[发明专利]基于八叉树结构MLFMA区域分解的电磁仿真方法

权利要求书

1.一种基于八叉树结构MLFMA区域分解的电磁仿真方法，其特征在于，根据八叉树结构将电大尺寸目标划分为多个子区域，基于区域分解的思想通过各个子区域间相互场作用及自作用和相邻区域交界面处的阻抗元素计算电大尺寸目标的电流，利用电大尺寸目标的电流仿真计算电大尺寸目标的雷达散射截面电磁特性；该方法的具体步骤包括如下：

(1)利用八叉树结构划分子区域：

(1a)利用八叉树算法，将一个电大尺寸目标在三维空间中进行分层处理；

(1b)在每层中分别沿电大尺寸目标的三维方向进行体元二等分，得到八叉树结构；

(1c)去除八叉树结构中的空树，在与分层数对应的拓扑层中每一个树节点对应一个子区域，得到对应的多个子区域模型；

(2)计算子区域的作用：

(2a)利用矩量法，对每个子区域模型进行近区阻抗矩阵填充，得到每个子区域模型由自作用产生的自阻抗矩阵；

(2b)采用MLFMA中的聚合、转移、配置操作，计算任意两两子区域之间由互作用产生的近场；

(3)计算两两相邻子区域交界面上的互作用：

对任意两两相邻子区域交界面上的面片，利用严格阻抗计算代替场计算互作用，避免处理复杂的奇异积分问题；

(4)计算电大尺寸目标的电流：

(4a)利用电压求解公式，通过电大尺寸目标的入射平面波求解出每个子区域的每条公共边的电压值，将该子区域中所有公共边的电压值组成一个电压向量，并将所有子区域电压向量拼接为全局电压向量；

(4b)分别将每个子区域的作用和其相邻子区域交界面上的互作用与子区域对应的电流向量相乘，并进行线性叠加，得到每个子区域的局部矩阵向量乘；

(4c)基于区域分解的思想，将每个子区域的局部矩阵向量乘按划分区域的排序依次拼接，得到全局矩阵向量乘；

(4d)采用基于Krylov子空间的迭代法，对电大尺寸目标进行电流求解，选用GMRES迭代求解器，将全局矩阵向量乘和全局电压向量作为迭代变量进行迭代，直至满足迭代终止条件，得到电大尺寸目标的电流；

(5)仿真计算电大尺寸目标的雷达散射截面电磁特性：

(5a)根据远区场近似公式，利用电大尺寸目标的电流计算电大尺寸目标的散射电场；

(5b)根据RCS的定义式仿真计算电大尺寸目标的雷达散射截面电磁特性。

2.根据权利要求1所述的基于八叉树结构MLFMA区域分解的电磁仿真方法，其特征在于，步骤(1c)中所述的分层数是用户根据目标电尺寸与实际拥有的计算资源设定。

3.根据权利要求1所述的基于八叉树结构MLFMA区域分解的电磁仿真方法，其特征在于，步骤(4a)中所述的电压求解公式如下：

其中，V_n,l表示电大尺寸目标第n个子区域中第l个公共边的电压值，∫表示积分操作，表示电大尺寸目标第n个子区域中第l个公共边两侧的三角形对，f_n,l(·)表示电大尺寸目标第n个子区域中第l个公共边上的检验函数，r表示三角形对上通过高斯采样得到的场点，·表示点乘操作，E_inc表示电大尺寸目标入射平面波的入射场，ds表示子区域的三角形面元单元。

4.根据权利要求1所述的基于八叉树结构MLFMA区域分解的电磁仿真方法，其特征在于，步骤(4b)计算局部矩阵向量乘公式如下：

其中，y_n表示电大尺寸目标第n个子区域的矩阵向量乘，Z_n表示电大尺寸目标第n个子区域的作用，∑表示累加操作，j表示电大尺寸目标第n个子区域对应的相邻子区域的编号，M表示电大尺寸目标第n个子区域的相邻子区域总数，Z_n,j表示电大尺寸目标第n个子区域与对应的第j个相邻子区域交界面上的互作用，I_n表示电大尺寸目标第n个子区域的电压向量。