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- 面向航空典型应用的GPU编程优化
- 作者： 王坤 来源： 北京航空航天大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： CFD GPU 网格划分 并行优化
- 描述： 随着并行计算技术的迅速发展，越来越多的算法开始应用到并行计算之中，GPU已经成为加速传统算法的有效工具。在航空领域，计算流体力学中的网格划分算法作为航空领域的典型应用，也是一种时间复杂度较高的算法。目前在飞行器设计中，对模型精度的要求越来越高，所需要的网格的粒度也越来越精细，计算网格划分的时间也就越来越长，所以急需将网格划分算法并行化，以提高模型精度进度和质量，提高飞行器的研发效率。此外，网格划分算法的并行因为数据依赖而变得困难，需要一个辅助方法来帮助程序员实现网格划分算法的并行。 本文以约束德劳内三角形网格划分并行算法为例，设计并实现了一种用于开发GPU航空应用的并行优化方案。本方案提供了一种全局线程同步机制，以保证算法执行过程中，各个线程可以互相协作并以正确的顺序执行，避免了节点之间由于数据依赖造成的访存冲突和数据不一致的错误。此外，方案还提供了两种可由编程人员使用的避免cache不一致的策略，弥补了GPU没有cache一致性协议的问题，增强了GPU的可编程性，最后用约束边插入算法对两种策略的使用做了解释和说明。 本文实现了并行化的网格划分算法和基于并行优化方案的约束边插入算法，并在现有的GPU上进行运行和验证，通过运行时间和cache出错率两个指标，分析了网格划分算法和并行优化方案的性能，实验取得了良好的效果。
- 基于FPGA的航空监视系统扩频通信平台设计与实现
- 作者： 王坤 来源： 北京航空航天大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 航空监视 空中态势监视 数据链 无线通信 FPGA
- 描述： 无人机用途广泛、成本低、效费比好，无人员伤亡风险，生存能力强，机动性能好，使用方便，在现代战争中有极其重要的作用，在民用领域更有广阔的前景。随着电子技术的进步，无人机在担当空基侦查任务的角色上展示出灵活性和实用性，因此成为国内外航空监视领域的研究热点。 航空监视技术对数据传输的可靠性、实时性提出了更高的要求，而无人机机载设备受到无人机续航时间、载荷等限制，这就形成了空基通信设备传输可靠性、实时性与结构、运算复杂度的矛盾。 本文根据项目需求，研究了空中态势监视的网络拓扑结构，总结了系统的主要技术参数，提出了利用扩频技术实现数据传输的系统方案，同时还建立了基于软件无线电平台的系统的全FPGA设计。设计了通信平台的系统结构，详细设计和计算了系统参数，规划了各个模块的外部接口，设计了模块内部逻辑执行流程，并利用FPGA进行了实现。 接收机同步设计中，分别对码元捕获、码元跟踪和判决门限进行了研究。在码元捕获方面，为了降低捕获时间，充分利用数字可编程逻辑，采用了匹配滤波的方法进行码元捕获。在码元跟踪方面，改进了延迟跟踪锁相环，将同相支路和正交支路信息进行综合后，再对超前采样结果和滞后采样结果进行鉴相处理，利用鉴相结果调整本地时钟，使之与发送端同步。在同步判决方面，在通信帧结构中插入了训练序列对噪声进行估计，利用自适应门限技术，动态选择阈值门限，提高了同步性能。
- 面向航空典型应用的GPU编程优化
- 作者： 王坤 来源： 北京航空航天大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： CFD GPU 网格划分 并行优化
- 描述： 随着并行计算技术的迅速发展，越来越多的算法开始应用到并行计算之中，GPU已经成为加速传统算法的有效工具。在航空领域，计算流体力学中的网格划分算法作为航空领域的典型应用，也是一种时间复杂度较高的算法。目前在飞行器设计中，对模型精度的要求越来越高，所需要的网格的粒度也越来越精细，计算网格划分的时间也就越来越长，所以急需将网格划分算法并行化，以提高模型精度进度和质量，提高飞行器的研发效率。此外，网格划分算法的并行因为数据依赖而变得困难，需要一个辅助方法来帮助程序员实现网格划分算法的并行。 本文以约束德劳内三角形网格划分并行算法为例，设计并实现了一种用于开发GPU航空应用的并行优化方案。本方案提供了一种全局线程同步机制，以保证算法执行过程中，各个线程可以互相协作并以正确的顺序执行，避免了节点之间由于数据依赖造成的访存冲突和数据不一致的错误。此外，方案还提供了两种可由编程人员使用的避免cache不一致的策略，弥补了GPU没有cache一致性协议的问题，增强了GPU的可编程性，最后用约束边插入算法对两种策略的使用做了解释和说明。 本文实现了并行化的网格划分算法和基于并行优化方案的约束边插入算法，并在现有的GPU上进行运行和验证，通过运行时间和cache出错率两个指标，分析了网格划分算法和并行优化方案的性能，实验取得了良好的效果。
- 基于FPGA的航空监视系统扩频通信平台设计与实现
- 作者： 王坤 来源： 北京航空航天大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 航空监视 空中态势监视 数据链 无线通信 FPGA
- 描述： 无人机用途广泛、成本低、效费比好，无人员伤亡风险，生存能力强，机动性能好，使用方便，在现代战争中有极其重要的作用，在民用领域更有广阔的前景。随着电子技术的进步，无人机在担当空基侦查任务的角色上展示出灵活性和实用性，因此成为国内外航空监视领域的研究热点。 航空监视技术对数据传输的可靠性、实时性提出了更高的要求，而无人机机载设备受到无人机续航时间、载荷等限制，这就形成了空基通信设备传输可靠性、实时性与结构、运算复杂度的矛盾。 本文根据项目需求，研究了空中态势监视的网络拓扑结构，总结了系统的主要技术参数，提出了利用扩频技术实现数据传输的系统方案，同时还建立了基于软件无线电平台的系统的全FPGA设计。设计了通信平台的系统结构，详细设计和计算了系统参数，规划了各个模块的外部接口，设计了模块内部逻辑执行流程，并利用FPGA进行了实现。 接收机同步设计中，分别对码元捕获、码元跟踪和判决门限进行了研究。在码元捕获方面，为了降低捕获时间，充分利用数字可编程逻辑，采用了匹配滤波的方法进行码元捕获。在码元跟踪方面，改进了延迟跟踪锁相环，将同相支路和正交支路信息进行综合后，再对超前采样结果和滞后采样结果进行鉴相处理，利用鉴相结果调整本地时钟，使之与发送端同步。在同步判决方面，在通信帧结构中插入了训练序列对噪声进行估计，利用自适应门限技术，动态选择阈值门限，提高了同步性能。