[发明专利]基于三元并行多层快速多极子的电磁分析方法

权利要求书

1.一种基于三元并行多层快速多极子的电磁分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、按照矩量法对目标模型进行面元剖分，使用基函数对各面元上的电流进行等效，获取每个面元的编号和顶点坐标；

步骤二、根据顶点坐标得到所有棱边中点坐标，生成多层快速多级子的分层树结构；

步骤三、对分层树结构划分为三元并行的按平面波并行层、等级结构并行层和按盒子并行层，其中，按平面波并行层的层数范围为：2～L_s，

其中，L_s为按平面波并行层的终止层，N_p为预先设定的MPI进程数，为第L_s层盒子Theta方向平面波采样点数，L_max为分层树结构的最细层层数；

等级结构并行层的层数范围为：L_s+1～L_h，

L_h＝Min(L_s+n_max,L_max-1)

L_h为等级结构并行层的终止层，MPI进程数可被2^b整除，b为自然数，确定b的最大值作为最大可进行等级结构并行的层数n_max；

按盒子并行层的层数范围为：L_h+1～L_max；

步骤四、按平面波并行层的MPI进程编号与初始编号保持一致，在等级结构并行层上，将MPI进程根据等级结构并行层的层数进行分组及重新编号，并在按盒子并行层上恢复MPI进程的初始编号，构建各层的MPI全局通信域；

步骤五、按照自上而下的顺序进行负载分配：按平面波并行层的各层每个盒子的平面波都按Theta方向均分到所有进程；将等级结构并行层的最高层的父层的盒子和MPI进程组进行二等分，并将分配到同一MPI进程组的盒子内的平面波均分到该进程组内的各个进程，本过程递归进行，直至等级结构并行层的最后一层；按盒子并行层以L_h+1层盒子内的棱边数为负载工作量，将L_h+1层的各个盒子及其所有后代盒子均分到各MPI进程上；

步骤六、对矩量法矩阵中的近场相互作用矩阵按照传统矩量法进行填充，按行分块显式存储；远场相互作用包括聚集、转移和发散过程，在按盒子并行层，对远场相互作用矩阵中的转移矩阵、插值矩阵和中心移置矩阵只存储一半，在按平面波并行层和等级结构并行层，存储完整的转移矩阵、插值矩阵、中心移置矩阵，且还按行存储插值矩阵的转置矩阵；

根据目标的激励源信息，填充矩量法右端激励项；

步骤七、对于近场相互作用矩阵直接进行矩阵—向量乘积，对于远场相互作用矩阵按照多层快速多极子方法自下往上逐层进行聚集、转移、发散过程计算矩阵-向量乘积，迭代求解即得到目标表面等效电流J(r')，进而确定目标的雷达散射截面。

2.如权利要求1所述的一种基于三元并行多层快速多极子的电磁分析方法，其特征在于，步骤四中所述将MPI进程根据等级结构并行层的层数进行分组具体为：在等级结构并行层的第一层，将所有MPI进程按照奇、偶编号分为两组；到第二层时，包含所有奇数MPI进程号的进程组进一步按照组内编号分为奇、偶两组，同理，包含所有偶数MPI进程号的进程组亦按组内编号分为奇、偶两组；此过程递归进行，直到最后一层等级结构并行层分组完成。

3.如权利要求1所述的一种基于三元并行多层快速多极子的电磁分析方法，其特征在于，聚集过程按自下而上的顺序逐层进行；其中，按盒子并行层因保持了父、子盒的完整性无需通信；在按盒子并行层与等级结构并行层的交界面构建平面波的MPI_Alltoall通信来实现两种离散模式的转换；在等级结构并行层，构建相邻进程的点对点通信，以及相邻两进程组间所有进程配对通信；在按平面波并行层，每个进程仅与其相邻的两进程进行通信获取本地插值所需的平面波信息后进行插值。