利用时间步进算法精确稳定求解时域积分方程

时域阻抗矩阵元素的计算需要分别计算场单元和源单元上的空时积分,由于时间基函数的分域性以及时间基函数(如三角型时间基函数)导数的不连续性,使得采用高斯积分方法计算源单元上空时积分的计算精度较差且误差随着时间步长的减小而增大.本文通过将源单元上空时积分转变成为1D时间卷积分和1D空间解析积分来精确计算时域阻抗矩阵元素,并在此基础上利用时间步进算法求解了时域电场、磁场和混合场积分方程.通过计算实例表明该方法在较大的时间步长取值范围内均能确保时域积分方程时间步进算法求解的精度和后时稳定性.

三维复杂目标求解的多层快速多极子方法

采用多层快速多极子方法(Multilevel fast multipole algorithm,MLFMA)求解混合场积分方程(Combinedfield integral equation,CFIE),并选择RWG型基函数,对金属带缝锥球体、三面角反射器以及钻石体的单站RCS(Radar cross section)进行了计算,计算结果与试验吻合良好。在此基础上计算了F-22缩比模型的单站RCS,其计算量、存储量分别达到O(NlogN)量级和O(N)量级,此方法适用于带有尖点和特别细长曲面的三维复杂目标,如战斗机外形的RCS计算分析。

混合场积分方程结合MLFMA分析导体介质复合目标电磁散射问题

针对组合目标电磁散射问题,采用一类新的混合场积分方程进行分析.通过合理选择比例系数组合表面电场和磁场积分方程,构造出具有良好收敛性的阻抗矩阵.MLFMA的迭代求解采用广义最小残差方法(GMRES),结合预条件技术进一步减少迭代次数,加速计算并提高处理电大尺寸导体介质复合目标的能力,研究了几类典型目标电磁散射特性并比较了计算效率,数值算例验证了该方法的准确性和高效性.

求解任意形状目标时域电磁散射的隐式算法分析

推导了采用不同差分格式求解时域磁场积分方程的隐式算法表达式,将不同差分格式的电场和磁场积分方程相结合,建立了9种混合时域积分方程。采用不同入射信号形式分别对金属球体、导弹缩比模型进行仿真,分析了3种(电、磁、混合)积分方程不同差分形式隐式算法的性能。通过与球体散射数据的解析解以及导弹模型暗室测量数据和频域结果的逆傅立叶变换数据相比较验证方法的有效性。

导体介质组合体电磁分析的建模与计算

为提高导体介质复合目标电磁散射分析的效率,采用一类新的表面混合场积分方程进行求解,该方程通过伽略金方法建立的阻抗矩阵具有良好的条件数。分析了多区域连接边上的电磁流分布和基函数的定义,然后根据边界条件推导了广义EFIE-CFIE-JMCFIE方程形式,最后比较了不同积分方程建立阻抗矩阵的收敛性。数值算例表明该方法能明显提高计算效率,实现导体介质复合目标电磁散射分析快速、准确的求解。

联合积分方程中的对称稀疏近似逆预处理器

提出一种针对联合积分方程(CFIE)的对称稀疏近似逆(S-SAI)预处理技术.将联合积分方程中的非对称矩阵改造成对称矩阵,使用Cholesky分解构造出联合积分方程的对称SAI(S-SAI)预处理器.数值实验结果表明,S-SAI预处理器的收敛性能与非对称SAI(A-SAI)相似,但是其构造时间比A-SAI的快32倍.

基于Laguerre多项式的边界积分方程时域求解

针对时域积分方程中存在的晚时震荡问题,介绍了基于Laguerre多项式的电场、磁场和混合场积分方程,求解了导体球和导体圆柱的时域电流分布和后向散射场以及单站RCS。结果表明,3种积分方程很好地解决了晚时震荡问题,混合场积分方程具有更高的计算精度。

适用于电磁混合源散射求解的新型积分方程数值方法

含腔导电目标电磁散射的混合场积分方程求解方法中 ,将出现电场积分方程算子和磁场积分方程算子同时作用于待求混合源的复杂情况 ,使计算复杂度大为提高 .本文导出“均衡混合场积分方程”及其数值方法 ,使作用于电流和磁流的积分算子完全相同 ,大大简化了计算 .均衡混合场积分方程与多层快速多极子方法 (MLFMA)结合使用 ,可以方便地求解含腔导体目标的电磁散射 .

应用切比雪夫逼近快速求解目标宽带雷达散射截面

将切比雪夫逼近理论应用于目标宽带电磁散射特性分析中,通过求解给定频带内的切比雪夫节点和节点处的目标表面电流,实现了频带内任意频率点表面电流的快速预测,从而实现目标宽带雷达散射截面的快速计算。组合场积分方程的使用消除了内谐振问题。将计算结果与传统矩量法逐点计算的结果进行了比较,结果表明在不影响精度的前提下,该方法的计算效率大大提高。

三维井间电磁场的联合反演方法

考虑到井间电磁测量信息量的局限性,基于积分方程在发射接收剖面对三维电导率异常体进行近似成像。成像过程中将沿垂直于发射接收剖面方向的成像区域限制在一定范围并假设电导率在该方向不变。成像实例显示,这种剖面成像的精度取决于垂直于发射接收剖面方向的成像范围与异常体在该方向实际范围的接近程度。考虑到实际情况下背景层电导率值往往是未知的或虽已知但并不准确,还提出了联合反演方法,以一维反演结果作为初始值,既反演一维背景地层的电导率,也反演三维异常体在发射接收剖面的电导率,两个过程交替进行。反演实例显示,经过几轮迭代后,背景层电导率分布及异常体在发射接收剖面的电导率分布均大大改善,说明了联合反演的有效性和必要性。

电大尺寸散射体的RCS计算方法研究

为了更加有效的求解电大目标散射计算问题,在避免谐振区效应情况下获得复杂目标的隐身雷达散射截面(RCS)特性,引用混合场积分方程(CFIE),在快速算法的求解迭代过程中采用共轭梯度算法(CG)的收敛技术,能够稳定的求解电大尺寸的RCS。计算和分析了金属球双站RCS和金属立方体双站RCS,并和精确计算、相关参考文献进行了比较,证明了方法的正确性,计算结果稳定,在工程实际上有较大的应用价值。

基于离散小波变换的AWE技术及其应用

提出一种将离散小波变换和渐近波形估计技术应用到矩量法中求解组合场积分方程的方法,再结合共轭梯度法和广义最小余量法,对平面波照射下任意形状二维电大导体目标的电磁散射特性进行分析,可实现目标宽带雷达散射截面的快速计算.组合场积分方程的使用消除了内谐振问题.将计算结果与传统矩量法进行比较,结果表明,基于离散小波变换的AWE(asymptotic wave-form evaluation)技术在提高计算效率和节约存储空间方面具有明显优势.

复杂飞行器RCS快速预估方法的研究

为了更加快速有效的求解电大目标散射计算问题,引用求解混合场积分方程的矩量法,讨论了快速多极子及多层快速多极子算法的原理及数值实现,并结合某型导弹的设计要求利用多层快速多极子方法对其进行建模仿真,得出的结论可以反映实际的变化趋势,满足工程上的需要。

基于组合场积分方程的表面离散化边界方程法

表面离散化边界方程法是最近被提出的分析电磁散射问题的数值方法,论文基于组合场积分方程的表面离散边界方程法,分析了二维导体的电磁散射问题.数值计算结果表明:对于TM波,基于组合场积分方程的表面离散化方程与基于电场积分方程的表面离散边界方程法的精度和收敛速度相当,然而对于TE波,前者则具有更高精度和更快的收敛速度.

混合积分方程在金属网架天线罩感应场率求解中的应用

针对单一电场积分方程或磁场积分方程在求解金属柱体感应场率中产生的内谐振问题,采用混合积分方程、并利用矩量法对二维矩形柱体垂直极化感应场率进行了理论推导和数值计算,计算结果与相关文献符合较好,可满足工程设计的需要。

GPU加速混合场积分方程求解导体目标散射问题

利用图形处理单元(GPU)加速混合场积分方程(CFIE)分析导体目标电磁散射问题。较电场积分方程(EFIE)和磁场积分方程(MFIE),CFIE消除了内谐振问题,并且具有更好的条件数。求解的数值方法为基于RWG基函数的矩量法(MoM)。所有计算步骤均在GPU上实现,包括:阻抗元素填充、电压向量填充、矩阵方程的共轭梯度(CG)求解、雷达散射截面(RCS)计算。在保证数值精确度的前提下获得了数十倍的速度提升。

多层快速多极子算法中修正多极子模式数技术

为了提高多层快速多极子算法求解电磁散射问题的效率,提出了两种修正多极子模式数的方法。与传统的多层快速多极子相比,该方法通过有效地减少多极子模式数,从而减少了迭代求解矩阵方程时的矩矢相乘时间和内存存储需求。计算结果表明,该方法提高了电磁散射问题求解的计算效率,保留了原有方法的精度,同时保持了多层快速多极子算法的计算复杂度,并且简单易于实现,十分适于三维电大结构电磁散射问题的求解。

混合场积分方程在开放结构散射分析中的应用

针对复合开放闭合结构电磁散射问题的矩量法求解,通过修改混合场积分方程的建立方式,将混合场积分方程扩展应用到这类开放结构,大大提高了求解效率,数值算例证明了该方法的精度和效率。

基于时域混合场积分方程求解目标瞬态散射特性

当入射平面波的频谱包含目标的谐振频点时,时域电场积分方程和时域磁场积分方程求解的表面电流不稳定,会出现后期震荡现象。通过线性组合时域电场积分方程和时域磁场积分方程,可以获得一种混合场积分方程。数值结果显示,这种混合场积分方程消除了因内部谐振引起的后期震荡,得到了稳定的表面电流分布和远区散射场。

多层自适应交叉近似加速的旋转对称体矩量法

为了更有效地分析旋转对称电大物体的电磁散射问题,提出了一种针对旋转对称矩量法的多层自适应交叉近似加速方法,并分别应用于基于三角形基函数和3阶Hermite基函数的旋转对称矩量法.使用所提方法加速混合场积分方程下旋转对称体矩量法的单模式与多模式阻抗矩阵的构建过程时,计算得到的远场雷达散射截面积与传统旋转对称矩量法的结果吻合良好,且计算效率明显提高.