基于并行多层快速多极子算法的RCS计算方法研究

发布时间：2021-12-27 21:09

　　雷达散射截面（Radar Cross Section,RCS）是描述目标物体电磁散射特性的一个关键参数。如何高效得获取目标的RCS,尤其是对于复杂外形或电大尺寸目标的RCS获取,是一个值得深入研究的热点课题。为了满足复杂散射问题的计算需求,搭建一套能胜任RCS计算任务的计算系统具有重要的实用价值。由于矩量法（Method of Moments,MoM）存在O（N²）时空复杂度问题,具有O（NlogN）时间复杂度和O（N）空间复杂度的多层快速多极子算法（Multilevel Fast Multipole Algorithm,MLFMA）成为了实现高效RCS计算系统的可选方案。然而受限于单台计算机的计算能力和内存容量,单进程MLFMA无法用于求解数百万未知量等级的散射问题。当今多核CPU技术所带来的计算能力进步和商用计算机的成本降低为本文搭建基于并行MLFMA的RCS计算系统提供了良好的硬件环境。以计算效率为重要指标的RCS计算系统需要高性能并行MLFMA计算方法的支持。针对并行MLFMA的并行效率问题,为了实现高效近场相互作用计算,本文将近场相互作用阻抗矩阵按照基于... 

【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：91 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

电磁应用实例[1]

W.C.Chew教授课题组提出的混合划分策略[20]

华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文磁盘空间远远大于内存空间，他们基于该方法成功得求解了超过 10 亿个未知量的电磁散射问题，该问题的数据存储量达到了惊人的 2 TB；土耳其比尔肯大学的 TakrimiM.等人提出了一种能够处理多种尺度电磁散射问题的并行 MLFMA 程序[27]，该实现方式提出了八叉树格子动态划分技术，在尖端区域划分细致的八叉树格子，而在平滑区域划分更粗的八叉树格子，这使得整体的未知量数目大大减少，因此他们用该方法成功得求解了各种规模的电磁散射问题；Guan J.等人基于 OpenMP-CUDA 并行编程模型实现了一种多 GPU 执行的并行 MLFMA 程序，他们利用了 CUDA 并行编程模型来充分利用 GPU 中成千上万个计算进程，使得相对于纯 CPU 计算的并行MLFMA 程序，该方法可利用的计算进程数占据绝对优势。他们利用该并行计算程序成功得解决了大型三维金属物体的大规模电磁散射问题[28]。(a) (b)

【参考文献】：
期刊论文
[1]舰船高频雷达散射截面的快速精确计算[J]. 曲长文,向迎春,侯海平,平殿发.  舰船科学技术. 2010(04)
[2]多层低频快速多极子算法分析电磁散射问题[J]. 李猛猛,陈华,姜兆能,陈如山.  电波科学学报. 2010(01)
[3]一种多层快速多极子的高效并行方案[J]. 潘小敏,盛新庆.  电子学报. 2007(03)



本文编号：3552739