For electromagnetic scattering of 3?D complex electrically large conducting targets,a new hybrid algorithm,MoM?PO/SBR algorithm,is presented to realize the interaction of information between method of moment(MoM)and p...For electromagnetic scattering of 3?D complex electrically large conducting targets,a new hybrid algorithm,MoM?PO/SBR algorithm,is presented to realize the interaction of information between method of moment(MoM)and physical optics(PO)/shooting and bouncing ray(SBR).In the algorithm,the COC file that based on the Huygens equivalent principle is introduced,and the conversion interface between the equivalent surface and the target is established.And then,the multi?task flow model presented in this paper is adopted to conduct CPU/graphics processing unit(GPU)tests of the algorithm under three modes,i.e.,MPI/OpenMP,MPI/compute unified device architecture(CUDA)and multi?task programming model(MTPM).Numerical results are presented and compared with reference solutions in order to illustrate the accuracy and the efficiency of the proposed algorithm.展开更多
电大尺寸和复杂目标电磁散射特性快速精准计算分析方法是提升目标特征信息提取能力的重要手段。车辆目标的散射场主要源于反射和绕射的综合作用,因此采用物理绕射理论(physical theory of diffraction,PTD)引入棱边绕射效应,改进物理光...电大尺寸和复杂目标电磁散射特性快速精准计算分析方法是提升目标特征信息提取能力的重要手段。车辆目标的散射场主要源于反射和绕射的综合作用,因此采用物理绕射理论(physical theory of diffraction,PTD)引入棱边绕射效应,改进物理光学(physical optics,PO)方法,从而建立电大尺寸和复杂目标电磁散射模型的PO-PTD混合型高频近似优化计算方法,以提升目标特征信息提取能力。进而,基于PO-PTD优化方法分析电大尺寸厢式车辆目标的电磁散射问题,研究其雷达散射截面积(radar cross section,RCS)周向分布特征对频率与擦地角的响应特性。车辆各方位的电磁散射特性与其对应的结构形状有密切关系,涉及大平面镜面反射、二面角反射、边缘绕射等多重效应。车辆RCS分布曲线形态随着擦地角增大而呈现先扩张后缩减的变化,并随着频率增大呈现缩减态势。车辆前向车头与后向车尾对擦地角变化最为敏感,是影响RCS曲线形态变化的主导因素。本研究可为电大尺寸和复杂目标电磁散射特性评估与控制技术提供关键的技术基础。展开更多
针对包含精细结构的电大尺寸目标电磁散射快速计算问题,提出了一种计算包含精细结构的电大尺寸目标电磁散射问题的基于矩阵降维的混合算法。该方法在Rao-Wilton-Glisson基函数矩量法(method of moment,MoM)的基础上,对目标区域进行划分...针对包含精细结构的电大尺寸目标电磁散射快速计算问题,提出了一种计算包含精细结构的电大尺寸目标电磁散射问题的基于矩阵降维的混合算法。该方法在Rao-Wilton-Glisson基函数矩量法(method of moment,MoM)的基础上,对目标区域进行划分,完成阻抗矩阵的分块和未知量的分离,再由矩量区与物理光学(physical optics,PO)区之间的电流相互作用构造耦合转移矩阵和激励转移矩阵,从而建立两个区域未知量之间的线性关系,进而完成对阻抗矩阵的降维,最终从矩阵运算角度构建了一种MoM-PO混合算法。其中,使用等效电偶极子模型简化双重积分计算,进一步减少矩阵元素的计算量;阻抗矩阵的阶数大幅减少,避免了大规模矩阵方程的求解计算。算例结果表明,与传统的低频算法相比,该算法既保证了计算精度,又提高了计算效率。展开更多
为了快速准确地计算电大尺寸目标高频散射场,降低计算代价,本文提出了一种基于八叉树多层结构与二次曲面离散技术的多层快速物理光学(multilevel fast physical optics,MLFPO)算法。八叉树多层结构的引入能够充分利用并行技术对计算加速...为了快速准确地计算电大尺寸目标高频散射场,降低计算代价,本文提出了一种基于八叉树多层结构与二次曲面离散技术的多层快速物理光学(multilevel fast physical optics,MLFPO)算法。八叉树多层结构的引入能够充分利用并行技术对计算加速;二次曲面离散技术可以更好地拟合凸散射体的表面,相较于平面三角形面片能有效降低未知量数目。在此基础上,本文将MLFPO算法应用目标拓展到复杂的多层涂覆目标。数值算例表明,与商业软件FEKO中的PO算法相比,MLFPO算法在S、C、X、Ku四个波段的双站散射场误差在1.54 dB以内,且计算速度随着频率增加可以提升8倍以上,而计算存储度降低98%。说明MLFPO算法在确保物理光学散射场计算精度的同时能够降低计算代价,是分析电大尺寸目标高频电磁散射问题的有效方法。展开更多
文摘For electromagnetic scattering of 3?D complex electrically large conducting targets,a new hybrid algorithm,MoM?PO/SBR algorithm,is presented to realize the interaction of information between method of moment(MoM)and physical optics(PO)/shooting and bouncing ray(SBR).In the algorithm,the COC file that based on the Huygens equivalent principle is introduced,and the conversion interface between the equivalent surface and the target is established.And then,the multi?task flow model presented in this paper is adopted to conduct CPU/graphics processing unit(GPU)tests of the algorithm under three modes,i.e.,MPI/OpenMP,MPI/compute unified device architecture(CUDA)and multi?task programming model(MTPM).Numerical results are presented and compared with reference solutions in order to illustrate the accuracy and the efficiency of the proposed algorithm.
文摘电大尺寸和复杂目标电磁散射特性快速精准计算分析方法是提升目标特征信息提取能力的重要手段。车辆目标的散射场主要源于反射和绕射的综合作用,因此采用物理绕射理论(physical theory of diffraction,PTD)引入棱边绕射效应,改进物理光学(physical optics,PO)方法,从而建立电大尺寸和复杂目标电磁散射模型的PO-PTD混合型高频近似优化计算方法,以提升目标特征信息提取能力。进而,基于PO-PTD优化方法分析电大尺寸厢式车辆目标的电磁散射问题,研究其雷达散射截面积(radar cross section,RCS)周向分布特征对频率与擦地角的响应特性。车辆各方位的电磁散射特性与其对应的结构形状有密切关系,涉及大平面镜面反射、二面角反射、边缘绕射等多重效应。车辆RCS分布曲线形态随着擦地角增大而呈现先扩张后缩减的变化,并随着频率增大呈现缩减态势。车辆前向车头与后向车尾对擦地角变化最为敏感,是影响RCS曲线形态变化的主导因素。本研究可为电大尺寸和复杂目标电磁散射特性评估与控制技术提供关键的技术基础。
文摘针对包含精细结构的电大尺寸目标电磁散射快速计算问题,提出了一种计算包含精细结构的电大尺寸目标电磁散射问题的基于矩阵降维的混合算法。该方法在Rao-Wilton-Glisson基函数矩量法(method of moment,MoM)的基础上,对目标区域进行划分,完成阻抗矩阵的分块和未知量的分离,再由矩量区与物理光学(physical optics,PO)区之间的电流相互作用构造耦合转移矩阵和激励转移矩阵,从而建立两个区域未知量之间的线性关系,进而完成对阻抗矩阵的降维,最终从矩阵运算角度构建了一种MoM-PO混合算法。其中,使用等效电偶极子模型简化双重积分计算,进一步减少矩阵元素的计算量;阻抗矩阵的阶数大幅减少,避免了大规模矩阵方程的求解计算。算例结果表明,与传统的低频算法相比,该算法既保证了计算精度,又提高了计算效率。
文摘为了快速准确地计算电大尺寸目标高频散射场,降低计算代价,本文提出了一种基于八叉树多层结构与二次曲面离散技术的多层快速物理光学(multilevel fast physical optics,MLFPO)算法。八叉树多层结构的引入能够充分利用并行技术对计算加速;二次曲面离散技术可以更好地拟合凸散射体的表面,相较于平面三角形面片能有效降低未知量数目。在此基础上,本文将MLFPO算法应用目标拓展到复杂的多层涂覆目标。数值算例表明,与商业软件FEKO中的PO算法相比,MLFPO算法在S、C、X、Ku四个波段的双站散射场误差在1.54 dB以内,且计算速度随着频率增加可以提升8倍以上,而计算存储度降低98%。说明MLFPO算法在确保物理光学散射场计算精度的同时能够降低计算代价,是分析电大尺寸目标高频电磁散射问题的有效方法。
