混响室电磁环境的GPU并行重建算法及应用研究
发布时间：2021-09-06 15:23
经过近半个世纪的发展,混响室已经成为一种被广泛接受的电磁兼容测试设备。随着近年来计算机技术的飞跃,特别是GPU异构加速计算的进步,使得计算电磁学得到了快速地发展,人们可以借助数值仿真方法处理一些复杂的电磁问题,混响室内的电磁环境分析便是突出的例证,从而极大地推进了对混响室内电磁环境的深入了解及对由该环境所产生效应的研究,并将混响室的应用拓展到了更为广泛的领域。本文针对混响室内电磁环境的数值仿真的若干相关问题展开了研究：在D. A. Hill提出的平面波积分理论的基础上,本文建立了一套GPU加速的对混响室内电磁环境进行FDTD仿真的方法,参照混响室理论和通行的工程标准对具体的仿真结果进行了详细的统计学检验和参数讨论,在评估其合理性后将这一数值方法拓展到了混响室内的生物电磁剂量学领域。本文研究内容的关键点体现在三个方面：1)混响室内电磁环境的重建理论及数值验证；2)基于GPU的混响室内电磁环境的高效数值算法实现；3)混响室内电磁环境中的生物电磁剂量学。本文在这三个方面的主要工作和创新点为：在混响室内电磁环境的重建理论与数值验证方面：]：对使用多重平面波叠加的混响室内电磁环境FDTD仿真重建...
【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】：216 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
CPML更新过程中各参数的作用范围和空间关系
第Ｈ章ＧＰＵ加速的无除法ＣＰＭＬ方法??综上所述，无除ＣＰＭＬ和传统ＣＰＭＬ在两个观测位置处的精度差别在整个研究??间步内都低于－１２８ｄＢ。这一结果分别比Ａ，Ｂ两点处无除ＣＰＭＬ相对于自由空间??播的反射误差低６１ｄＢ和６４ｄＢ。考虑到单精度浮点数的有效位数，这一水平的精??别可Ｗ认为是由浮点数计算的截断误差引起的。因此，无除ＣＰＭＬ结构的精度??论上和数值上都等价于传统的ＣＰＭＬ结构。??３．４．２?无除ＣＰＭＬ的加速性能测试??接下来，我们通过数值实验评估无除ＣＰＭＬ的加速性能。通过实验，我们对无??ＰＭＬ和传统ＣＰＭＬ测定了计算中的指令发射数量和运行时间。整个数值实验的??区域为５１２５＊５１２８的两组ＰＭＬ媒质，在ｙ方向为８层ＣＰＭＬ，如图３．８所示。??仅评估＆的ＣＰＭＬ更新部分。其余参数设定与无除ＣＰＭＬ的精确度测试中保持??。??
西安电子科技大学博±学位论文??其中??Ｅｒｉ（ｕ，ｋ）ＵｊＤ?二?Ｃ。巧化?Ｍ）＋??１?Ｈ’；＂＼ｉ，ｊ，ｋ）－Ｈ；Ａｉ＼ｉ－＼，ｊ，ｋ）＿＿Ｉ?Ｈ；＂ｎ（ｉ，Ｍ）?—打；＋＂＼ｉ，Ｊ?—?ｌ，ｋ）?（４Ｊ）??＞?Ｋｕ＇（＇）?Ａｘ?？ｃ巧（ｙ）?Ａｙ??可Ｗ看作是旋度计算项经过各向异性实数拉伸后的ＦＤＴＤ迭代形式，对于非??Ｌ区域，取即可变为常规的阳ＴＤ迭代公式。在现有两步分离式??Ｌ实现中［８８－％１，直接使用（４－２）式统一计算整个阳ＴＤ计算区域，ＣＰＭＬ更新??Ａ￡ｆ化作为附加的吸收项。在整个计算区域的ＦＤＴＤ更新计算完成??再实施ＣＰＭＬ的计算，并将计算结果合并到常规ＦＤＴＤ的计算结果中去。??Ｅｚ的两步分离式ＣＰＭＬ更新的计算区域如图４．２所示??
【参考文献】：
期刊论文
[1]用于无线通信的新型宽带旋转贴片天线设计[J]. 白冰,牛中奇,任建. 西安电子科技大学学报. 2015(03)
[2]基于CUDA架构的三维CPML-FDTD并行方法[J]. 胡媛,李康,孔凡敏,杜刘革. 计算机工程与应用. 2011(25)
[3]基于混响室内电磁环境对异常低温人体的温度恢复研究[J]. 黄华,牛中奇,白冰,侯建强,周永军,陈建华. 中国生物医学工程学报. 2011(04)
[4]时域有限差分法分析混响室中场的均匀性[J]. 黄华,牛中奇,白冰. 电波科学学报. 2011(01)
[5]混响室及其进展(下)[J]. 张林昌. 安全与电磁兼容. 2002(01)
[6]混响室及其进展(上)[J]. 张林昌. 安全与电磁兼容. 2001(04)
[7]A TRANSMITTING BOUNDARY FOR TRANSIENT WAVE ANALYSES[J]. 廖振鹏,黄孔亮,杨柏坡,袁一凡. Science in China,Ser.A. 1984(10)
博士论文
[1]电磁兼容混响室内电磁场的均匀性分析及其应用研究[D]. 黄华.西安电子科技大学 2011
[2]PC和服务器集群下的并行FDTD算法及其应用研究[D]. 雷继兆.西安电子科技大学 2009
[3]电磁兼容测试中的源搅拌混响室和电磁干扰接收机的相关研究[D]. 沈远茂.北京邮电大学 2007
[4]混波室设计及其在电磁兼容测试中的应用[D]. 周香.东南大学 2005
硕士论文
[1]混响室场均匀性的仿真与分析[D]. 买望.北京邮电大学 2006
本文编号：3387700
【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】：216 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
CPML更新过程中各参数的作用范围和空间关系
第Ｈ章ＧＰＵ加速的无除法ＣＰＭＬ方法??综上所述，无除ＣＰＭＬ和传统ＣＰＭＬ在两个观测位置处的精度差别在整个研究??间步内都低于－１２８ｄＢ。这一结果分别比Ａ，Ｂ两点处无除ＣＰＭＬ相对于自由空间??播的反射误差低６１ｄＢ和６４ｄＢ。考虑到单精度浮点数的有效位数，这一水平的精??别可Ｗ认为是由浮点数计算的截断误差引起的。因此，无除ＣＰＭＬ结构的精度??论上和数值上都等价于传统的ＣＰＭＬ结构。??３．４．２?无除ＣＰＭＬ的加速性能测试??接下来，我们通过数值实验评估无除ＣＰＭＬ的加速性能。通过实验，我们对无??ＰＭＬ和传统ＣＰＭＬ测定了计算中的指令发射数量和运行时间。整个数值实验的??区域为５１２５＊５１２８的两组ＰＭＬ媒质，在ｙ方向为８层ＣＰＭＬ，如图３．８所示。??仅评估＆的ＣＰＭＬ更新部分。其余参数设定与无除ＣＰＭＬ的精确度测试中保持??。??
西安电子科技大学博±学位论文??其中??Ｅｒｉ（ｕ，ｋ）ＵｊＤ?二?Ｃ。巧化?Ｍ）＋??１?Ｈ’；＂＼ｉ，ｊ，ｋ）－Ｈ；Ａｉ＼ｉ－＼，ｊ，ｋ）＿＿Ｉ?Ｈ；＂ｎ（ｉ，Ｍ）?—打；＋＂＼ｉ，Ｊ?—?ｌ，ｋ）?（４Ｊ）??＞?Ｋｕ＇（＇）?Ａｘ?？ｃ巧（ｙ）?Ａｙ??可Ｗ看作是旋度计算项经过各向异性实数拉伸后的ＦＤＴＤ迭代形式，对于非??Ｌ区域，取即可变为常规的阳ＴＤ迭代公式。在现有两步分离式??Ｌ实现中［８８－％１，直接使用（４－２）式统一计算整个阳ＴＤ计算区域，ＣＰＭＬ更新??Ａ￡ｆ化作为附加的吸收项。在整个计算区域的ＦＤＴＤ更新计算完成??再实施ＣＰＭＬ的计算，并将计算结果合并到常规ＦＤＴＤ的计算结果中去。??Ｅｚ的两步分离式ＣＰＭＬ更新的计算区域如图４．２所示??
【参考文献】：
期刊论文
[1]用于无线通信的新型宽带旋转贴片天线设计[J]. 白冰,牛中奇,任建. 西安电子科技大学学报. 2015(03)
[2]基于CUDA架构的三维CPML-FDTD并行方法[J]. 胡媛,李康,孔凡敏,杜刘革. 计算机工程与应用. 2011(25)
[3]基于混响室内电磁环境对异常低温人体的温度恢复研究[J]. 黄华,牛中奇,白冰,侯建强,周永军,陈建华. 中国生物医学工程学报. 2011(04)
[4]时域有限差分法分析混响室中场的均匀性[J]. 黄华,牛中奇,白冰. 电波科学学报. 2011(01)
[5]混响室及其进展(下)[J]. 张林昌. 安全与电磁兼容. 2002(01)
[6]混响室及其进展(上)[J]. 张林昌. 安全与电磁兼容. 2001(04)
[7]A TRANSMITTING BOUNDARY FOR TRANSIENT WAVE ANALYSES[J]. 廖振鹏,黄孔亮,杨柏坡,袁一凡. Science in China,Ser.A. 1984(10)
博士论文
[1]电磁兼容混响室内电磁场的均匀性分析及其应用研究[D]. 黄华.西安电子科技大学 2011
[2]PC和服务器集群下的并行FDTD算法及其应用研究[D]. 雷继兆.西安电子科技大学 2009
[3]电磁兼容测试中的源搅拌混响室和电磁干扰接收机的相关研究[D]. 沈远茂.北京邮电大学 2007
[4]混波室设计及其在电磁兼容测试中的应用[D]. 周香.东南大学 2005
硕士论文
[1]混响室场均匀性的仿真与分析[D]. 买望.北京邮电大学 2006
本文编号：3387700
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