电大尺寸舰船尾迹电磁散射特性及并行加速算法研究
发布时间：2021-01-20 20:14
海面舰船尾迹电磁散射特性研究一直以来都是国内外学者研究的热门课题,其在海面舰船目标识别、海洋环境监测以及国防军事活动等领域有着十分重要的作用。随着隐身技术的发展,对海面运动舰船的直接探测变得越来越困难,但是舰船产生的尾迹存在时间较长而且无法消除,通过对舰船尾迹进行研究来获得舰船的尺寸、航向、航速等具体参数已成为探测舰船的一种重要方式。舰船产生的尾迹主要有四种,分别为Kelvin尾迹、湍流尾迹、内波尾迹以及窄V尾迹。由于几何模型的差异,针对不同类型的舰船尾迹进行研究时,使用的方法也会有所不同。通过分析不同类型的舰船尾迹电磁散射特性,能够为海面舰船目标的探测和追踪提供技术支撑。随着计算机技术的迅猛发展,为了提高电磁散射计算的效率以及计算机资源利用率,在对舰船尾迹进行散射计算时,对程序进行并行加速处理也显得尤为重要。小斜率近似方法在计算大区域高频段条件下尾迹的散射特性时非常耗时,通过使用并行加速技术可以启动多个进程或线程来进行计算,从而提高计算效率。本文的主要工作内容如下:1.分析了几种典型的海谱模型,如PM谱、A.K.Fung谱、Elfouhaily谱。利用蒙特卡罗方法模拟得到二维粗糙海面...
【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：115 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
1.1 研究背景和研究意义
1.2 国内外研究现状和发展趋势
1.2.1 海面几何模型理论
1.2.2 舰船尾迹模型理论
1.2.3 海面及舰船尾迹电磁散射理论
1.2.4 MPI及OpenMP并行加速算法研究
1.3 论文的主要工作和内容安排
第二章 海面及舰船Kelvin尾迹建模
2.1 随机粗糙面统计参量
2.2 常见海谱模型
2.2.1 PM海谱
2.2.2 A.K.Fung海谱
2.2.3 Elfouhaily海谱
2.3 粗糙海面几何建模
2.3.1 蒙特卡罗方法
2.3.2 PM谱海面模型
2.3.3 Elfouhaily谱海面模型
2.4 舰船Kelvin尾迹建模
2.4.1 Kelvin尾迹原理介绍
2.4.2 Kelvin尾迹模型
2.4.3 Kelvin尾迹与海面复合模型
2.5 本章总结
第三章 三维电大尺寸舰船Kelvin尾迹电磁散射特性研究
3.1 常用电磁散射近似方法
3.1.1 基尔霍夫近似法
3.1.2 微扰法
3.1.3 双尺度法
3.2 小斜率近似理论
3.2.1 小斜率近似模型的散射振幅
3.2.2 锥形波入射下的小斜率近似模型
3.3 电大尺寸海面散射特性分析
3.4 电大尺寸Kelvin尾迹散射特性分析
3.5 本章总结
第四章 舰船湍流尾迹建模及其特性分析
4.1 流体的基本理论
4.1.1 流体力学基础
4.1.2 湍流满足的动力学方程
4.1.3 湍流的数值模拟理论
4.2 舰船湍流尾迹
4.2.1 湍流尾迹的形成
4.2.2 湍流尾迹模型理论
4.2.3 湍流尾迹建模
4.3 湍流流场特性分析
4.3.1 Fluent软件基础
4.3.2 湍流模型仿真
4.3.3 流场分析
4.4 一维湍流尾迹电磁散射特性分析
4.4.1 湍流尾迹仿真
4.4.2 电磁散射特性分析
4.5 本章总结
第五章 基于并行小斜率近似的电大尺寸Kelvin尾迹研究
5.1 并行计算基础
5.1.1 并行计算机
5.1.2 并行编程模型
5.1.3 并行算法
5.2 MPI+SSA并行算法设计
5.2.1 MPI基本理论
5.2.2 MPI算例
5.2.3 MPI+SSA并行算法设计
5.3 OpenMP+SSA并行算法设计
5.3.1 OpenMP基本理论
5.3.2 OpenMP+SSA并行算法设计
5.4 并行小斜率近似计算电大尺寸Kelvin尾迹结果分析
5.4.1 MPI+SSA计算结果分析
5.4.2 OpenMP+SSA计算结果分析
5.5 本章总结
第六章 总结与展望
6.1 本文总结
6.2 研究展望
参考文献
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于双叠加法模型的三维海面实验室模拟测试技术[J]. 米晓林,王晓冰,贺新毅,薛正国. 制导与引信. 2016(02)
[2]舰船湍流尾迹的数值模拟及其单站RCS计算[J]. 任维君,丁娟娟,刘鹏. 电波科学学报. 2016(03)
[3]含泡沫面元模型的海面电磁散射研究[J]. 范天奇,郭立新,金健,孟肖. 物理学报. 2014(21)
[4]海面与上方目标复合电磁散射的矩量法研究[J]. 田炜,任文祥,杨小桐. 电子测量技术. 2012(08)
[5]粗糙海面电磁散射的小斜率近似方法[J]. 杨超,郭立新. 系统工程与电子技术. 2009(08)
[6]舰船隐身面临的挑战及技术发展展望[J]. 张维俊. 中国舰船研究. 2007(06)
[7]基于MPI环境的并行程序设计[J]. 张建文,徐琼,王强. 东华理工学院学报. 2007(01)
[8]改进的二维分形模型在海面电磁散射中的应用[J]. 王运华,郭立新,吴振森. 物理学报. 2006(10)
[9]构建高性能集群计算机系统的关键技术[J]. 熊盛武,王鲁,杨婕. 微计算机信息. 2006(03)
[10]海面场景虚拟仿真方法[J]. 褚彦军,康凤举,聂卫东,杨惠珍. 计算机应用. 2004(S2)
博士论文
[1]电大尺寸粗糙（海）面电磁散射特性及并行加速技术研究[D]. 孟肖.西安电子科技大学 2016
[2]风驱时变海面极化电磁散射与多普勒谱研究[D]. 杨鹏举.西安电子科技大学 2016
[3]海浪的非线性电磁散射特性研究[D]. 罗根.西安电子科技大学 2015
[4]基于CUDA的目标与环境电磁散射快速算法[D]. 江旺强.西安电子科技大学 2014
[5]MPI高性能云计算平台关键技术研究[D]. 郭羽成.武汉理工大学 2013
[6]海面舰船尾迹电磁散射研究[D]. 孙荣庆.西安电子科技大学 2013
[7]粗糙面及其与目标复合电磁散射的矩量法研究[D]. 王安琪.西安电子科技大学 2013
[8]时变海面与目标复合电磁散射研究[D]. 罗伟.西安电子科技大学 2011
[9]随机粗糙面与目标复合电磁散射的数值计算方法[D]. 叶红霞.复旦大学 2007
[10]潜艇运动产生的内波与潜艇尾迹的SAR遥感仿真[D]. 徐世昌.哈尔滨工程大学 2006
硕士论文
[1]海面舰船尾迹仿真与电磁计算[D]. 王伟.西安电子科技大学 2015
[2]基于光学遥感图像的舰船目标检测关键技术研究[D]. 栾世杰.哈尔滨工程大学 2015
[3]海洋背景下开尔文尾迹电磁散射与红外辐射特性研究[D]. 熊姗姗.西安电子科技大学 2014
[4]基于并行计算技术的粗糙面与目标电磁散射快速算法研究[D]. 常伟.西安电子科技大学 2014
[5]基于OpenMP和MPI的并行算法研究[D]. 王亭亭.吉林大学 2011
[6]基于分形算法的海面动态仿真[D]. 朱缓.哈尔滨理工大学 2010
[7]基于OpenMP的Fortran语言事务存储编程环境研究与实现[D]. 贾建斌.国防科学技术大学 2009
[8]船行波的计算机仿真研究[D]. 胡一笑.西安电子科技大学 2008
[9]基于MPI的并行计算研究[D]. 张治宏.中国地质大学（北京） 2006
本文编号：2989711
【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：115 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
1.1 研究背景和研究意义
1.2 国内外研究现状和发展趋势
1.2.1 海面几何模型理论
1.2.2 舰船尾迹模型理论
1.2.3 海面及舰船尾迹电磁散射理论
1.2.4 MPI及OpenMP并行加速算法研究
1.3 论文的主要工作和内容安排
第二章 海面及舰船Kelvin尾迹建模
2.1 随机粗糙面统计参量
2.2 常见海谱模型
2.2.1 PM海谱
2.2.2 A.K.Fung海谱
2.2.3 Elfouhaily海谱
2.3 粗糙海面几何建模
2.3.1 蒙特卡罗方法
2.3.2 PM谱海面模型
2.3.3 Elfouhaily谱海面模型
2.4 舰船Kelvin尾迹建模
2.4.1 Kelvin尾迹原理介绍
2.4.2 Kelvin尾迹模型
2.4.3 Kelvin尾迹与海面复合模型
2.5 本章总结
第三章 三维电大尺寸舰船Kelvin尾迹电磁散射特性研究
3.1 常用电磁散射近似方法
3.1.1 基尔霍夫近似法
3.1.2 微扰法
3.1.3 双尺度法
3.2 小斜率近似理论
3.2.1 小斜率近似模型的散射振幅
3.2.2 锥形波入射下的小斜率近似模型
3.3 电大尺寸海面散射特性分析
3.4 电大尺寸Kelvin尾迹散射特性分析
3.5 本章总结
第四章 舰船湍流尾迹建模及其特性分析
4.1 流体的基本理论
4.1.1 流体力学基础
4.1.2 湍流满足的动力学方程
4.1.3 湍流的数值模拟理论
4.2 舰船湍流尾迹
4.2.1 湍流尾迹的形成
4.2.2 湍流尾迹模型理论
4.2.3 湍流尾迹建模
4.3 湍流流场特性分析
4.3.1 Fluent软件基础
4.3.2 湍流模型仿真
4.3.3 流场分析
4.4 一维湍流尾迹电磁散射特性分析
4.4.1 湍流尾迹仿真
4.4.2 电磁散射特性分析
4.5 本章总结
第五章 基于并行小斜率近似的电大尺寸Kelvin尾迹研究
5.1 并行计算基础
5.1.1 并行计算机
5.1.2 并行编程模型
5.1.3 并行算法
5.2 MPI+SSA并行算法设计
5.2.1 MPI基本理论
5.2.2 MPI算例
5.2.3 MPI+SSA并行算法设计
5.3 OpenMP+SSA并行算法设计
5.3.1 OpenMP基本理论
5.3.2 OpenMP+SSA并行算法设计
5.4 并行小斜率近似计算电大尺寸Kelvin尾迹结果分析
5.4.1 MPI+SSA计算结果分析
5.4.2 OpenMP+SSA计算结果分析
5.5 本章总结
第六章 总结与展望
6.1 本文总结
6.2 研究展望
参考文献
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于双叠加法模型的三维海面实验室模拟测试技术[J]. 米晓林,王晓冰,贺新毅,薛正国. 制导与引信. 2016(02)
[2]舰船湍流尾迹的数值模拟及其单站RCS计算[J]. 任维君,丁娟娟,刘鹏. 电波科学学报. 2016(03)
[3]含泡沫面元模型的海面电磁散射研究[J]. 范天奇,郭立新,金健,孟肖. 物理学报. 2014(21)
[4]海面与上方目标复合电磁散射的矩量法研究[J]. 田炜,任文祥,杨小桐. 电子测量技术. 2012(08)
[5]粗糙海面电磁散射的小斜率近似方法[J]. 杨超,郭立新. 系统工程与电子技术. 2009(08)
[6]舰船隐身面临的挑战及技术发展展望[J]. 张维俊. 中国舰船研究. 2007(06)
[7]基于MPI环境的并行程序设计[J]. 张建文,徐琼,王强. 东华理工学院学报. 2007(01)
[8]改进的二维分形模型在海面电磁散射中的应用[J]. 王运华,郭立新,吴振森. 物理学报. 2006(10)
[9]构建高性能集群计算机系统的关键技术[J]. 熊盛武,王鲁,杨婕. 微计算机信息. 2006(03)
[10]海面场景虚拟仿真方法[J]. 褚彦军,康凤举,聂卫东,杨惠珍. 计算机应用. 2004(S2)
博士论文
[1]电大尺寸粗糙（海）面电磁散射特性及并行加速技术研究[D]. 孟肖.西安电子科技大学 2016
[2]风驱时变海面极化电磁散射与多普勒谱研究[D]. 杨鹏举.西安电子科技大学 2016
[3]海浪的非线性电磁散射特性研究[D]. 罗根.西安电子科技大学 2015
[4]基于CUDA的目标与环境电磁散射快速算法[D]. 江旺强.西安电子科技大学 2014
[5]MPI高性能云计算平台关键技术研究[D]. 郭羽成.武汉理工大学 2013
[6]海面舰船尾迹电磁散射研究[D]. 孙荣庆.西安电子科技大学 2013
[7]粗糙面及其与目标复合电磁散射的矩量法研究[D]. 王安琪.西安电子科技大学 2013
[8]时变海面与目标复合电磁散射研究[D]. 罗伟.西安电子科技大学 2011
[9]随机粗糙面与目标复合电磁散射的数值计算方法[D]. 叶红霞.复旦大学 2007
[10]潜艇运动产生的内波与潜艇尾迹的SAR遥感仿真[D]. 徐世昌.哈尔滨工程大学 2006
硕士论文
[1]海面舰船尾迹仿真与电磁计算[D]. 王伟.西安电子科技大学 2015
[2]基于光学遥感图像的舰船目标检测关键技术研究[D]. 栾世杰.哈尔滨工程大学 2015
[3]海洋背景下开尔文尾迹电磁散射与红外辐射特性研究[D]. 熊姗姗.西安电子科技大学 2014
[4]基于并行计算技术的粗糙面与目标电磁散射快速算法研究[D]. 常伟.西安电子科技大学 2014
[5]基于OpenMP和MPI的并行算法研究[D]. 王亭亭.吉林大学 2011
[6]基于分形算法的海面动态仿真[D]. 朱缓.哈尔滨理工大学 2010
[7]基于OpenMP的Fortran语言事务存储编程环境研究与实现[D]. 贾建斌.国防科学技术大学 2009
[8]船行波的计算机仿真研究[D]. 胡一笑.西安电子科技大学 2008
[9]基于MPI的并行计算研究[D]. 张治宏.中国地质大学（北京） 2006
本文编号：2989711
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