数类［f］∈A［F］及正整数n，存在类［g1］,［g2］,...,［gn］∈［F］满足［gi］＜［f］（i＝1，2，...，n）且［f］＝［gi］。

算法与复杂度分析案例化教学改革

《算法与复杂性分析》是一门重要的研究生培养方案中的课程。该课程所涉及的内容较多,而现有的教学方式很难激发学生学习的主动性,提高学生处理问题的能力。因此,在结合多年教学经验的基础上,进行《算法与复杂性分析》课程案例化教学改革,期望完善教学方法,提高学生的计算思维能力,激发学生学习积极性。