基于TDSBR算法的卫星舱电磁脉冲耦合分析
发布时间：2020-08-19 09:02
【摘要】：随着现代战争形式不断演化,作为连接战争前线与后方指挥部的枢纽,卫星通讯系统在战争中起着决定性的作用。如何高效预估电磁脉冲对卫星舱体的影响对卫星的电磁防护、整体设计和内部布局有着非常重要的现实意义。以往在预估电磁脉冲对卫星舱体的影响时常常采用时域有限差分方法,但这种方法在面对卫星舱这种超电大尺寸目标时,面临着耗时较长、对计算机要求高等问题。本文提出了一种基于时域弹跳射线法的算法,并对其进行优化,在对卫星舱进行电磁脉冲耦合分析时更为高效。本文主要做了以下工作:首先,基于传统弹跳射线法理论,将该理论推广到目标的近场区域,创新性的将射线管路径与观察点的空间位置关系问题转化为点与六面体的空间位置关系问题,成功推导出使用频域弹跳射线法计算目标近场场强的方法。然后,针对频域弹跳射线法在分析目标时域响应时的不足,将该算法推广到时域分析中,推导出使用时域弹跳射线法求解目标的近场时域响应的公式,然后通过编程实现了该算法并且与商业仿真软件做对比,证明了算法的可行性和高效性。接下来,针对弹跳射线法的效率问题提出了两种优化方法。第一种,针对传统的弹跳射线法在处理复杂目标时射线追踪过程过于耗时的问题,基于KD-Tree加速结构,创新性的提出了一种KD-Heap的加速结构,该结构相比与KD-Tree结构,更加适用于GPU的并行计算。第二种,针对弹跳射线法在高频下处理超电大尺寸目标时需要生成大量射线管导致效率不高的情况,使用GPU并行计算进行加速。然后对这两种优化方法进行了编程实现并与传统算法做对比,证明优化方法的有效性。最后,本文分析了卫星舱体在不同入射角度、不同极化方向以及不同形状开孔时的电磁脉冲耦合情况,为卫星舱体的整体设计、电磁防护提供了有效的仿真数据及建议。
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：V445.1;TJ86
【图文】：
对于每个小型网格，使用一个小的面元代替原来的物体表面，实现对物体表面的近似逡逑描述。一般来说，面元的面积越小，面元的数目越多，对物体表面的描述就越精确。逡逑如图２．１为一个使用三角面元进行描述的球体模型。逡逑Ｑ逡逑图２．１使用三角面元描述的球体逡逑使用面元法来对目标表面进行建模是将目标的表面划分为多个面元的集合，常用逡逑的面元有三角形面元、四边形面元、六边形面元等，其中最基本也是最常用的面元是逡逑三角形面元，本文所使用的面元就是三角形面元。逡逑与参数表面建模法相比，面元法在对目标表面较为复杂、曲径较小的区域进行描逡逑述时，需要使用到大量的细小面元以获得较好的精度，并且在描述曲线曲面时还会有逡逑人工棱边的存在。但面元法在面对规则腔体时可以使用极少的面元进行描述（最少可逡逑以使用两个三角面元描述一个四边形平面），因此在对规则腔体进行射线追踪时只需逡逑要遍历极少的面元且同时还能保证精度不会衰减，计算效率极高。除此之外，使用参逡逑数表面建模法的射线追踪编程复杂、计算量大
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本文编号：2796892
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：V445.1;TJ86
【图文】：
对于每个小型网格，使用一个小的面元代替原来的物体表面，实现对物体表面的近似逡逑描述。一般来说，面元的面积越小，面元的数目越多，对物体表面的描述就越精确。逡逑如图２．１为一个使用三角面元进行描述的球体模型。逡逑Ｑ逡逑图２．１使用三角面元描述的球体逡逑使用面元法来对目标表面进行建模是将目标的表面划分为多个面元的集合，常用逡逑的面元有三角形面元、四边形面元、六边形面元等，其中最基本也是最常用的面元是逡逑三角形面元，本文所使用的面元就是三角形面元。逡逑与参数表面建模法相比，面元法在对目标表面较为复杂、曲径较小的区域进行描逡逑述时，需要使用到大量的细小面元以获得较好的精度，并且在描述曲线曲面时还会有逡逑人工棱边的存在。但面元法在面对规则腔体时可以使用极少的面元进行描述（最少可逡逑以使用两个三角面元描述一个四边形平面），因此在对规则腔体进行射线追踪时只需逡逑要遍历极少的面元且同时还能保证精度不会衰减，计算效率极高。除此之外，使用参逡逑数表面建模法的射线追踪编程复杂、计算量大
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本文编号：2796892
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