[发明专利]基于迭代多层快速多极子的舰船模型电磁散射仿真方法

权利要求书

1.一种基于迭代多层快速多极子的舰船模型电磁散射仿真方法，其特征在于，包括如下：

(1)设置舰船电磁仿真参数，包括入射场的频率f、角度θ和φ、极化方向，混合场积分方程的混合系数α，迭代重启参数m、迭代精度err，最大次数k_max，预条件类型和散射场观测角度θ′和φ′,创建储存电流近似解的A、B文件夹；

(2)利用网格剖分软件读取舰船几何文件，根据入射电磁波的频率确定网格剖分尺寸,并将舰船几何文件剖分成网格文件，再将网格文件均分成N个子网格文件，并行读取对应的子网格文件,N为进程数；

(3)从(2)读取的子网格文件中提取出网格中的公共边信息，根据公共边信息采用多层快速多极子方法构建阻抗矩阵Z；

(4)根据(3)中构建的阻抗矩阵迭代计算电流解I_k：

(4a)根据阻抗矩阵Z采用阿诺底-修正的施密特正交化方法，计算得到第k次迭代子空间正交基矩阵V_n,p和海森伯格矩阵H_m+1,p，其中V_n,p为n行p列，H_m+1,p为m+1行p列，n代表当前进程计算的未知量数，m代表迭代重启动参数，p表示第k次迭代时子空间的维数，由以下公式得到，

其中,k、m均为正整数，％表示求余操作，k％m表示用k除以m得到的余数；

(4b)利用正交基矩阵V_n,p和矩阵H_m+1,p，计算原空间的电流近似解I_k；

I_k＝I₀+βV_n,p(Q_pH_m+1,p)^-1Q_pe₁

其中，I₀表示第k步迭代时的初始电流向量,β＝|b-ZI₀|，β表示初始残差系数，b表示原空间电压激励向量，| |表示取模值操作，e₁为子空间单位向量，Q_p＝Ω₁Ω₂···Ω_i…Ω_p,表示总旋转矩阵，Ω_i表示Q_p中第i个givens旋转矩阵；

(5)将迭代得到电流近似解I_k分进程输出至A、B两个文件夹中，即每个进程通过(4)得到电流近似解所有进程通过交替更新将迭代得到的电流近似解并行写入到A、B文件夹中，执行(7)，其中i表示进程编号，1≤i≤N，若任意一个进程在计算原空间的电流近似解或输出至A、B两个文件夹过程中发生意外中断，执行步骤(6)；

(6)各个进程并行读取舰船子网格信息重新构建阻抗矩阵方程，分情况读入A、B两个文件夹中的电流解文件作为迭代电流初始解I₀，更新迭代步数k，执行(7)；

(7)重复(4)和(5)，直到电流近似解达到设定迭代精度或设定的最大迭代次数k_max时终止迭代计算，得到电流最终解I_final，将电流最终解I_final代入雷达散射截面远场计算式得到舰船模型在相应观测角度方向上的的雷达散射截面值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，(2)根据公共边信息采用多层快速多极子方法构建的阻抗矩阵Z，表示如下：

Z＝Z¹+Z²

其中，Z¹表示近区阻抗矩阵，Z²表示远区阻抗矩阵。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，(4b)中第i个givens旋转矩阵的Ω_i，形式如下：

其中，s_i和c_i通过H_m+1,p对应位置的元素计算得到，公式如下，其中，和h_i+1,i分别表示H_m+1,p经过Ω₁Ω₂···Ω_i-1旋转变换后第i行第i列和第i+1行第i列的矩阵元素值，1≤i≤p。