[發(fā)明專利]用于彈目交會目標電磁特性快速模擬的直接稀疏求解方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 202111429518.3 | 申請日： | 2021-11-29 |
| 公開（公告）號： | CN114239239A | 公開（公告）日： | 2022-03-25 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 何十全;王俊午;張鈺 | 申請（專利權(quán)）人： | 電子科技大學 |
| 主分類號： | G06F30/20 | 分類號： | G06F30/20 |
| 代理公司： | 北京正華智誠專利代理事務所(普通合伙) 11870 | 代理人： | 李夢蝶 |
| 地址： | 611731 四川省成*** | 國省代碼： | 四川;51 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 用于 交會 目標 電磁 特性 快速 模擬 直接 稀疏 求解 方法 | ||
本發(fā)明公開了一種用于彈目交會目標電磁特性快速模擬的直接稀疏求解方法，包括以下步驟：S1、建立仿真的目標幾何模型；S2、對目標幾何模型進行非共形網(wǎng)格剖分，得到離散后的目標網(wǎng)格模型；S3、根據(jù)離散后的目標網(wǎng)格模型，建立IEDG離散后的阻抗矩陣；S4、對IEDG離散后的阻抗矩陣進行稀疏化和壓縮存儲處理，得到多級稀疏矩陣方程；S5、采用疊層LU分解算法對多級稀疏矩陣方程進行求解，得到目標電磁特性；本發(fā)明解決了彈目交會目標包含精細結(jié)構(gòu)等多尺度問題及復雜材料時一體化剖分困難且容易生成病態(tài)矩陣，導致求解效率低下，以及彈目交會產(chǎn)生的多右端項問題采用迭代方法求解時每一個右端項都需要重新啟動計算的問題。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及電磁散射技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于彈目交會目標電磁特性 快速模擬的直接稀疏求解方法。
背景技術(shù)
彈目交會也稱導彈和目標的遭遇段，彈目交會過程中導彈引信獲取的目標 電磁特性是控制戰(zhàn)斗部適時爆炸而擊毀目標的關(guān)鍵參數(shù)之一，因此彈目交會電 磁特性的快速模擬是導彈研制的重要一環(huán)。
在實際工程問題的計算中，傳統(tǒng)的積分方程法要求對目標一體化剖分，通 常彈目交會的目標都包含有大量精細結(jié)構(gòu)，網(wǎng)格剖分尺寸太大，不能準確模擬 精細部分的電流分布，會損失精度；網(wǎng)格剖分尺寸太小，則會導致網(wǎng)格數(shù)量的 迅速增加。而隨著飛行器技術(shù)的發(fā)展，隱形目標包含大量非金屬結(jié)構(gòu)，彈目交 會目標的材料組成也越來越復雜，導致對目標模型進行網(wǎng)格剖分時的尺寸要求 也更加嚴苛。一體化剖分生成的非均勻網(wǎng)格極易導致病態(tài)矩陣，嚴重影響收斂 速度和計算精度。這也導致在實際工程中，需要花費大量的時間去完成前期的 幾何建模與網(wǎng)格剖分工作。
目前業(yè)內(nèi)常用的矩量法離散后生成的是滿矩陣，直接存儲復雜度為O(N2)。 直接存儲相當困難，于是一些快速算法被相繼提出。快速算法主要分為兩類： 快速多極子算法和快速傅里葉變化方法。其中快速多極子方法通過加法定理對 格林函數(shù)解析展開，可以將遠相互作用矩陣劃分為聚合、轉(zhuǎn)移和配置矩陣三項， 將矩矢相乘的計算復雜度降至O(NlogN)。快速傅里葉變化方法則利用格林函數(shù) 的平移不變性，在傅里葉譜空間計算矩矢相乘，可以將求解復雜度降低 O(NlogN)。但這些傳統(tǒng)快速算法基于迭代求解，在處理彈目交會這類存在精細 結(jié)構(gòu)和復雜材料目標的問題時，即使引入預條件，仍然存在收斂緩慢甚至不收 斂的問題。
彈目交會過程中導彈獲取到的目標散射特性是控制戰(zhàn)斗部適時爆炸擊毀目 標的關(guān)鍵參數(shù)之一，因此也是導彈設(shè)計階段的重要輸入?yún)?shù)。而對彈目交會中 目標的散射特性進行研究時，入射場和散射場角度隨著導彈彈道而改變，需要 對目標的多角度目標電磁特性進行模擬計算。在實際彈目交會過程中，導彈彈 道具有無窮多可能性，這屬于典型的多右端項問題，對多右端項問題采用迭代 法求解時，每一個右端項都需要重新啟動計算，針對復雜彈道情況的彈目交會 問題進行研究時，可能產(chǎn)生幾十萬的右端項，即使單一右端項求解時間控制在 一分鐘以內(nèi)，總體時間也將達到兩個月以上。同時當導彈彈道改變需要重新分 析時，右端項改變導致迭代方法需要重新計算，嚴重降低求解分析效率。
發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足，本發(fā)明提供的一種用于彈目交會目標電磁特 性快速模擬的直接稀疏求解方法解決了的問題包括：
1、彈目交會目標包含精細結(jié)構(gòu)等多尺度問題及復雜材料時一體化剖分困難 且容易生成病態(tài)矩陣，導致求解效率低下；
2、彈目交會產(chǎn)生的多右端項問題采用迭代方法求解時每一個右端項都需要 重新啟動計算。
為了達到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種用于彈目交會目 標電磁特性快速模擬的直接稀疏求解方法，包括以下步驟：
S1、根據(jù)彈目交會目標的位置和材料屬性，建立仿真的目標幾何模型；
S2、設(shè)定仿真參數(shù)，對目標幾何模型進行非共形網(wǎng)格剖分，得到離散后的 目標網(wǎng)格模型；
S3、根據(jù)離散后的目標網(wǎng)格模型，建立IEDG離散后的阻抗矩陣；
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