[发明专利]一种用于不确定结构目标的统计电磁DGTD计算方法

说明书

本发明涉及一种用于不确定结构目标的统计电磁DGTD计算方法，本发明基于统计概率模型及理论，首先构造适合问题需求的不确定介质参数的概率模型，随机生成服从该概率模型的足够数量的随机样本；其次，对每个随机样本，通过两级交互动态网格生成策略进行建模剖分；之后，对每个随机网格执行一次时域间断伽辽金方法DGTD数值计算，并保存每次数值计算的结果。并根据问题样本的大小，反复调用电磁求解器DGTD，求出问题的随机解；最后，统计分析数值结果，给出解的统计估计值或精度估计值，如概率、均值和方差等。本发明提供了一种新的DGTD方法求解随机电磁目标的时域电磁学问题的路径，具有网格剖分快、计算精度高和鲁棒性好的特点。

技术领域

本发明属于统计电磁学技术领域，具体涉及一种用于不确定结构目标的统计电磁DGTD计算方法。

背景技术

在从事电子器件和系统的实际设计和分析时，必须考虑存在于相关结构和几何属性中的不确定性因素。这些不确定性因素会影响电子器件、设备或系统的电气性能和电磁特征，致使电子器件、设备或系统偏离理想的设计目标。不确定性的根源可能来自建模、仿真、近似分析以及在生产制造过程中的不精确的材料参数和几何尺寸，甚至外部噪声。对任何实际工程设计问题，设备的不确定性依据误差传递规律可以传播到电子器件及电路板级，并进一步影响系统级的行为。如果不考虑基本电磁变量的不确定性就不能获得正确地、可靠的工程解决方案。实际工程中不确定因素在各个方面都不可避免地存在着，研究分析工程实际中的各种不确定因素，对设计的稳健性、决策能力的最优化和可靠度的评估具有十分重要的意义。

对实际的电磁目标来说，计算几何目标尺寸不确定性是指对于模型的内在描述和运行机理的不了解而导致的不确定性。由于材料性质的随机变化或任意其它类型的随机变量，会使电磁场的振幅和相位随机变化，从而加大确定性电磁计算和概率统计分析耦合编程的复杂性。由于不确定性因素的影响，实际的电磁特性输出与输入量之间存在着的复杂函数关系，难以用精确的显性等式进行表达。通过概率论的理论和基本规律，将大部分的不确定性建模成随机变量或随机函数，从而，将不确定性问题归结为求解随机问题。因此，在不确定电磁计算中本发明采用了电磁数值计算和随机统计分析独立进行、互相耦合的方式。也就是说，对一个确定的样本只需借用现有的高性能电磁计算方法进行分析，随机参数的分析则采用统计分析技术，即将不确定的电磁场量视为随机变量，利用概率密度函数等统计量描述电磁场的随机属性。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于不确定结构目标的统计电磁DGTD计算方法，解决不确定结构的电磁目标的统计电磁特性的高性能计算和多样本概率统计的高效率分析的问题。

本发明解决其技术问题的技术方案为：一种用于不确定结构目标的统计电磁DGTD计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：基于统计概率理论及方法，构造对应问题需求的不确定几何结构的概率模型，随机生成服从该概率模型的足够数量的随机样本；

S2：对每个随机样本，通过两级交互动态网格生成策略进行建模剖分；

S3：对步骤S2中生成的每个随机网格执行一次时域间断伽辽金方法DGTD数值计算，并保存每次数值计算的结果；

S4：根据S1中生成的样本的大小，对每个随机几何结构调用一次步骤S3，直至求出问题的全部随机样本的数值解；

S5：统计分析S4获得的随机数值解，获得该数值解的概率、均值和方差等统计估计值或精度估计值。

所述步骤S1中，基于概率统计理论和方法，确定被研究电磁目标的随机几何尺寸的分布特性，生成服从某一概率密度函数的足够数量的随机样本值。

所述步骤S2具体包括以下步骤：

S2.1：对被研究电磁目标的确定性几何结构利用电磁计算软件进行建模和剖分，形成第一级网格单元；