[发明专利]基于三元并行多层快速多极子的电磁分析方法

摘要

本发明公开一种基于三元并行多层快速多极子的的电磁分析方法，其将多极子层结构划分为高、中、低三个层次，自上而下，分别采用按平面波并行、等级结构并行、按盒子并行的不同并行方式进行离散，按照多层快速多极子的分层聚集、发散、转移过程，实现矩阵‑向量乘，迭代求解面积分方程获得金属目标表面等效电流，继而由等效电流求解远场散射场。

主权项

1.一种基于三元并行多层快速多极子的电磁分析方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、按照矩量法对目标模型进行面元剖分，使用基函数对各面元上的电流进行等效，获取每个面元的编号和顶点坐标；步骤二、根据顶点坐标得到所有棱边中点坐标，生成多层快速多级子的分层树结构；步骤三、对分层树结构划分为三元并行的按平面波并行层、等级结构并行层和按盒子并行层，其中，按平面波并行层的层数范围为：2～L_s，其中，N_p为预先设定的MPI进程数，为第L_s层盒子Theta方向平面波采样点数，L_max为分层树结构的最细层层数；等级结构并行层的层数范围为：L_s+1～L_h，L_h＝Min(L_s+n_max,L_max‑1)MPI进程数可被2^b整除，确定b的最大值作为最大可进行等级结构并行的层数n_max；按盒子并行层的层数范围为：L_h+1～L_max；步骤四、按平面波并行层的MPI进程编号与初始编号保持一致，在等级结构并行层上，将MPI进程根据等级结构并行层的层数进行分组及重新编号，并在按盒子并行层上恢复MPI进程的初始编号，构建各层的MPI全局通信域；步骤五、按照自上而下的顺序进行负载分配：按平面波并行层的各层每个盒子的平面波都按Theta方向均分到所有进程；将等级结构并行层的最高层的父层的盒子和MPI进程组进行二等分，并将分配到同一MPI进程组的盒子内的平面波均分到该进程组内的各个进程，本过程递归进行，直至等级结构并行层的最后一层；按盒子并行层以L_h+1层盒子内的棱边数为负载工作量，将L_h+1层的各个盒子及其所有后代盒子均分到各MPI进程上；步骤六、对矩量法矩阵中的近场相互作用矩阵按照传统矩量法进行填充，按行分块显式存储；远场相互作用包括聚集、转移和发散过程，在按盒子并行层，对远场相互作用矩阵中的转移矩阵、插值矩阵和中心移置矩阵只存储一半，在按平面波并行层和等级结构并行层，存储完整的转移矩阵、插值矩阵、中心移置矩阵，且还按行存储插值矩阵的转置矩阵；根据目标的激励源信息，填充矩量法右端激励项；步骤七、对于近场相互作用矩阵直接进行矩阵—向量乘积，对于远场相互作用矩阵按照多层快速多极子方法自下往上逐层进行聚集、转移、发散过程计算矩阵‑向量乘积，迭代求解即得到目标表面等效电流J(r')，进而确定目标的雷达散射截面。