[發明專利]一種復雜結構電大尺寸目標電磁特性分析方法及系統

有效

• 申請號: 202010065681.5
• 申請日: 2020-01-20
• 公開（公告）號: CN111274703B
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發明（設計）人: 徐延林;劉晨曦;黃賢俊;劉繼斌;劉培國
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 長沙國科天河知識產權代理有限公司 43225
• 代理人: 邱軼

本發明公開一種復雜結構電大尺寸目標電磁特性分析方法及系統，該方法包括對目標進行表面三角剖分并設定區域分解種子，基于分解種子完成目標的區域自主分解，獲得若干分解部件并編號；創建多個并行線程，指定主、子線程，分配每個子線程負責的分解部件數量和編號；對于每個子線程,為負責的所有分解部件構建綜合函數，并利用綜合函數對分解部件的自/互阻抗矩陣、激勵矩陣壓縮，將結果上報主線程；主線程檢測不同分解部件之間的連接邊界，計算連接邊界的自/互阻抗矩陣、激勵矩陣；構建目標整體壓縮矩陣方程，求解方程并結合綜合函數定義獲得目標在空間的電磁特性。解決現有技術手段處理效率不高等問題，大大提高SBFM的綜合處理效率。

技術領域

本發明涉及電磁技術領域，具體是一種基于并行綜合函數矩量法的復雜結構電大尺寸目標電磁特性快速分析方法。

背景技術

隨著電子信息技術和電磁場理論的不斷發展進步，針對目標結構或目標系統的電磁特性提取與分析成為當前電子系統設計過程中不可忽視的一個重要環節。例如，目標結構的隱身設計需要以目標的電磁散射特征作為輸入；目標系統的電磁兼容性分析需要綜合考慮不同部件間的電磁耦合效應；大型陣列天線的設計需要分析目標結構的電磁輻射機理和特性等等。因此，如何快速精確地計算待分析目標的電磁散射/輻射特性是計算電磁學甚至是電子信息領域的一項重要研究內容。

當前條件下，隨著計算資源的極大發展，基于計算機三維電磁建模的數值計算方法成為獲取目標電磁特性的主流方法。在眾多的電磁數值計算方法中，基于RWG函數的MoM(Method of Moment,矩量法)因其對任意結構三維目標良好的適應性和較高的計算精度而被廣大學者所關注。MoM由于嚴格計算了不同模塊之間的耦合效應，故而被公認為目前計算精度最高的算法之一。然而，傳統MoM生成的阻抗矩陣是一種復系數稠密矩陣，算法的內存消耗會隨著目標電尺寸(電尺寸＝目標幾何尺寸/計算波長)的增大而急劇增加。與此同時，算法的綜合計算效率也會隨之急速下降。這一特征極大限制了MoM在復雜結構電大尺寸目標分析中的應用。

SBFM(Synthetic Basis Functions Method，綜合函數矩量法)是一種改進的MoM，它通過區域分解處理和利用高階綜合函數代替傳統低階RWG函數對目標表面電流進行離散這兩種方式，大大壓縮了阻抗矩陣維度，降低了算法的內存消耗。但是，傳統SBFM由于區域分解處理思想，綜合函數構建過程和阻抗矩陣壓縮過程需要針對每個分解部件依次獨立進行處理，極大限制了SBFM的綜合計算效率。鑒于此，本發明針對SBFM的區域分解處理思想，提出了一種并行處理方法，該發明將傳統區域分解部件的串行處理過程改為并行處理過程，在兼顧傳統SBFM低內存消耗特性的同時，大大提高了傳統SBFM的綜合處理效率。

除此之外，對于復雜結構電大尺寸目標而言，傳統的目標區域分解以及外部虛擬等效源的創建過程大多依賴人工操作，是一個極耗時的預處理過程。鑒于此，本發明還提供了一種基于計算機自主完成區域分解和外部虛擬等效源創建的預處理方法。該方法能夠大大降低算法預處理過程對人工的依賴性，提高算法的自主性和預處理效率。

發明內容

本發明提供一種復雜結構電大尺寸目標電磁特性分析方法及系統，用于克服現有技術中計算效率隨著目標電尺寸增加而急劇下降等缺陷。

為實現上述目的，本發明提供一種復雜結構電大尺寸目標電磁特性分析方法，包括：

步驟1，對待分析目標進行表面三角剖分并根據目標表面幾何構型設定區域分解種子；基于分解種子完成目標的區域自主分解，獲得若干分解部件并編號；

步驟2，基于計算平臺的硬件配置，創建若干個并行線程，指定其中一個為主線程，剩余的為子線程，根據分解部件的數量和子線程的數量，分配每個子線程負責的分解部件的數量和編號；

步驟3，對于每個子線程，為其負責的所有分解部件定義RWG函數并在分解部件的外圍創建外部等效源，據此構建每個分解部件的綜合函數，將結果存儲至本地內存并上報主線程；