[發(fā)明專利]一種曲面共形陣列目標(biāo)電磁特性分析方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010065718.4
• 申請日: 2020-01-20
• 公開（公告）號: CN111310308B
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐延林;黃賢俊;劉晨曦;劉繼斌;劉培國
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍國防科技大學(xué)
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 長沙國科天河知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 43225
• 代理人: 邱軼

本發(fā)明公開一種曲面共形陣列目標(biāo)電磁特性分析方法及系統(tǒng)，該方法包括：將目標(biāo)分解為若干分解部件，對每個分解部件進(jìn)行表面三角剖分并定義RWG函數(shù)、為每個分解部件創(chuàng)建外部等效源；創(chuàng)建多個并行線程，指定主、子線程，分配每個子線程負(fù)責(zé)的分解部件數(shù)量和編號；對于每個子線程，獨立構(gòu)建該子線程負(fù)責(zé)的所有分解部件的綜合函數(shù)，并利用綜合函數(shù)對其自阻抗、互阻抗和激勵矩陣進(jìn)行壓縮，將結(jié)果上報主線程；根據(jù)壓縮阻抗矩陣和壓縮激勵矩陣構(gòu)建目標(biāo)整體矩陣方程，求解獲得目標(biāo)上定義的綜合函數(shù)電流系數(shù)，結(jié)合綜合函數(shù)定義獲得目標(biāo)在空間的電磁特性。解決現(xiàn)有技術(shù)手段處理效率低等問題，大大提高SBFM的綜合處理效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電磁技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種基于并行綜合函數(shù)矩量法的曲面共形陣列目標(biāo)電磁特性快速分析方法。

背景技術(shù)

隨著電子信息技術(shù)和電磁場理論的不斷發(fā)展進(jìn)步，針對目標(biāo)結(jié)構(gòu)或目標(biāo)系統(tǒng)的電磁特性提取與分析成為當(dāng)前電子系統(tǒng)設(shè)計過程中不可忽視的一個重要環(huán)節(jié)。例如，目標(biāo)結(jié)構(gòu)的隱身設(shè)計需要以目標(biāo)的電磁散射特征作為輸入；目標(biāo)系統(tǒng)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(yīng)；大型陣列天線的設(shè)計需要分析目標(biāo)結(jié)構(gòu)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(biāo)的電磁散射/輻射特性是計算電磁學(xué)甚至是電子信息領(lǐng)域的一項重要研究內(nèi)容。

當(dāng)前條件下，隨著計算資源的極大發(fā)展，基于計算機三維電磁建模的數(shù)值計算方法成為獲取目標(biāo)電磁特性的主流方法。在眾多的電磁數(shù)值計算方法中，基于RWG函數(shù)的MoM(Method of Moment,矩量法)因其對任意結(jié)構(gòu)三維目標(biāo)良好的適應(yīng)性和較高的計算精度而被廣大學(xué)者所關(guān)注。MoM由于嚴(yán)格計算了不同模塊之間的耦合效應(yīng)，故而被公認(rèn)為目前計算精度最高的算法之一。然而，傳統(tǒng)MoM生成的阻抗矩陣是一種復(fù)系數(shù)稠密矩陣，算法的內(nèi)存消耗會隨著目標(biāo)電尺寸(電尺寸＝目標(biāo)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在大型陣列目標(biāo)分析中的應(yīng)用。

SBFM(Synthetic Basis Functions Method，綜合函數(shù)矩量法)是一種改進(jìn)的MoM，它通過區(qū)域分解處理和利用高階綜合函數(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)低階RWG函數(shù)對目標(biāo)表面電流進(jìn)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(nèi)存消耗。但是，傳統(tǒng)SBFM由于區(qū)域分解處理思想，綜合函數(shù)構(gòu)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(jìn)行處理，極大限制了SBFM的綜合計算效率。鑒于此，本發(fā)明針對SBFM的區(qū)域分解處理思想，提出了一種并行處理方法，該發(fā)明將傳統(tǒng)區(qū)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(tǒng)SBFM低內(nèi)存消耗特性的同時，大大提高了傳統(tǒng)SBFM的綜合處理效率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明基于并行SBFM，提供一種曲面共形陣列目標(biāo)電磁特性分析方法及系統(tǒng)，用于克服現(xiàn)有技術(shù)手段針對大規(guī)模陣列目標(biāo)問題分析時內(nèi)存消耗大、綜合計算效率不高等方面缺陷。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明方法技術(shù)方案包括：

步驟1，根據(jù)目標(biāo)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特性(例如幾何特征)，將待分析的目標(biāo)系統(tǒng)分解為若干分解部件，對每個分解部件進(jìn)行表面三角剖分并定義RWG函數(shù)、在每個分解部件外部創(chuàng)建外部等效源；

步驟2，基于計算平臺的硬件配置，創(chuàng)建若干個并行線程，指定其中一個為主線程，剩余為子線程，根據(jù)分解部件的數(shù)量和子線程的數(shù)量，分配每個子線程負(fù)責(zé)的分解部件的數(shù)量和編號；

步驟3，對于每個子線程，利用分解部件自身的RWG函數(shù)和對應(yīng)的外部等效源，獨立構(gòu)建該子線程負(fù)責(zé)的所有分解部件的綜合函數(shù)，將結(jié)果存儲至本地內(nèi)存并上報主線程；

步驟4，重復(fù)步驟2，根據(jù)分解部件自身的RWG函數(shù)和照射電磁波的特性參數(shù)計算每個子線程負(fù)責(zé)的所有分解部件的自阻抗矩陣、激勵矩陣以及不同分解部件之間的互抗矩陣，對計算得到的自/互阻抗矩陣、激勵矩陣分別進(jìn)行壓縮獲得壓縮阻抗矩陣和壓縮激勵矩陣，將結(jié)果存儲至本地內(nèi)存上報主線程；