基于加速SBR的电大尺寸目标RCS快速预估

发布时间：2017-10-29 03:33

  本文关键词：基于加速SBR的电大尺寸目标RCS快速预估

  更多相关文章： 雷达散射截面 弹跳射线法 射线追踪 多分辨率网格 并行计算

【摘要】：目标雷达散射截面(RCS)的快速预估一直是计算电磁学研究的重点课题。对于电大尺寸目标,一般采用高频方法计算其RCS。由于弹跳射线法(SBR)能计算电磁波在物体表面的多次弹射效应,一经提出便得到广泛关注。经过多年的发展,SBR已成为电大尺寸目标RCS快速预估的重要手段。本文以圆柱腔体RCS的计算为例分析了SBR的基本原理和实现步骤。然后讨论了基于三角面元的目标建模,将复杂的几何外形转化成简单的平面元结构。目标建模后,射线与曲面求交点的问题便转化成了射线与三角面元求交点的问题,在此基础上本文介绍了一种基于三角面元的快速求交算法,在提升传统SBR算法的计算效率同时也扩展了算法的通用性。对于表面平整光滑的物体,提出了基于粗细面元建模的加速SBR算法。以粗三角面元(数量少、面积大)模型拟合实际物体,作为射线求交点的对象；以细三角面元(λ/10密度)模型作为射线的发射窗,划分射线管。与传统的算法相比,精简的目标模型能有效地减少射线与三角面元求交的次数,从而减少射线追踪的时间。若电磁波在目标表面会多次弹射,该算法节省的时间会更加明显。为进一步提高算法的计算效率,接下来介绍了基于多分辨率网格的加速SBR算法。对射线管的发射窗作多分辨率网格划分,若对射线管追踪计算时,射线管一部分与物体相交,另一部分与落在物体外部,则将这类射线管划分成多个子射线管,继续追踪计算,直到子射线管的密度大于十分之一波长。该算法能在不改变计算精度的情况下,减少了整个算法是计算时间。最后研究了基于OpenMP的并行SBR算法,对弹跳射线法中耗时较多的射线追踪过程采用多任务并行处理,通过计算典型目标的RCS,验证了并行弹跳射线法的准确性和高效性。
【关键词】：雷达散射截面 弹跳射线法 射线追踪 多分辨率网格 并行计算
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN95;O441
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-10
• 第1章 绪论10-14
• 1.1 研究背景及意义10-11
• 1.2 国内外现状分析11-12
• 1.3 论文的主要工作12-14
• 第2章 弹跳射线理论14-28
• 2.1 雷达散射截面的定义14-15
• 2.2 弹跳射线法原理15-24
• 2.2.1 射线的构建及追踪16-17
• 2.2.2 电磁场强追踪17-19
• 2.2.3 PO积分和RCS计算19-24
• 2.3 PO积分中奇异性处理24-27
• 2.4 本章小结27-28
• 第3章 目标建模与SBR加速算法28-47
• 3.1 基于三角面元的目标建模28-33
• 3.1.1 目标表面离散29-31
• 3.1.2 遮挡判别31-33
• 3.2 基于三角面元的快速求交算法33-35
• 3.2.1 用向量法判断交点的位置33-34
• 3.2.2 基于pulker变换的快速求交算法34-35
• 3.3 基于粗细目标建模的加速SBR35-40
• 3.3.1 采用分步建模的SBR实现36-38
• 3.3.2 实例与分析38-40
• 3.4 基于多分辨率网格的加速SBR40-47
• 3.4.1 射线管分裂计算的理论依据40-42
• 3.4.2 射线管有效性检测42-43
• 3.4.3 采用多分辨率网格的SBR实现43-44
• 3.4.4 算例与分析44-47
• 第4章 基于并行SBR的RCS预估47-55
• 4.1 并行计算简介47-48
• 4.2 并行程序设计模型48-49
• 4.2.1 消息传递模型48
• 4.2.2 数据并行模型48-49
• 4.2.3 内存共享模型49
• 4.3 OpenMP并行程序设计49-50
• 4.3.1 内存共享模型49-50
• 4.3.2 OpenMP的执行模型50
• 4.4 基于OpenMP的射线管并行50-52
• 4.5 计算实例52-55
• 全文总结与展望55-56
• 致谢56-57
• 参考文献57-60
• 攻读硕士学位期间发表的论文60

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本文编号：1111257