【摘 要】
:
雷达目标特性研究是模式识别在航天及国防领域的重要研究课题,而复杂目标雷达散射截面的精确计算是其中一个重要研究方向。有限元法能将目标问题转化为具有特殊性质的稀疏线性
论文部分内容阅读
雷达目标特性研究是模式识别在航天及国防领域的重要研究课题,而复杂目标雷达散射截面的精确计算是其中一个重要研究方向。有限元法能将目标问题转化为具有特殊性质的稀疏线性方程组,并利用灵活多变的多波前法对其进行求解,高效且通用。但由于计算资源的限制,计算常无法正常进行。采用并行技术求解大规模稀疏线性方程组,可以有效提升计算效率、扩展计算规模。 实现计算高性能的关键在于如何减少节点间的数据通信、增强负载均衡性及减少算法的计算量。为解决上述问题,本文利用有限元多波前法对飞行器进气道RCS进行分析与计算,提出一种高效求解大规模稀疏线性方程组的并行计算方法,主要工作如下: 1.利用有限元-边界元积分(FE-BI)法将进气道RCS的计算转化成具有稀疏对称特性的大规模线性方程组的求解。根据多波前法基本原理,实现了逐层推进的串行计算流程,为并行计算方案的研究奠定了基础。 2.基于串行计算流程,提出了并行计算方案。利用卷帘压缩存储方式进行矩阵元素及向量地存储,节省了存储空间,减少了计算量;利用Cholesky并行分解、回代并行计算、矩阵-向量乘积并行运算等算法将串行计算流程对应部分进行了并行化处理,提高了计算效率;基于存储和算法的设计,采用错位发送对齐的数据通信方法,减少了数据通信。 3.提出了基于分块技术和PBMD数据分布的并行计算方法。Cholesky分解是稀疏线性方程组求解过程中耗时最多、数据通信最频繁的环节,由于节点间的数据通信是不可避免的,利用基于块划分的Cholesky并行分解算法进一步提高了数据通信效率。传统的数据分布没有考虑计算节点的物理分布特点,为了充分发挥算法的性能,提出了基于PBMD数据分布原理的矩阵及向量分布策略,有效提高了并行效率。 4.实验利用PLAPACK并行线性代数程序包,并结合MPI并行编程技术,实现了一定规模稀疏线性方程组地高效求解,通过计算精确性、存储复杂度及并行效率等方面地测试与分析,证明了本文有限元多波前法的并行计算方法是可行且高效的。
其他文献
随着现代控制理论及其应用技术的飞速发展,交流永磁同步伺服系统以其诸多优点被广泛应用于中小功率的伺服场合。然而,负载变化所带来的影响依旧是制约系统控制性能提升的一个
伴随网络和计算机的迅猛发展,网络各种资源急剧增大。无论企业还是个人,对存储空间的需求都呈现几何级数增长。小容量的存储设备或者单个磁盘的存储容量与存取速度已经无法满
生物识别技术是利用人的生理特征或行为特征进行身份识别的技术。人耳识别是生物特征识别技术研究中的一个新兴领域,它旨在根据外耳的结构特征进行身份识别,由于人耳具有某些
随着生活水平的提高,观众对文化艺术的要求也随之增长,这就对舞台技术提出了更高的要求,但是舞台控制系统结构复杂,保养维修费用高昂,因此有必要寻找高效而实用的舞台故障诊
智能变电站自动化系统(Smart Substation Automation System,SSAS)是为实现变电站信息共享和功能集成,以微电子技术、信息技术、计算机技术为基础,由一系列子系统以及各类智能电子装置(Intelligent Electronic Device,IED)组成的一套计算机控制系统。SSAS强调经济性、可靠性、节能和环保以及降低全生命周期成本,如果SSAS能够在满足高可靠性
随着现代工业的发展,传统的测量方式和内容已经不能满足工业生产的需要,物体的外形和数据的获取成为测量领域一个新的重要研究方向。机器视觉是用计算机来实现图像理解、分析
人脸识别是一种基于人脸这种生物特征的身份认证技术,在许多领域及场合都有着广阔的应用前景,例如门禁系统、安全监控、智能空间以及自然人机交互等。传统的二维人脸识别主要
随着物联网、云制造、虚拟技术等新型技术以及精密加工和高速切削技术的迅速发展,先进制造技术对轮廓控制系统提出了更高的要求。为了满足先进制造技术的要求,近年来,国内外相关
车辆主动悬架自出现以来,一直受到很高的关注,因为悬架性能的好坏直接影响到乘坐的舒适度和驾驶的安全性。人们对汽车舒适度的要求越来越高的同时,必然促进了汽车主动悬架控
插电式混合动力汽车(Plug-in hybrid electric vehicle, PHEV)与传统的电动汽车相比具有更大的电池容量,能够通过家用电网为其充电来储存电能,可以单独在纯电动(EV)模式下驱