Robust Redundancy Scheme for the Repair Process: Hierarchical Codes in the Bandwidth-Limited Systems

High performance computing can be well supported by the Grid or cloud computing systems. However, these systems have to overcome the failure risks, where data is stored in the “unreliable” storage nodes that can leave the system at any moment and the nodes’ network bandwidth is limited. In this case, the basic way to assure data reliability is to add redundancy using either replication or erasure codes. As compared to replication, erasure codes are more space efficient. Erasure codes break data into blocks, encode these blocks and distribute them into different storage nodes. When storage nodes permanently or temporarily abandon the system, new redundant blocks must be created to guarantee the data reliability, which is referred to as repair. Later when the churn nodes rejoin the system, the blocks stored in these nodes can reintegrate the data group to enhance the data reliability. For “classical” erasure codes, generating a new block requires to transmit a number of k blocks over the network, which brings lots of repair traffic, high computation complexity and high failure probability for the repair process. Then a near-optimal erasure code named Hierarchical Codes, has been proposed that can significantly reduce the repair traffic by reducing the number of nodes participating in the repair process, which is referred to as the repair degree d. To overcome the complexity of reintegration and provide an adaptive reliability for Hierarchical Codes, we refine two concepts called location and relocation, and then propose an integrated maintenance scheme for the repair process. Our experiments show that Hierarchical Code is the most robust redundancy scheme for the repair process as compared to other famous coding schemes.     

相控阵PD雷达目标检测的实时空间滤波算法

针对弹载相控阵PD制导雷达的目标搜索与检测应用,建立了回波信号模型以及基于子阵的信号处理模型;提出了一种旁瓣杂波区位置估计以及在旁瓣杂波区检测目标的实时空间滤波新算法。该算法采用方位、俯仰方向上的分步降维处理,以一定的滤波性能损失换取运算开销的显著降低;通过理论分析比较了该算法与常规最优空间滤波算法的运算复杂度;通过计算机仿真实验比较了该算法与常规PD雷达的信号积累算法、相控阵PD雷达的最优空间滤波算法的杂波抑制性能。     

基于相位谱和调谐幅度谱的显著性检测方法

针对目前视觉注意选择领域中的谱残余方法(SR)显著图对比度较差、细节显著性检测效果不理想的问题,通过分析图像频谱特性与显著性的关系,提出了一种基于频谱分析的显著性区域检测方法。该方法通过保留傅里叶相位谱并对幅度谱进行分段非线性调谐,达到抑制图像冗余信息、增强图像显著性信息的效果。实验结果表明,本文基于相位谱和幅度谱调谐(PTA)的显著性检测方法得到的显著图较SR方法对比度更高,对显著细节的检测效果也更明显。     

C~4ISR系统需求仿真组件模型研究

研究面向C4ISR系统需求验证中的仿真支持过程,针对不同阶段、不同领域的需求仿真和重用问题,通过C4ISR系统需求的仿真概念模型,从系统功能、作战活动和系统状态等不同侧面抽象描述需求仿真的特性,建立了面向仿真的C4ISR系统需求组件模型,并用案例分析了C4ISR系统需求仿真组件模型的可行性。     

分布式实时仿真的目标语言编译器的应用研究

通过对目标语言编译器的研究,提出了一种在分布式实时仿真控制中,利用控制前端展现目标结构的方法。新方法通过使用TLC嵌入S函数,读取RTW文件,获取其中的相关信息并进行了整合。而后即可使用控制前端对这些信息进行读取,展现目标程序的所有信息。根据上述方法,实现了在分布式实时仿真中,控制前端对目标程序具体结构的展现。测试结果表明,新方法可以完全展现目标程序的所有信息,为实现控制前端对目标程序的实时控制打下了良好的基础。     

雷达模拟器目标威胁度评估方法研究

研究雷达模拟器目标威胁度的准确评估问题,是辅助操作手对空中目标进行打击的重要依据.威胁度普通雷达是难以探测的.由于目标的速度、距离等随机性强,具体数据难以确定.针对威胁度评估问题,多限于权重分析、聚类分析等方法,对难以确定的参数有较大依赖.为解决上述问题,提出应用效能指数的方法来确定未知目标对雷达阵地的威胁度,根据雷达能够获取的数据,得出判断矩阵,实现对雷达所测数据的分析,并评估目标的威胁度.上述方法可用于雷达模拟器,能够灵活地根据情况调整威胁度评估方法.实验结果表明,方法能够较好地在某些属性未知的情况下,可对目标威胁度进行准确评估,证明改进方法为威胁度评估提供了有效依据.     

基于遗传算法的联合火力WTA问题研究

研究联合火力优化分配问题.联合火力是多种作战力量参战条件下的多武器-多目标对抗.由于火力分配受到多种条件的限制,分配方案又决定作战效果,而武器-目标分配(Weapon Target Assignment,WTA)是多个装备同类型武器的作战单元联合抗击多个目标进行的分配方法.针对WTA问题求解规模大和精度高的特点,传统算法均不能满足速度和精度的要求,在基本遗传算法的基础上,采用精英选择和动态遗传算子的改进算法,避免了过早收敛.利用WTA的数学模型进行仿真.仿真结果验证了算法的有效性.     

一种DVE中通用的因果消息序时间管理分布式中间件

对于遵循高层体系结构(HLA)标准构建的分布式虚拟环境(DVE),时间管理服务的性能将直接影响分布式仿真的效率和正确性。目前的时间管理服务实现了两种消息排序机制:接收序和时戳序。接收序对消息按其接收顺序进行处理,实时性高,但无法正确处理接收顺序与产生顺序相违背的消息;时戳序通常指保守时戳序机制,能对消息按其产生的时间顺序进行处理,但时间开销较大,难以到达DVE的实时性要求。因此,本文以分布式中间件的方式为DVE设计实现了一种因果消息序时间管理服务,提供符合HLA标准的程序接口,使分布式仿真应用在不改变原有调用接口的情况下,能够通过中间件对消息实现因果序时间管理。实验表明,使用该中间件可以有效维护消息的处理顺序,同时时间开销小,能够较好地满足DVE的实时性要求。     

基于动态连接的RDMA可靠传输协议设计

未来100P/E级高性能计算机系统对网络的传输可靠性、性能均衡性、可扩展性方面有更高的需求。本文提出的RDMA传输模型,采取配置少量资源,动态连接使用的策略实现端到端的数据可靠传输。与传统的可靠通信协议如Infiniband相比,本方案的优势为:(1)支持自动重路由,可绕过网络故障区域保证消息的可靠传输;(2)支持报文乱序到达,支持源和目的间的多路径传输,提供消息的流控机制,能较好地均衡网络整体性能,减少网络热点和缓解网络拥塞;(3)基于通信接口硬件实现可靠性数据结构,不需要消耗主存为通信建立连接,具有极高的系统可扩展性。初步测试结果表明,采取了优化措施后,该协议不会增加小于4K字节消息的传输延迟。