基于GPU的并行区域场强计算

区域场强计算是电磁频谱管理领域的重要问题,提高其计算性能以适应快速变化的战场环境具有重要的意义.提出了一种基于图形处理器（Graphic Processing Units,GPU）的并行区域场强计算方法.通过合理地划分计算步骤,并且为各个计算步骤定制相应的并行方案,使得设计的并行算法适合GPU的体系架构,并行度高.实验结果表明,该文提出的并行算法可获得高达100倍的加速比,并且具有良好的可扩展性.     

基于OpenMP的电磁场FDTD多核并行程序设计

探讨了基于OpenMP的电磁场FDTD多核并行程序设计的方法,以期实现该方法在更复杂的算法中应用具有更理想的性能提升。针对一个一维电磁场FDTD算法问题,对其计算方法与过程做了简单描述。在Fortran语言环境中,采用OpenMP＋~粒度并行的方式实现了并行化,即只对循环部分进行并行计算,并将该并行方法在一个三维瞬态场电偶极子辐射FDTD程序中进行了验证。该并行算法取得了较其他并行FDTD算法更快的加速比和更高的效率。结果表明基于OpenMP的电磁场FDTD并行算法具有非常好的加速比和效率。     

基于.NET Remoting分布式计算电大目标瞬态散射特性

电磁场时域积分方程方法(TDIE)在解决瞬态电磁问题和宽带电磁问题等方面显示出独特的优势,然而TDIE的数值计算方法--时间步进算法(MOT)的计算规模较大,严重阻碍了TDIE方法在求解电大目标瞬态电磁特性中的应用.文章在研究MOT并行算法的基础上,开发了基于.NET Remoting的电磁场分布式数值计算方案.数值结果表明,该分布式并行方案显著提高了TDIE的计算效率,为解决电大目标瞬态电磁散射问题提供了一条有效途径.     

多核并行技术在Image Quilting纹理合成算法中的应用

针对Image Quilting纹理合成算法的新旧纹理块拼接特点,研究了一种创建多任务实现纹理块切割拼接的并行编程模式.设计了重叠区域缝合路径计算的多任务模块函数iq(),利用MATLAB多核集群中创建的调度器将子任务分配到各个节点上并行执行计算.实验结果表明,该算法获得了较好的加速比,提高了多核CPU的使用效率,有效地提升了多核计算机资源的利用率.     

一种雷达虚拟回波并行模拟生成平台

为研究目标雷达回波高逼真度模拟生成对雷达系统设计及雷达信息获取理论,通过物理光学的电磁计算模拟目标电磁特性,并结合系统参数和波形应用生成相应的雷达虚拟回波。为提高电大尺寸目标雷达回波模拟的计算效率,构建了一种基于通用图形计算卡（GPGPU）和中央处理单元（CPU）组成的异构并行硬件平台,结合并行软件编程技术实现高逼真度雷达回波快速生成,同时对并行优化策略,特别是多卡调度等并行化关键技术进行了设计,最终的并行软件平台回波生成效果表明了该平台在雷达系统设计和理论研究方面的潜力。     

并行时域平面波在电大目标瞬态散射中的应用

基于电磁场时域积分方程数值技术计算复杂目标的瞬态散射特性,其计算量和内存需求大,应用经典的单元分组算法-时域平面波算法,降低了时域积分方程的计算规模.文中在研究时域平面波算法并行算法的基础上,开发了基于.NET Remoting 的电磁场分布式数值计算方案.数值结果表明,该分布式并行方案显著提高了时域平面波算法的计算效率,为解决电大目标瞬态电磁散射问题提供了一条有效途径.     

大型微带阵列的超大规模并行FDTD高效分析研究

首次突破了20万CPU核并行时域有限差分方法在当前排名世界第一的“天河二号”超级计算机上的仿真计算规模.不同测试规模下, 分别以1万和10万CPU核为基准, 该算法在10万CPU核和20万CPU核时的并行效率均为50%左右, 表明了该并行算法具有良好的可扩展性.1 984单元与3 968单元的两个典型微带阵列仿真实例表明, 该文方法可用于高效分析大型微带天线阵列的电磁特性.     

并行预处理有限元方法及其在系统级封装结构电磁模拟中的应用

针对系统级封装结构的电磁兼容、信号完整性分析等应用,由于结构的复杂、多尺度和多材料的特性,其大规模电磁问题模拟一直难以实现.本文中,主要展示了基于并行支撑框架JAUMIN研发的高性能电磁计算程序JEMS-CDS及其在系统级封装结构电磁仿真中采用的高效算法.针对系统级封装结构电磁仿真,我们构建了两种预处理技术:区域分解方法与正定矩阵预处理方法.数值模拟结果显示JEMS-CDS程序在百CPU核并行规模上能够实现了近亿未知量的快速迭代求解.针对某天线阵列和射频系统级封装结构,利用JEMS-CDS程序在国产并行机上完成了电磁场并行数值模拟,获得了电磁场的高分辨率结果,支持了电磁兼容性分析、信号完整性分析等应用.     

电特大复杂目标电磁特性的高效精确并行计算

在不同层间采用不同的并行方式来处理多层快速多极子中的平面波和转移矩阵后,并行算法的效率非常高.但当目标尺寸达到几百个电波长时,计算多极子中盒子的距离信息非常消耗计算资源,成为进一步提升并行多层快速多极子仿真能力的瓶颈.为此,提出了一种并行的递归相邻中心算法来高效处理盒子间距离信息.通过计算超过2,300万个未知数模拟的直径达到200个波长金属球的散射,检验了本文并行算法的精度和效率,充分说明本文方案消除了上述瓶颈极大提高了并行算法的仿真能力.为进一步证明算法的通用和高效,还计算了尺寸接近500个电波长的飞机模型电磁特性,这是目前国际上公开报道的用MLFMA所能求解的尺寸最大的问题.     

新型电力系统电磁暂态加速仿真技术

为解决新型电力系统电磁暂态仿真时由于系统拓扑结构复杂、电力电子开关器件较多以及仿真机单核计算能力不足导致的仿真效率低下、仿真难度大等问题,文中采用理想变压器模型分割算法将大规模新型电力系统模型分割成若干子系统,实现了大系统的解耦和降阶,有效减少了仿真时整个系统作为一个状态空间系统矩阵的运算量。为进一步减轻单个处理器的计算负担,利用CPU(Central Processing Unit)多核并行技术设计一款在裸机环境下高效并行运算的加速仿真平台UREP300。将分割后的模型载入UREP300进行加速仿真实验,同时与基于MATLAB/Simulink的原模型离线仿真进行对比。实验结果表明,融合理想变压器模型分割与多核并行运行的加速仿真技术能够在保障仿真精度的同时将仿真速度提升至原来的586倍,可显著提高仿真效率,适用于大规模新型电力系统的仿真工作。