[发明专利]一种复杂结构电大尺寸目标电磁特性分析方法及系统

说明书

本发明公开一种复杂结构电大尺寸目标电磁特性分析方法及系统，该方法包括对目标进行表面三角剖分并设定区域分解种子，基于分解种子完成目标的区域自主分解，获得若干分解部件并编号；创建多个并行线程，指定主、子线程，分配每个子线程负责的分解部件数量和编号；对于每个子线程,为负责的所有分解部件构建综合函数，并利用综合函数对分解部件的自/互阻抗矩阵、激励矩阵压缩，将结果上报主线程；主线程检测不同分解部件之间的连接边界，计算连接边界的自/互阻抗矩阵、激励矩阵；构建目标整体压缩矩阵方程，求解方程并结合综合函数定义获得目标在空间的电磁特性。解决现有技术手段处理效率不高等问题，大大提高SBFM的综合处理效率。

技术领域

本发明涉及电磁技术领域，具体是一种基于并行综合函数矩量法的复杂结构电大尺寸目标电磁特性快速分析方法。

背景技术

随着电子信息技术和电磁场理论的不断发展进步，针对目标结构或目标系统的电磁特性提取与分析成为当前电子系统设计过程中不可忽视的一个重要环节。例如，目标结构的隐身设计需要以目标的电磁散射特征作为输入；目标系统的电磁兼容性分析需要综合考虑不同部件间的电磁耦合效应；大型阵列天线的设计需要分析目标结构的电磁辐射机理和特性等等。因此，如何快速精确地计算待分析目标的电磁散射/辐射特性是计算电磁学甚至是电子信息领域的一项重要研究内容。

当前条件下，随着计算资源的极大发展，基于计算机三维电磁建模的数值计算方法成为获取目标电磁特性的主流方法。在众多的电磁数值计算方法中，基于RWG函数的MoM(Method of Moment,矩量法)因其对任意结构三维目标良好的适应性和较高的计算精度而被广大学者所关注。MoM由于严格计算了不同模块之间的耦合效应，故而被公认为目前计算精度最高的算法之一。然而，传统MoM生成的阻抗矩阵是一种复系数稠密矩阵，算法的内存消耗会随着目标电尺寸(电尺寸＝目标几何尺寸/计算波长)的增大而急剧增加。与此同时，算法的综合计算效率也会随之急速下降。这一特征极大限制了MoM在复杂结构电大尺寸目标分析中的应用。

SBFM(Synthetic Basis Functions Method，综合函数矩量法)是一种改进的MoM，它通过区域分解处理和利用高阶综合函数代替传统低阶RWG函数对目标表面电流进行离散这两种方式，大大压缩了阻抗矩阵维度，降低了算法的内存消耗。但是，传统SBFM由于区域分解处理思想，综合函数构建过程和阻抗矩阵压缩过程需要针对每个分解部件依次独立进行处理，极大限制了SBFM的综合计算效率。鉴于此，本发明针对SBFM的区域分解处理思想，提出了一种并行处理方法，该发明将传统区域分解部件的串行处理过程改为并行处理过程，在兼顾传统SBFM低内存消耗特性的同时，大大提高了传统SBFM的综合处理效率。

除此之外，对于复杂结构电大尺寸目标而言，传统的目标区域分解以及外部虚拟等效源的创建过程大多依赖人工操作，是一个极耗时的预处理过程。鉴于此，本发明还提供了一种基于计算机自主完成区域分解和外部虚拟等效源创建的预处理方法。该方法能够大大降低算法预处理过程对人工的依赖性，提高算法的自主性和预处理效率。

发明内容

本发明提供一种复杂结构电大尺寸目标电磁特性分析方法及系统，用于克服现有技术中计算效率随着目标电尺寸增加而急剧下降等缺陷。

为实现上述目的，本发明提供一种复杂结构电大尺寸目标电磁特性分析方法，包括：

步骤1，对待分析目标进行表面三角剖分并根据目标表面几何构型设定区域分解种子；基于分解种子完成目标的区域自主分解，获得若干分解部件并编号；

步骤2，基于计算平台的硬件配置，创建若干个并行线程，指定其中一个为主线程，剩余的为子线程，根据分解部件的数量和子线程的数量，分配每个子线程负责的分解部件的数量和编号；

步骤3，对于每个子线程，为其负责的所有分解部件定义RWG函数并在分解部件的外围创建外部等效源，据此构建每个分解部件的综合函数，将结果存储至本地内存并上报主线程；