动态目标群采集传输控制模型及其并行实现研究

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目前空间信息应用往往存在以下几方面问题:(1)应用流程中存在过多的人工环节;(2)系统没有反馈通道;(3)资源无法充分利用。因此在空间信息应用中引入控制理论来消除人工环节、增加反馈通道、合理配置资源,进而实现实时化、自动化,就显得极为必要。动态目标群管理是一类典型的空间信息应用,对实时性有强烈需求,而系统的复杂性严重制约了其实时性,更需要引入控制理论来解决实时性和复杂性这对矛盾。要实现动态目标群的实时控制和管理,必须进行大量复杂的计算,这对中心端计算能力提出很高要求,引入并行计算是较好的解决途径,本文基于多核+MPI来为动态目标群控制提供并行计算平台支撑。   本文以车辆GPS监控为例研究了动态目标群采集传输控制,实现采集精度和通信量的动态调节,建立起终端与中心端的反馈通道,使之形成有机整体,最大限度的利用现有资源。主要包括以下3个方面:   (1)动态目标群采集传输系统建模及控制实现研究   建立动态目标群采集传输系统的模型,具体包括:动态目标群自适应采集传输机制建模,控制变量和状态变量建模,控制对象传递函数建模。   在建立系统模型的基础上采用数字PID控制方法对动态目标群采集传输进行控制,基于粒子群算法进行PID控制参数整定,实现了基本的PID控制及Fuzzy-PID控制。   (2)基于多核和MPI的空间分析与控制算法研究   研究基于多核和MPI的并行计算平台Etime_MCMPI的实现方法,包括并行机制研究、并行软件环境开发、硬件平台搭建、算法的模块化与集成方法等,并采用C++语言实现Etime_MCMPI。   基于Etime_MCMPI平台实现动态目标群管理中的空间分析与控制相关的并行算法,包括并行道路匹配算法、并行Dijkstra算法、基于粒子群的PID参数并行整定算法等,并对算法的加速比、效率等性能进行对比分析。   (3)动态目标群采集传输控制仿真与分析   构建动态目标群采集传输控制仿真系统,包括自适应采集终端原型机、自适应采集终端模拟、控制系统建模、控制过程的实施、并行计算支撑子系统等。并基于仿真系统进行试验和分析,主要从控制性能、并行性能、整体性能3个方面进行分析。   仿真结果表明,应用控制理论和并行计算技术可以显著提高动态目标群采集传输的实时性和智能性。
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