压缩感知结合FMM分析目标宽角度电磁散射问题

应用快速多极子方法(FMM)直接计算宽角度电磁散射问题时,需要对每一个入射角度迭代求解,计算量较大,效率较低。基于快速多极子方法中聚合、转移和发散过程与电磁波入射方向的无关性,将压缩感知理论(CS)引入并构建富含空间信息的新型激励源,仅由远小于入射角度数目的几次快速多极子计算,即可获得感应电流的观测值,近而恢复出所有入射角度下的激励电流。与传统矩量法结合压缩感知理论方法相比,该方法的计算精度较高,并且计算时间大幅减少。

FMM算法中问题规模与空间划分的关系分析

从编译优化和并行优化的角度出发,根据N-Body问题求解的FMM算法的原理,将算法分解为不同的子模块。详细分析了各子模块的计算特性,包括计算量分析、并行性分析、通信量分析和存储量分析。深入剖析问题规模与空间划分层数之间的关系,提出基于问题规模的空间划分策略。以实验验证了空间划分策略的可行性。

稠密网格距离场的自适应快速构造

针对具有大量顶点的多边形网格,提出了一种自适应选择采样点的方法,从而使得由这些采样点所定义的距离场方程,以给定的精度逼近原多边形网格,在自适应选择采样点的过程中,需要反复求解重采样生成的距离场方程。为了充分利用已有的求解结果,采用矩阵分块技术,加速了增加采样点后距离场方程的求解,对于复杂的模型,最终保留的采样点数目可能较多,为此采用FMM方法加速了距离场场值的求解。

一种基于势场的威胁模型及其应用

路径规划中有效的规避障碍和威胁对航迹的有效性和安全性是十分重要的,通常的方法是放大威胁尺寸以获得相对安全的路径.在规划空间中引入威胁势场的概念,通过计算规划空间中威胁碎裂电势的方法,经过归一化处理之后,碎裂电势只与威胁半径和威胁强度有关,这样,有利于对威胁进行强度分类;利用威胁模型的碎裂电势改进FMM的演化速度控制项,从而达到更好的避开威胁,增强航迹的安全性;实验结果表明,利用势场威胁模型所规划出来的路径能够有效地回避威胁.

快速分析电大腔体电磁散射的混合算法

为提高电大腔体电磁散射分析的效率,提出将迭代物理光学法(IPO)与快速多极子方法(FMM)相结合的混合算法IPO+FMM,给出该混合算法的数学模型推导,该算法可将每迭代步的计算量由O(N2)降到O(N1.5),最后分析了二种不同形状的电大尺寸腔体的雷达散射截面。数值结果表明,该混合算法与IPO算法相校,精度相当但效率有显著提高。

加罩天线阵辐射特性的MoM建模与快速计算

利用表面积分方程(SIE)和矩量法(MoM)对加罩天线阵的辐射特性进行了整体严格建模.通过预条件技术(PT)和快速多极子方法(FMM),明显改善了MoM矩阵方程的性态,降低了计算机内存占用,加速了共轭梯度法(CG)的收敛速度.对几种加罩天线阵进行了数值仿真,分析了天线罩有关参数对天线阵辐射特性的影响.结果表明,天线罩的介电常数、尺寸、形状等参数对天线阵辐射特性有显著影响.

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.