分析电大开口腔体电磁散射的快速混合算法-IPO+FMM

电大尺寸开口腔体结构的高频电磁散射分析是复杂目标RCS分析预测中一项很有意义和难度的工作,提出 一种混合算法-IPO+FMM,将迭代物理光学法与快速多极子方法相结合,对电大尺寸开口腔体进行电磁散射分析,文中对 IPO+FMM混合算法进行理论分析与公式推导,希望在保证分析精度的同时减小计算量,提高计算速度。     

基于绕射场修正快速迭代物理光学法的海面舰船与角反阵列电磁散射分析

随着雷达技术的发展,雷达制导武器严重威胁着海面舰船目标的安全.为了保护海面航线的舰船,多面角反射器得到了广泛利用.本文以海上舰船与角反射器阵列组合为分析目标,针对其散射作用强、局部耦合明显的目标散射特征,提出了局部迭代物理光学（iterative physical optics, IPO）方法进行高效的电磁散射建模,并采用快速多极子技术与GPU并行技术实现了大场景海面复杂目标与角反干扰阵列的快速雷达散射截面积（radar cross section,RCS）仿真计算.该方法通过将电流迭代求解再辐射作用的区域截断在射线路径周围的局部区域内的操作,减少了IPO方法中分析复杂目标的电磁散射过程所产生相互作用的循环计算未知量.同时该方法考虑了边缘绕射场对目标RCS的影响,并利用绕射场对表面反射场进行修正.不同类型舰船的角反射器阵列的仿真结果表明,本文方法可为海战场反电子侦察提供有效的理论实现方案.     

介质涂覆电大复杂腔体散射的快速求解

利用腔体涂覆层是薄层损耗介质的情况,引入阻抗边界条件求解腔体的介质涂覆区域.详细推导了快速多极子方法结合迭代物理光学法和阻抗边界条件的混合计算公式.在此基础上利用前后向迭代方法加速收敛.计算结果表明该方法比IPO FMM方法有效地减少了迭代次数,能够对腔体涂覆材料的电磁参数、腔体涂覆部位进行优化设计,对开口腔体的RCS减缩提供理论参考.     

介质涂敷电大腔体电磁散射IPO研究

将迭代物理光学法(IPO)推广应用于研究具有非完纯导电边界的电磁散射问题,建立了相应的理论模型,并应用到内壁涂敷介质的电大尺寸腔体的电磁散射特性分析中。在每一次IPO迭代步骤中,应用Fresnel反射系数计算出介质表面总场。通过多次迭代,求出腔体内壁上稳定的电磁场分布,进而计算出腔体的电磁散射特性。数值结果表明了这种扩展的IPO方法的在分析电大尺寸介质涂敷目标中的正确性和高效性。     

IPO结合FMM，RPFMM，FaFFA方法快速计算电大腔体的RCS

迭代物理光学法结合快速多极子(IPO+FMM)方法,可以快速计算电大腔体的电磁散射特性。传统的快速多极子(FMM)方法需要计算两组的转移因子以及转移过程的全部角谱分量,计算开销是非常大的。随着组间距离的增大,转移过程可以用射线多极子(RPFMM)简化计算,为了充分利用射线多极子方法中参与计算的有效角谱分量随着组间距离增大而变少的特性,采用一种随着组间距离增大自适应调整参与计算的角谱分量的锥形区域的射线多极子方法(RPFMM),当两组距离足够大而位于远场时,用远场近似方法(FaFFA)进一步简化计算。结果表明该方法能在保持计算精度的同时并能较IPO+FMM方法进一步减少计算资源占用、提高计算速度。     

二维多导电柱体电磁散射的快速算法

本文用积分方程的迭代求解方法处理二维多导电柱体的电磁散射问题。同时用双共轭梯度法代替共轭梯度法来加速迭代过程。数值结果显示了本文方法的高效性。     

IPO+FMM混合方法结合GRI和级联技术计算电大腔体的RCS

采用快速方法(FMM, RPFMM, FaFFA)加速迭代物理光学法(IPO)的迭代过程,可以快速计算电大腔体的电磁散射特性。采用广义互易积分,用靠近腔体终端的一个St面将腔体分成两段,形状简单光滑的腔体前端用IPO结合快速算法处理,而腔体终端单独分析。为了能够处理深腔体和进一步加快计算速度,将腔体前端进一步分成几个子腔体,每一个子腔体独立分析,通过一个级联方法求得腔体前端在St面产生的辐射场,最终在St面用广义互易积分求得腔体的RCS。数值计算结果表明该方法是准确的,同时能有效地提高计算速度。     

FMM用于快速计算电大腔体的RCS

利用迭代物理光学法(IPO)计算一般电大尺寸腔体的电磁散射特性,在迭代过程中用快速多极子方法(FMM)加速计算.在雅可比最小残差法(JMRES)的积分运算中引入FMM并与共扼梯度法(CG)的计算效率进行了比较.采用结构化分组,利用转移因子的平移不变性对计算和存储进行了优化.计算结果表明这些加速方法是有效的并能极大地提高计算效率.     

一种电大尺寸组合体散射的快速计算方法

采用自适应多层快速多极子算法分析电大尺寸组合体的雷达散射截面。推导了组合体表面的积分方程,通过将基函数和权函数分别用不同空间位置上的点源函数展开,自适应多层快速多极子算法实现了阻抗积分的快速计算,通过采用射线传播法,远场近似和对称性计算法则使转移因子的计算效率大大提高,所有转移过程可由快速傅里叶变换计算完成。这种算法计算组合体散射时所需的计算时间和内存显著降低,且数值计算结果和实际测试结果吻合良好。     

基于并行MLFMA的SAR舰船目标RCS计算

为提高合成孔径雷达（SAR）图像仿真效果,针对SAR图像中舰船目标雷达散射截面（RCS）计算的精度和效率问题,在利用几何建模方法构建三维舰船模型的基础上,采用并行多层快速多极子算法（MLFMA）计算了舰船目标RCS并分析了该算法的并行加速比。仿真实验表明,并行MLFMA算法适用于高频范围内较大尺寸舰船目标RCS的计算,比物理光学法（PO）和物理光学与矩量混合算法（PO—MOM）具有更高的计算精度且并行方案能明显提高求解目标RCS的效率。     

快速计算电大尺寸目标双站电磁散射的方法

提出利用等效边缘电磁流方法快速计算复杂形体电大尺寸目标的双站ＲＣＳ。该方法运算速度快,考虑了边缘绕射和遮挡,计算精度高。在计算尖锥柱等典型散射体的ＲＣＳ的基础上,计算了一导弹模型在不同方位角下的双站ＲＣＳ,证实了本方法的可行性。     

电大尺寸复杂结构腔体电磁散射的IPO/FEM混合法研究

该文将物理光学迭代法(IPO)的子域连接法与矢量有限元法(FEM)相结合,提出了一种新的混合方法用于分析计算电大尺寸复杂结构腔体目标的电磁散射特性。对于腔体内部适合用高频方法处理的部分采用IPO方法分析;对于具有复杂结构和材料特性的部分,采用矢量有限元法进行研究,利用交界面上的连续性条件实现这两种方法的耦合。为了验证理论模型的正确性,该文对某一矩形空腔及底部加载金属台阶的腔体进行了分析,计算结果与文献数据以及用时域有限差分法所得结果一致,并具有很好的收敛效果。在此基础上,对底部加载介质层的复杂结构腔体进行了分析计算,结果表明这种混合方法对于分析电大尺寸复杂结构腔体的散射特性是行之有效的。     

改进的IPO-CBFM 分析电大尺寸腔体的RCS

计算电大尺寸复杂腔体电磁散射时,迭代物理光学法与矩量法的混合方法（IPO-MM）是有效方法之一。为 了提高该算法的效率,在IPO 中使用快速远场近似（FAFFA）技术加速,在腔体复杂部分的MM 中使用特征基函数法 （CBFM）技术加速。在新的IPO/FAFFA-CBFM 混合法中,利用分块技术对求解矩阵进行降秩,使用传统的求解方法 即可求解方程,而不需要预条件处理与低频法的迭代求解方法。结果表明,新的混合方法有更高的计算效率和在单机 平台上解决更大复杂腔体电磁问题的能力。     

MEI系数的快速算法

不变性测试方程法已被证明是解决电磁问题的一种有效方法。目前电大尺寸问题中ＭＥＩ系数的计算已成为一个瓶颈。提出了一个快速算法用于加速ＭＥＩ系数的计算,它使用快速多极子方法计算测试子的散射场,使得ＭＥＩ系数的计算速度从Ｏ（Ｎ＾２）变为Ｏ（Ｎ＾１．５Ｌｏｇ２Ｎ）。     

粗糙海面三维目标电磁散射的快速估算方法

本文使用物理光学法(PO)与区域投影法(AP),结合计算机图形学技术,将两面角反射器的计算原理应用于目标与海面之间的多次散射计算.给出了一种快速判定三维空间内三角形面元是否相交的方法以加速射线追踪.针对Pierson-Moscowitz谱生成的海面,考虑海水的介电特性与海况的影响,计算了不同海况下的三维目标散射特性.并同文献结果进行了比较,表明本文的方法具有较好的准确性.     

电大尺寸多柱体电磁散射问题的一种快速混合算法--MEI+FMM

本文提出了一种改进的快速迭代ＭＥＩ（不变性测试方程）算法用于分析电气大尺寸多柱体的散射问题,在此算法中我们首次将快速多极子技术（ＦＭＭ）用于加速多柱体之间多次散射场的计算。应用本算法计算了柱体周长为几千波长的多柱体散射场。实际计算结果显示,一方法与原有的直接计算方法具有几乎同样的精度,而速度提高了两个数量级。     

应用改进迭代物理光学方法分析电大尺寸开口腔体散射

为了克服用IPO法处理电大尺寸形状相对复杂的腔体散射时会出现迭代收敛慢甚至发散现象,本文引入松弛因子、异步迭代以及继承迭代等措施改进迭代的收敛性,所得结果与其它方法或实验结果符合很好。     

三维电大目标散射求解的多层快速多极子方法

为进一步提高对电大尺寸目标散射求解的能力,详细研究了多层快速多极子方法.重点设计了用于多层快速多极子方法的各种优化方法包括Morton编号、转移因子修正内插技术与外向波重复存储策略.对于未知量数目为N的三维电磁散射,数值实验显示多层快速多极子方法具有O(NlogN)量级的计算量、O(N)量级的存储量,特别适合求解三维电大尺寸目标的电磁散射.利用该方法在单机(内存1Gb)上成功计算了未知量为25万的电大尺寸目标散射.     

A reciprocity formulation for the EM scattering by an obstaclewithin a large open cavity

A formulation based on a generalized reciprocity theorem is developed for analyzing the external high-frequency EM scattering by a complex obstacle inside a relatively arbitrary open-ended waveguide cavity when it is illuminated by an external source. This formulation is also extended to include EM fields whose time dependence may be nonperiodic. A significant advantage of this formulation is that it allows one to break up the analysis into two independent parts, one dealing with the waveguide cavity shape alone and the other with the obstacle alone. The external scattered field produced by the obstacle (in the presence of the waveguide cavity structure) is given in terms of a generalized reciprocity integral over a surface S_T corresponding to the interior waveguide cavity cross-section located conveniently but sufficiently close to the obstacle. Furthermore, the fields coupled into the cavity from the source in the exterior region generally need to propagate only one way via the open front end (which is directly illuminated) to the interior surface S_T in this approach, and not back, in order to find the external field scattered by the obstacle