[發(fā)明專利]GPU探地雷達復雜介質(zhì)DGTD正演方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011102867.X
• 申請日: 2020-10-15
• 公開（公告）號: CN112327374B
• 公開（公告）日: 2021-10-26
• 發(fā)明（設計）人: 楊軍;馮德山;劉碩;王珣;張陸軍;柳杰
• 申請（專利權）人: 廣州市市政工程設計研究總院有限公司;中南大學
• 主分類號: G01V3/12
• 分類號: G01V3/12
• 代理公司: 長沙永星專利商標事務所(普通合伙) 43001
• 代理人: 周詠;米中業(yè)

1.一種GPU探地雷達復雜介質(zhì)DGTD正演方法，包括如下步驟：

S1.建立DGTD正演模型，并對模型進行初始化；

S2.將步驟S1建立的正演模型進行三角剖分，并設置基函數(shù)的階次和節(jié)點；具體為采用如下步驟設置基函數(shù)的階次和節(jié)點：

A.基函數(shù)設置為正交的Legendre多項式；

B.二維情況下，采用如下算式作為標準三角形定義的N階基函數(shù)：

式中ξ為標準三角形I內(nèi)節(jié)點的橫坐標；η為標準三角形I內(nèi)節(jié)點的縱坐標；(i,j)≥0，且i+j≤N；為n階Jacobi多項式，且當α₁＝β₁＝0時為Legendre多項式；N為基函數(shù)階次；a₁和b₁為Legendre多項式的變量，且b₁＝η；

C.采用如下算式作為扭曲函數(shù)ω(r)，并利用等間距節(jié)點和LGL節(jié)點來產(chǎn)生新的插值節(jié)點：

式中NP為節(jié)點的個數(shù)，且在二維情況下r_i^LGL為第i個LGL節(jié)點；r_i^m為第m個三角單元的第i個等距節(jié)點，為基于r_i^m的Lagrange多項式；r為新插值節(jié)點的位置；

S3.設置激勵源和接收點的位置；

S4.計算正演所需要的參數(shù)，并開啟GPU并行計算；

S5.開始時間積分；

S6.計算通量，并更新電磁場的場值；

S7.在UPML區(qū)域更新電磁場輔助場；

S8.增加時間步，并重復步驟S5～S7，直至完成整個時間步的模擬；

S9.數(shù)據(jù)輸出；

S10.重復步驟S3～S9，直至所有激發(fā)完成，從而完成DGTD正演，得到最終的雷達剖面。

2.根據(jù)權利要求1所述的GPU探地雷達復雜介質(zhì)DGTD正演方法，其特征在于步驟S3所述的設置激勵源和接收點的位置，具體為采用如下步驟設置激勵源和接收點的位置：

在二維TM模式下，采用如下算式表示電流源項積分：

式中Ω_m為加載電流源的所屬單元；J_z為加載的線電流源，且在z方向上加載線電流源時J_z＝f(t)δ(x-x₀,y-y₀)；f(t)為延時的雷克子波的波函數(shù)；上標T表示向量的轉置，為基函數(shù)在此單元節(jié)點上的值所組成的向量；(x₀,y₀)為源點的坐標；δ(x,y)為狄拉克函數(shù)。

3.根據(jù)權利要求2所述的GPU探地雷達復雜介質(zhì)DGTD正演方法，其特征在于步驟S4所述的計算正演所需要的參數(shù)，并開啟GPU并行計算，具體為在進行激勵源激發(fā)，并求取場值之前，先根據(jù)已知的數(shù)據(jù)，計算得到DGTD正演所需要的參數(shù)；同時，將所有預先計算并得到的DGTD正演參數(shù)存入到GPU中，并進行后續(xù)場值的計算，從而對正演模型的模擬進行加速，節(jié)約計算時間。

4.根據(jù)權利要求3所述的GPU探地雷達復雜介質(zhì)DGTD正演方法，其特征在于步驟S5所述的開始時間積分，具體為采用五級四階低儲存Runge-Kutta 方法進行時間積分。