[发明专利]一种曲面共形阵列目标电磁特性分析方法及系统

说明书

本发明公开一种曲面共形阵列目标电磁特性分析方法及系统，该方法包括：将目标分解为若干分解部件，对每个分解部件进行表面三角剖分并定义RWG函数、为每个分解部件创建外部等效源；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，独立构建该子线程负责的所有分解部件的综合函数，并利用综合函数对其自阻抗、互阻抗和激励矩阵进行压缩，将结果上报主线程；根据压缩阻抗矩阵和压缩激励矩阵构建目标整体矩阵方程，求解获得目标上定义的综合函数电流系数，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低等问题，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曲面共形阵列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在大型阵列目标分析中的应用。

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。

发明内容

本发明基于并行SBFM，提供一种曲面共形阵列目标电磁特性分析方法及系统，用于克服现有技术手段针对大规模阵列目标问题分析时内存消耗大、综合计算效率不高等方面缺陷。

为实现上述目的，本发明方法技术方案包括：

步骤1，根据目标系统的结构特性(例如几何特征)，将待分析的目标系统分解为若干分解部件，对每个分解部件进行表面三角剖分并定义RWG函数、在每个分解部件外部创建外部等效源；

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，利用分解部件自身的RWG函数和对应的外部等效源，独立构建该子线程负责的所有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；

步骤4，重复步骤2，根据分解部件自身的RWG函数和照射电磁波的特性参数计算每个子线程负责的所有分解部件的自阻抗矩阵、激励矩阵以及不同分解部件之间的互抗矩阵，对计算得到的自/互阻抗矩阵、激励矩阵分别进行压缩获得压缩阻抗矩阵和压缩激励矩阵，将结果存储至本地内存上报主线程；