多层快速多极子算法的改进措施

为精确求解散射问题,采用混合场积分方程(CFIE)、多层快速多极子算法(MLFMA)和共轭梯度算法(CG)的收敛技术。基于传统多层快速多级子算法,详细研究了二维拉格朗日插值节点数对计算精度的影响,并改进了插值方法,在不同的层采用不同的插值节点数;提出了在不同的层采用不同的精度控制来计算多级子模式数;分析了稀疏矩阵的对称性对内存使用的影响以及磁场积分方程对迭代初始值的选择。数值计算结果表明以上改进可较大幅度地提高计算精度和计算效率,同时降低内存使用,可满足复杂目标电磁散射计算要求。

自适应多层快速多极子算法及其并行算法

在多层快速多极子算法的基础上提出了一种改进的电大问题电磁散射快速算法及其并行算法。算法中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,使各部分的积分计算得到大大简化,所有转移过程可由快速傅里叶变换计算完成,同时还给出了该算法的并行化算法。数值结果说明了算法的有效性。

三维局部多层快速多极子算法

为了进一步加速多层快速多极子算法求解电大尺寸目标电磁散射,提出了一种基于局部耦合技术计算矩阵矢量相乘的多层快速多极子方法。通过在迭代过程中设置与迭代误差相关的最初层,每次迭代仅仅需要考虑局部的耦合区域。该方法在保证合理计算精度的同时大大降低了迭代过程中矩阵矢量相乘的计算复杂度,提高了多层快速多极子方法计算效率。数值结果说明了所提方法的有效性。

并行多层快速多极子算法的最细层处理改进

基于消息传递平台(message passing interface,MPI),从多层快速多极子算法(multilevel fast multipole algorithm,MLFMA)实施过程出发,实现了飞行器雷达散射截面(radar cross section,RCS)的并行计算,提出一种新的并行设计方案。改进了基于立方体组的并行处理技术,减少了最细层计算的通信量;考虑到内存的主要组成部分,为提高算法并行效率,采用一种用于积分方程中近组作用矩阵的并行处理方法,对其采用按行平均分配到各计算结点的方法组建相关矩阵元素,使该部分通信量为零,各节点可独立计算并节省内存;同时优化了其他物理量的内存分配。算例说明,所提方法可明显提高计算效率,并具有精度好、负载均衡优良的特点。

一种高性能并行多层快速多极子算法

针对主流并行计算机架构以及电特大目标的特点,提出并实现一种高性能并行多层快速多极子算法.采用由粗到细、多层次渐进展开的表述形式,并配以算例,具体分析算法每个环节的数值性能,充分研究、展示算法的效率和精度.使用本文算法,成功计算了未知数超过3亿1千万,电尺寸达到2000个波长的电特大目标的电磁散射.

快速多极子和遗传算法在电磁成像中的应用

从电磁场的积分方程出发 ,利用快速多极子 (FMM)加速矩量法 (Mo M)计算导体柱电磁散射的过程 ;以散射场的测量值与计算值的平均偏差为目标函数 ,以导体柱截面形状参数为优化变量 ,利用遗传算法 (GA)进行优化迭代 ,来重构目标导体柱的电磁影像。对美国空军 ROME实验室提供的实际测量数据 (Ipswich数据 )进行了电磁成像 ;并给出了对较大导体柱电磁成像的例子。

三维电磁波体积分方程的快速多极子算法

该文提出用快速多极子方法(FMM)求解三维非均匀介质散射体的电磁散射,将以往边界方程的FMM推广到三维矢量电磁波体积分方程(3DV-FMM),推导了一级和多级快速多极子的三维体积分离散公式。这一方法减少了计算机存储要求,并从量级上降低了共轭梯度迭代求解的矩量法的计算量。在计算中,选用δ函数作基函数,达到相当好的收敛性。本文用3DV-FMM数值计算了三维均匀和非均匀介质立方体,多个介质体的双站散射截面(RCS),以及任一剖面上的等效电流体密度分布。计算结果与矩量法相吻台,但在计算内存和CPU时间上要节省得多,本文的方法也可为三维电磁波逆散射的反演算法研究给出正向模拟的快速计算。

一种基于矢量有限元与多层快速多极子技术的电磁散射快速并行算法

在混合矢量有限元/多层快速多极子算法的基础上提出了一种快速算法及其并行算法,该算法中,其有限元部分的计算可在单元级上完成,无须生成总体系数矩阵,因此可大大节省内存及计算时间;对多层快速多极子部分,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,使阻抗积分计算得到大大简化,所有转移过程可由快速傅立叶变换计算完成,同时还给出了一些其他的改进措施.数值结果说明了算法的有效性.

快速多极子算法在电流步进法中的应用

基于电流步进法利用双表面磁场积分方程有效计算三维导体电磁散射的优点,提出了一种结合快速多极子和电流补步进法的改进算法。根据电流步进法前向-后向迭代以及使用新值进行计算的高斯-塞得尔迭代的特点,算法将修改后快速多极子算法引入到电流步进法的计算中,加快了原始算法的计算速度。在迭代的过程中,通过快速多极子方法降低了原有的计算量。给出了算法的具体步骤,通过仿真实验证明了算法的有效性。

基于谱域球谐展开的多层快速多极子算法

介绍了基于谱域球谐函数展开的多层快速多极子算法,通过处理三维金属体的散射问题,验证了算法参数选取的经验公式,并对算法性能做出了理论分析,得出该算法具有内存占用少?迭代速度快的优点,数值结果显示了该方法的高效性。

关于快速多极算法FMM的几点注解

详细分析快速多极算法FMM,对引力场的势函数进行了详细的多极展开和泰勒局部展开的推导过程,并在此基础上分析和推导了引力势的两种展开式的截断误差,讨论了FMM的误差收敛情况,说明了FMM的误差可由截断次数p进行控制。

基于快速多极子算法的电磁散射计算加速性能研究

计算电磁散射问题时常用的方法是矩量法,但计算电大尺寸目标及密网格问题时,计算量很大,对计算机的存储要求很高。快速多极子算法作为矩量法的改进算法,现已广泛应用于此类问题的求解。本文就是在验证快速多极子算法正确性的基础上,研究快速多极子算法的加速性能。

基于快速多极子算法的飞机翼面RCS的计算

本文基于快速多极子算法对采用吸波结构的翼面进行计算,然后与全金属翼面的结果进行对比,验证吸波结构翼面在一定程度上能减小其RCS,实现更好的隐身性能。

多层快速多极子算法的改进措施

提出了对多层快速多极子算法的多项改进措施,其中包括固定尺度分层分组法和含权转移因子计算法,并介绍了对核心数组存储的一些改进措施,以实现在矩矢乘积中降低内存需求、加快计算速度的目的.数值计算结果表明了方法的有效性.

应用于舰载天线电磁兼容性分析的改进多层快速多极子算法

为解决舰载天线间互相干扰的问题,准确预测舰载天线在装舰前的电磁兼容性,在矩量法(Mo M)的基础上,引入一种改进的新型算法,该算法应用多层快速多极子(MLFMA)技术,并构造谱域两步预处理器结合广义最小留数法(GMRES)来加速矩阵矢量乘的求解。应用FEKO软件对某驱逐舰进行电磁建模,使用该算法对天线方向图及天线间的耦合度进行数值仿真。仿真结果表明:这种新的算法相比于原算法计算速度更快、内存占用更低、准确性更高,可显著减少方程组的迭代次数,改善矩阵方程的收敛性。

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。

并行多层快速多极子算法最细层数据的建立

分布树最细层数据的建立是并行多层快速多极子算法(MLFMA)的基础.最细层数据分布均匀与否,会影响到后续整个算法的负载平衡及其并行效率.研究了最细层数据的建立方法,提出采用并行正则采样排序算法来代替众多文献所推荐的并行桶排序算法,以此来建立分布树的最细层数据.针对多种常见的散射体在不同处理器数下的实验结果表明,在大多数情况下,改进后的算法较原算法性能有较为明显的提高.

并行多层快速多极子算法中近场计算的负载均衡

指出多层快速多极子算法(MLFMA)近场计算部分负载均衡的核心在于近邻阻抗矩阵的划分。阐述按组对划分近邻阻抗矩阵的方案,辅以正方形扩展算法增加组对分布的聚集性,克服了传统的基于并行分布树最细层几何信息所产生的近邻阻抗矩阵划分的负载不均衡性。实验结果表明改进后算法的效率有明显提高。

多层快速多极子算法并行实现的数据划分策略

虽然多层快速多极子算法在解决大尺度电磁散射问题中表现出了很好的效率,但是,当未知量达到千万时,由于复杂的结构和计算该算法很难再保持高效的计算能力。为了解决负载均衡引起的性能瓶颈问题,提出多层快速多极子算法基于八叉树的多层结构并行数据划分策略。该方法包括根据树结构中分布层和共享层不同特征的单独处理,也包括解决数据冲突的转移层的处理方法和为了减少分布存储系统中的通信时间而在分布层引入的冗余技术。实验结果表明多层快速多极子算法并行计算的开销明显减少,并且能够获得比较高的并行效率。

非闭合体电磁散射的快速多极子算法研究

针对非闭合体目标几何结构的特点,文章详细讨论了非闭合体电磁散射的快速多极子算法改进,然后以粗糙海面为例,采用该改进算法研究了非闭合体结构的导体、介质粗糙海面的电磁散射特性,说明了改进算法的高效性和可行性。