迭代物理光學法及其加速方法在目標與粗糙海面電磁散射中的應用.pdf

1、對于電大尺寸粗糙面與目標的復合電磁散射特性的研究，一直是計算電磁學中一個熱門的研究方向。由于其是電大尺寸復合電磁散射問題，所以計算耗時較多，同時，遮擋判斷所需的時間也會急劇增加。隨著近年來計算機硬件配置的不斷升級，并行計算在很多科學、工程領域都得到了應用，包括計算電磁學領域。由于迭代物理光學法對散射體表面的電磁流的更新是一個遍歷過程，串行計算較費時，并行計算效率較高。因此，本文主要提出了一種先采用基于OpenGL的算法做遮擋判斷，再利用

2、并行技術加速電磁算法的方法。論文主要工作如下：
　　首先介紹了高斯粗糙面的理論、各種海譜及建模，然后將離散點云形式的海面構建成網(wǎng)格形式的海面，在犀牛軟件中利用逆向工程插件，把網(wǎng)格形式的海面模型重構成NURBS描述的海面模型，最后與目標合成復合幾何模型。隨后介紹了傳統(tǒng)的遮擋判斷原理，給出了算法流程。接著介紹了物理光學法，給出了利用該方法計算電磁散射特性的算例，當存在耦合作用時，其精度不高。之后介紹了迭代物理光學法，結合算例說明了其精

3、度比物理光學法高。
　　但是，在迭代物理光學法計算散射體的雷達散射截面之前，需要對散射體做遮擋判斷，而傳統(tǒng)的遮擋判斷方法比較耗時，本文采用基于OpenGL的遮擋判斷方法來提高其速度。該方法首先把散射體模型的網(wǎng)格數(shù)據(jù)讀入到程序中，通過網(wǎng)格編號與顏色值的對應關系，賦予每一個網(wǎng)格一種不同的顏色值，經(jīng)正投影后，把投影窗口中的像素的顏色值利用OpenGL中的相關函數(shù)讀取出來，利用對應關系的逆運算找到對應的網(wǎng)格編號，即找到入射波所照亮的網(wǎng)格。

4、通過與傳統(tǒng)遮擋判斷算法的比較，基于OpenGL的遮擋判斷的算法具有良好的精度和高效的性能。
　　通過將網(wǎng)格上電磁流的更新分配到不同線程中，可加速迭代更新所有網(wǎng)格上電磁流。本文采用的是基于共享內(nèi)存的OpenMP并行技術，對于該并行技術，文中從其執(zhí)行模式入手，通過對制導指令、API函數(shù)和環(huán)境變量這三個方面的介紹，給出了比較詳細的描述。最后通過算例，給出了串行程序和并行程序的計算結果，以及采用不同線程數(shù)做并行時的加速比和并行效率，有效說