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LEO星际网络中的路由算法研究

LEO星际网络中的路由算法研究

作者：冷洪泽国防科学技术大学

学位级别：硕士

LEO卫星网络具有轨道高度低、传输时延小以及用户终端实现简单等优点,近几年来得到了广泛的重视和研究.在具有星际链路的卫星网络中,信息可以通过多种路径传输.由于网络拓扑结构变化迅速,传输路径中断频繁,因此路由算法设计成为LEO星际... 详细信息

LEO卫星网络具有轨道高度低、传输时延小以及用户终端实现简单等优点,近几年来得到了广泛的重视和研究.在具有星际链路的卫星网络中,信息可以通过多种路径传输.由于网络拓扑结构变化迅速,传输路径中断频繁,因此路由算法设计成为LEO星际网络的关键问题之一. 本文的主要工作成果有以下几个方面: 1.将铱星系统抽象为无回路有向网络,并在此基础上给出了解决两节点间最短路问题和所有节点间最短路问题的新算法.与经典算法相比,复杂度分别由O ( n 2)和O ( n 3)下降到了O ( m )和O ( m ( n ? m1/2)). 2.以传输时延受限为基础,将切换率、阻塞率等作为参数转化到费用函数中,建立了一种新的QoS路由模型.该模型较为全面地考虑了各种QoS指标,更符合星际网络的实际应用. 3.针对时延受限费用最小问题的QoS模型提出了优化算法.该算法通过构造限制子网络与费用优化子网络,极大地简化了解的搜索空间,并针对两种不同的费用优化子网络提出了不同的解决策略,有效地提高了搜索性能. 4.针对单路径传输协议在通信系统中的不足,分别设计了链路独立多路径算法和节点独立多路径算法.这两个算法实现简单,复杂度低,并且独立路径的数目k可以根据实际需要任意选取. 5.将卫星网络通信中的一类特殊问题转化为带固定费用的运输问题,并借鉴智能优化算法思想,提出了自适应禁忌搜索算法.与同类算法相比,本算法自适应性强,能够全局收敛.

关键词： LEO星际网络无回路网络时延受限多径路由禁忌搜索

有限时间Lyapunov指数的高精度计算新方法

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物理学报 2014年第18期63卷 105-115页

作者：曹小群宋君强任开军冷洪泽银福康国防科学技术大学计算机学院长沙410073 国防科学技术大学计算机学院并行与分布处理重点实验室长沙410073

针对目前有限时间Lyapunov指数(FTLE)计算方法准确度不高和无法获得边界值的问题,基于对偶数理论提出了一种新的高精度计算方法.首先描述了基于有限空间差分方法计算FTLE的缺点和问题:其次介绍了基于对偶数理论的高精度导数计算方法及... 详细信息

针对目前有限时间Lyapunov指数(FTLE)计算方法准确度不高和无法获得边界值的问题,基于对偶数理论提出了一种新的高精度计算方法.首先描述了基于有限空间差分方法计算FTLE的缺点和问题:其次介绍了基于对偶数理论的高精度导数计算方法及其显著优点,并将动力系统的柯西一格林形变张量计算问题转化为对偶数空间中非线性微分方程数值求解问题;最后对单摆和非线性Duffing振子两个典型物理动力系统进行了数值实验.结果表明:基于对偶数理论的新方法能有效、方便和高精度地计算出有限时间Lyapunov指数场,并成功识别出所包含的拉格朗日相关结构.

关键词：有限时间Lyapunov指数对偶数动力系统拉格朗日相关结构

Hybrid three-dimensional variation and particle filtering for nonlinear systems

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Chinese Physics B 2013年第3期22卷 226-231页

作者：冷洪泽宋君强 College of Computer National University of Defense Technology

This work addresses the problem of estimating the states of nonlinear dynamic systems with sparse *** present a hybrid three-dimensional variation（3DVar） and particle piltering（PF） method,which combines the advantages of 3DVar and particle-based *** minimizing the cost function,this approach will produce a better proposal distribution of the *** the stochastic resampling step in standard PF can be avoided through a deterministic *** simulation results show that the performance of the new method is superior to the traditional ensemble Kalman filtering（EnKF） and the standard PF,especially in highly nonlinear systems.

关键词： three-dimensional variation(3DVar) particle piltering(PF) ensemble Kalman filtering(EnKF) chaos system

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无回路网络中最短路问题的高效算法

计算机工程 2009年第14期35卷 84-86,103页

作者：冷洪泽谢政陈挚徐桢国防科技大学理学院长沙410073 北京航空航天大学电子信息工程学院北京100083

无回路网络是一类重要的网络,给出在无回路网络中求解最短路树形图和任意顶点对间最短路的高效算法。该算法将顶点进行重新编号,结合广度优先探索法,从源顶点出发依次搜索每个顶点的所有出弧,并在弧的头部进行权值变换操作,可以得到最... 详细信息

无回路网络是一类重要的网络,给出在无回路网络中求解最短路树形图和任意顶点对间最短路的高效算法。该算法将顶点进行重新编号,结合广度优先探索法,从源顶点出发依次搜索每个顶点的所有出弧,并在弧的头部进行权值变换操作,可以得到最短路树形图和任意顶点对间最短路,算法复杂度分别为O(m)和O(m(n-m1/2))。该算法思想简便、复杂度低、易于操作。

关键词：根无回路网络最短路树形图

云环境下优化科学工作流执行性能的两阶段数据放置与任务调度策略

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计算机学报 2011年第11期34卷 2121-2130页

作者：刘少伟孔令梅任开军宋君强邓科峰冷洪泽国防科学技术大学计算机学院中国人民解放军78046部队

云环境中跨数据中心科学工作流的高效执行通常面临数据交互量大的问题.文中给出基于相关度的两阶段高效数据放置策略和任务调度策略:即在工作流建立阶段根据数据依赖关系图把关系紧密型数据集尽可能放置到同一数据中心;而后任务调度策... 详细信息

云环境中跨数据中心科学工作流的高效执行通常面临数据交互量大的问题.文中给出基于相关度的两阶段高效数据放置策略和任务调度策略:即在工作流建立阶段根据数据依赖关系图把关系紧密型数据集尽可能放置到同一数据中心;而后任务调度策略在运行阶段将任务调度到数据依赖最大的数据中心执行,并将新产生数据集放置到相关度最高的数据中心.实验表明,该策略能有效减少跨数据中心科学工作流执行时的数据传输量,从而能有效提升科学工作流的执行效率,并能减少资源的租赁费用.

关键词：云计算科学工作流数据放置数据相关任务调度

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中法海洋卫星散射计风场资料融合与检验

大气科学 2024年第3期48卷 1233-1246页

作者：冷洪泽曹航胡瑞生曹小群陈祥国赵军国防科技大学气象海洋学院长沙410073

单一的海面风场资料存在观测点稀少、分布不均匀或难以覆盖全球等问题,利用多源风场资料进行融合,实现快速标准网格化,一方面可有效覆盖海面,另一方面可提升风场业务化精度。为了促进以我国自主可控散射计风场资料为主的多源海面风场融... 详细信息

单一的海面风场资料存在观测点稀少、分布不均匀或难以覆盖全球等问题,利用多源风场资料进行融合,实现快速标准网格化,一方面可有效覆盖海面,另一方面可提升风场业务化精度。为了促进以我国自主可控散射计风场资料为主的多源海面风场融合效果提升,本文收集了四种海面风场资料:浮标、船舶报、ASCAT散射计反演风场以及国产中法海洋卫星散射计(CSCAT)反演风场资料,并进行了相关的融合试验与验证。首先对比验证CSCAT散射计风场资料质量,再利用时空加权插值法和最优插值法,以CSCAT散射计资料为核心,辅以其他风场资料进行日平均全球风场融合与3 h区域风场融合,最后对融合风场进行了质量检验。试验结果表明:CSCAT散射计风场资料在数据准确度及数据稳定性上略逊于ASCAT散射计;散射计风与船舶报两种资料融合后的全球风场可以满足一定的业务化精度需求;最优插值法更适合应用于太平洋海域,时空加权插值法更适合应用于印度洋海域,在大西洋海域两种方法融合效果相近;时空加权与最优插值集成方法下的3 h区域融合风场质量较全球日平均风场更高。本融合方法实现简便、运算快捷、融合数据可靠,特别是在观测极端稀疏区域,可为需求部门快速获取高分辨率海面标准网格化风场提供一定参考。

关键词：海面风场散射计时空加权最优插值质量评价

基于带固定费用运输问题的自适应并行搜索算法研究

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基于带固定费用运输问题的自适应并行搜索算法研究

MetaPINNs:Predicting soliton and rogue wave of nonlinear PDEs via the improved physics-informed neural networks based on meta-learned optimization

第十三届全国青年通信学术会议

作者：冷洪泽谢政徐桢国防科技大学理学院北京航空航天大学信息学院

带固定费用的运输问题是一类NP难题,没有多项式算法可以求解。本文拟采用智能搜索算法加以研究。与其它同类搜索算法相比,本文提出的自适应并行禁忌搜索（APTS）算法具有参数动态变化、自适应性强、搜索速度快、能够全局收敛等优点。

关键词：固定费用自适应禁忌搜索并行搜索

来源： cnki会议评论

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Chinese Physics B 2024年第2期33卷 96-107页

作者：郭亚楠曹小群宋君强冷洪泽 College of Meteorology and Oceanography National University of Defense TechnologyChangsha 410073China College of Computer National University of Defense TechnologyChangsha 410073China Naval Aviation University Huludao 125001China

Efficiently solving partial differential equations(PDEs)is a long-standing challenge in mathematics and physics *** recent years,the rapid development of artificial intelligence technology has brought deep learning-based methods to the forefront of research on numerical methods for partial differential *** them,physics-informed neural networks(PINNs)are a new class of deep learning methods that show great potential in solving PDEs and predicting complex physical *** the field of nonlinear science,solitary waves and rogue waves have been important research *** this paper,we propose an improved PINN that enhances the physical constraints of the neural network model by adding gradient information *** addition,we employ meta-learning optimization to speed up the training *** apply the improved PINNs to the numerical simulation and prediction of solitary and rogue *** evaluate the accuracy of the prediction results by error *** experimental results show that the improved PINNs can make more accurate predictions in less time than that of the original PINNs.

关键词： physics-informed neural networks gradient-enhanced loss function meta-learned optimization nonlinear science

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臭氧观测的全球四维变分资料同化技术

地球科学前沿（汉斯） 2017年第6期7卷 856-866页

作者：曹小群宋君强赵军冷洪泽马烁国防科技大学气象海洋学院湖南长沙

针对平流层大气观测资料稀少的问题,提出利用同化卫星臭氧观测改进全球数值天气预报效果的方法。将复杂的臭氧资料同化问题转换为一个以大气运动控制方程为约束条件的大规模最优化问题,并实现了SCIAMACHY卫星臭氧观测的全球四维变分资... 详细信息

针对平流层大气观测资料稀少的问题,提出利用同化卫星臭氧观测改进全球数值天气预报效果的方法。将复杂的臭氧资料同化问题转换为一个以大气运动控制方程为约束条件的大规模最优化问题,并实现了SCIAMACHY卫星臭氧观测的全球四维变分资料同化。试验结果表明:由于卫星臭氧观测资料同化的引入,一定程度上提高了地面报和探空报的同化利用率,总气柱臭氧含量预报场的分布具有明显变化,对南北半球形势场预报技巧评分具有一定幅度的提高。

关键词：数值天气预报四维变分资料同化卫星臭氧观测 SCIAMACHY 伴随模式