图形处理器（GPU）加速时域有限元的二维辐射计算

时域有限元方法是在电磁场与微波工程领域广泛应用的方法之一.然而,时域有限元在大型机上运行时都是相当缓慢的.对时域有限元计算的硬件加速的研究已经开始进行.与同一代技术的CPU比较,目前一般用户的图形加速卡(GPU)对时域有限元的加速可以达到CPU的近4倍左右.以OpenGL作为应用编程接口(API),使用一个标准的商业图形卡编程解决二维时域有限元的辐射问题.     

SAR图像压缩采样恢复的GPU并行实现

压缩采样(CS)技术被尝试应用于合成孔径雷达(SAR)图像的压缩。然而,高分辨SAR图像数据量大,导致压缩采样后的恢复过程计算量大,传统的中央处理器(CPU)无法实时成像。为解决这一问题,该文在图形处理器(GPU)平台上设计了CS的并行方法,并实现了SAR图像压缩。实验结果表明,在保证SAR图像压缩性能的前提下,该文设计的GPU并行处理速度能够提高到CPU串行处理的8.8倍。     

图形处理器协同运算的视频处理架构

多媒体视频处理的任务繁重,计算量大,很多算法无法在仅使用一颗CPU的条件下达到实时处理的速度。设计一套图形处理器协同运算的视频处理架构,它采用图形处理器与中央处理器配合,共同完成视频计算的任务。这种架构可以大大加速处理速度,并减轻中央处理器的负担。     

基于NVIDIA GPU 的机载SAR 实时成像处理算法CUDA 设计与实现

合成孔径雷达(SAR)成像处理的运算量较大,在基于中央处理器(Central Processing Unit, CPU)的工作站或服务器上一般需要耗费较长的时间,无法满足实时性要求。借助于通用并行计算架构(CUDA)编程架构,该文提出一种基于图形处理器(GPU)的SAR 成像处理算法实现方案。该方案解决了GPU 显存不足以容纳一景SAR 数据时数据处理环节与内存/显存间数据传输环节的并行化问题,并能够支持多GPU 设备的并行处理,充分利用了GPU设备的计算资源。在NVIDIA K20C 和INTEL E5645 上的测试表明,与传统基于GPU 的SAR 成像处理算法相比,该方案能够达到数十倍的速度提升,显著降低了处理设备的功耗,提高了处理设备的便携性,能够达到每秒约36兆采样点的实时处理速度。      

电磁场时域数值算法的新进展

电磁场时域计算方法由于一次计算可以获得目标的时域响应,结合傅里叶变换得到宽带信息等的优势越来越受到关注.本文介绍了近年来时域有限差分（finite-difference time-domain,FDTD）法和时域有限元（finite element time-domain,FETD）无条件稳定算法方面的研究进展以及FETD算法的更新方案——时域非连续伽辽金（discontinuous Galerkin time-domain,DGTD）方法的新进展.     

一种非条件稳定的隐式时域有限差分法

介绍一种基于交替方向隐式(ADI)技术的时域有限差分法(FDTD).该方法是非条件稳定的,时间步长不再受到Courant稳定条件的限制,而是由数值色散误差来确定.与传统的FDTD相比,ADI-FDTD增大了时间步长,从而缩短了总的计算时间,特别是当空间网格远小于波长时,优点更加突出.首次把完全匹配层(PML)边界条件应用到ADI-FDTD计算中,采用幂指数形式的时间步进算法,推导了相应的迭代公式.进行了实例计算,并与传统FDTD的结果对比,验证了ADI-FDTD的有效性与优越性.     

基于GPU的图像快速显示技术

新一代的图形显示硬件集成了以图形处理器(GPU)为核心的可编程顶点着色器和可编程像素着色器,为实现实时体绘制技术提供了硬件加速支持,具有一定的并行性和可编程性,在诸如数字图像处理等通用计算领域有着巨大的应用潜力。分析和总结了利用GPU技术实现大数据量的数字图像快速显示的一些基本途径。详细分析了技术难点并提出了相应的解决方法,该设计方法已经在工程实践中应用并取得了较好的效果。     

一种离子注入提速的新方法

文章介绍的有效化扫描是不改变工艺参数,仅改变机械运动就能缩短注入时间的方法。传统注入工艺中,扫描往返运动会产生大量的额外注入时间。有效化扫描通过数字信号处理器检测和分析,找到圆片脱离束流的瞬间(此时dIB/dt=0;d~2IB/dt~2<0,且检测出的点与标准扫描时的一致),改变扫描运动方向,通过缩短扫描往返路程来减少实际注入时间。     

高阶减缩时域有限差分的一种实现方法

减缩时域有限差分（R—FDTD）法是一种高效节约存储量的算法,但目前对时间和空间的差分均只有二阶精度。本文提出了对时间和空间的差分分别具有2M阶和2N阶精度的R—FDTD的一种实现方法,相对于目前的R—FDTD,并不增加存储量。数值实验证实了这一方法的有效性。     

一种改进的两步时域相位去包裹算法

针对时域相位去包裹方法在三维形貌测量时存在采 集图像幅数多、数据量大和处理时间长等问题,提出了一种改进的两步时域相位去包裹算 法。首 先,增加中间灵敏度投影条纹,将不同灵敏度光栅条纹投射到待测物体表面,由CCD相机采 集;再通过不同灵敏度级联,得到最 终灵敏度系数G值较大的去包裹相位数据。推导了两步时域相位去包裹算法 的初始相位条件。并进行了实际测量。结果表明,本文方法可实现高灵敏度三维形貌测量, 测量结果精度更高。     

A New State-space-based Algorithm to Assess the Stability of the Finite-difference Time-domain Method for 3D Finite Inhomogeneous Problems

The finite-difference time-domain (FDTD) method is an explicit time discretization scheme for Maxwell's equations. In this context it is well-known that explicit time discretization schemes have a stability induced time step restriction. In this paper, we recast the spatial discretization of Maxwell's equations, initially without time discretization, into a more convenient format, called the FDTD state-space system. This in turn allows us to derive a new algorithm in order to determine the stability limit of FDTD for lossy, inhomogeneous finite problems. It is shown that a crucial parameter is the spectral norm of the matrix resulting from the spatial discretization of the curl operator. In a rectangular simulation domain the time step upper bound can be calculated in closed form and results in a time step limit less stringent than the Courant condition. Finally, the validity of the technique is illustrated by means of some pertinent numerical examples.     

用于有限元分析的一种新的等级基多重网格法

本文利用自适应有限元剖分和等级基技术,提出了一种新的等级基多重网格的分析方法.由于该方法的限制算子R具有十分简单的表达形式,使得新方法的算法非常简单,计算实例证实它具有很高的计算效率.     

宽带上网如何提速

目前,宽带业务有以太网、非对称数字用户线(ADSL)、电缆调制解调器(Cable Modem)三种接入方式。许多用户上了宽带网后,却感到下载速度比过去没有多大的提高,其中一个重要原因便是上     

弯张换能器的有限元及边界元分析

利用有限元法和边界元法相结合的方式,对I类凹筒结构弯张水声换能器进行了全面的分析。具体方法是借助于网格模型数据和计算结果数据共享的思想,将有限元法的结构、振动分析优势同边界元法的声场分析优势互补起来。相关试验表明,这种相结合的分析方式更全面、准确,是对水声换能器性能分析和优化设计手段的有益完善。     

有限元法在电子束焊接中的应用

针对某微波组件的电子束焊接过程,采用有限元法对焊接变形进行了模拟分析,并对焊接电流和焊接速度参数进行了优化.结果表明,理论计算值与实际测量值是完全吻合的,增加焊接电流或降低速度会加大焊接变形.该法对工程实践具有指导意义.     

UTP的有限元建模

本文应用有限元方法对非屏蔽双绞线（UTP）进行建模，为了验证仿真结果的可信性，结合磁偶极子理论和场强叠加原理，对双绞线的辐射场进行理论计算．结果证实，有限元法在处理双绞传输线问题上是有效可行的。     

基于有限元法雷达散射截面的计算

计算物体的雷达散射截面始终是电磁散射研究的重点,精确快速地求解RCS问题是其研究的主要方向。文中介绍了电磁场有限元,以及基于有限元法的HFSS仿真软件应用,重点分析了HFSS在求解过程中边界条件、网格剖分等对精度的影响,结合计算实例,其结果证明了有限元法计算复杂物体RCS的正确性。     

同态滤波的一种GPU提速实现方法

为了提高光照不均图像的增强速率,提出了基于GPU平台的同态滤波并行算法.根据同态滤波算法的并行性,利用CUDA软硬件体系架构,实现了同态滤波算法向GPU上的移植.利用多幅不同分辨率图像作为测试数据,对比CPU和GPU方案的计算效率.实验结果表明,GPU实现方案大幅度提升了计算效率.     

微结构光纤的有限元分析计算法

利用有限元法对零色散点在780nm的均匀微结构光纤进行经过简化的矢量波动方程模拟计算，获得了所需要的模场分布、有效折射率、色散、有效模面积等参数，并与实验数据相参照验证了这种方法的准确性和精度。进而将这种计算方法用于非均匀微结构光纤的模拟计算，不仅获得了很好的结果，与其他方法相比还具有更快的计算速度，计算所得到的结果对将来设计和拉制微结构光纤很有帮助，并且这种方法在设计不规则的微结构光纤方面具有很好的优势。     

Finite Element Method for Inhomogeneous Axisymmetric Resonators

A finite element method(FEM) with hybrid nodal and edge basis functio ns for solving nonaxisymmetric modes in axisymmetric resonators filled with in homogeneous media is presented. Spurious modes can be reduced by choosing proper basis functions. Several numerical results are presented to show the validity a nd the efficiency of proposed method.This method can be widely used in electroma gnetic(EM) engineering design.