一种高性能并行多层快速多极子算法 被引量：7

1

作者 潘小敏 盛新庆 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第3期580-584,共5页

针对主流并行计算机架构以及电特大目标的特点,提出并实现一种高性能并行多层快速多极子算法.采用由粗到细、多层次渐进展开的表述形式,并配以算例,具体分析算法每个环节的数值性能,充分研究、展示算法的效率和精度.使用本文算法,成功... 针对主流并行计算机架构以及电特大目标的特点,提出并实现一种高性能并行多层快速多极子算法.采用由粗到细、多层次渐进展开的表述形式,并配以算例,具体分析算法每个环节的数值性能,充分研究、展示算法的效率和精度.使用本文算法,成功计算了未知数超过3亿1千万,电尺寸达到2000个波长的电特大目标的电磁散射. 展开更多

关键词 多层快速多极子算法 并行 散射

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三维电磁波体积分方程的快速多极子算法 被引量：4

2

作者 陈晓光 金亚秋 《电子科学学刊》 CSCD 2000年第6期1007-1015,共9页

该文提出用快速多极子方法(FMM)求解三维非均匀介质散射体的电磁散射,将以往边界方程的FMM推广到三维矢量电磁波体积分方程(3DV-FMM),推导了一级和多级快速多极子的三维体积分离散公式。这一方法减少了计算机存储要求,并从量级上降低了... 该文提出用快速多极子方法(FMM)求解三维非均匀介质散射体的电磁散射,将以往边界方程的FMM推广到三维矢量电磁波体积分方程(3DV-FMM),推导了一级和多级快速多极子的三维体积分离散公式。这一方法减少了计算机存储要求,并从量级上降低了共轭梯度迭代求解的矩量法的计算量。在计算中,选用δ函数作基函数,达到相当好的收敛性。本文用3DV-FMM数值计算了三维均匀和非均匀介质立方体,多个介质体的双站散射截面(RCS),以及任一剖面上的等效电流体密度分布。计算结果与矩量法相吻台,但在计算内存和CPU时间上要节省得多,本文的方法也可为三维电磁波逆散射的反演算法研究给出正向模拟的快速计算。 展开更多

关键词 三维积分方程 快速多极子算法 电磁波

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应用于舰载天线电磁兼容性分析的改进多层快速多极子算法 被引量：7

3

作者 潘龙 朱志宇 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2015年第2期47-54,共8页

为解决舰载天线间互相干扰的问题,准确预测舰载天线在装舰前的电磁兼容性,在矩量法(Mo M)的基础上,引入一种改进的新型算法,该算法应用多层快速多极子(MLFMA)技术,并构造谱域两步预处理器结合广义最小留数法(GMRES)来加速矩阵矢量乘的... 为解决舰载天线间互相干扰的问题,准确预测舰载天线在装舰前的电磁兼容性,在矩量法(Mo M)的基础上,引入一种改进的新型算法,该算法应用多层快速多极子(MLFMA)技术,并构造谱域两步预处理器结合广义最小留数法(GMRES)来加速矩阵矢量乘的求解。应用FEKO软件对某驱逐舰进行电磁建模,使用该算法对天线方向图及天线间的耦合度进行数值仿真。仿真结果表明:这种新的算法相比于原算法计算速度更快、内存占用更低、准确性更高,可显著减少方程组的迭代次数,改善矩阵方程的收敛性。 展开更多

关键词 舰载天线 电磁兼容性 方向图 耦合度 多层快速多极子算法 预处理器 广义最小留数法

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基于三维矩量法和二维快速多极子的山区电磁场预测方法 被引量：3

4

作者 袁峰 丁宁 +2 位作者 李昊 张玉 赵勋旺 《微波学报》 CSCD 北大核心 2018年第A01期57-59,共3页

对于山体这样的超电大尺寸问题,传统的三维矩量法难以给出整体解,针对这一问题,本文提出一种新的计算方法,使用三维矩量法结合二维快速多极子算法。把辐射源与以辐射源为中心一定范围内的小块山体整体作为新的辐射源,使用三维矩量法对... 对于山体这样的超电大尺寸问题,传统的三维矩量法难以给出整体解,针对这一问题,本文提出一种新的计算方法,使用三维矩量法结合二维快速多极子算法。把辐射源与以辐射源为中心一定范围内的小块山体整体作为新的辐射源,使用三维矩量法对其进行仿真计算,超过这个新的辐射源的山体根据选定面使用二维建模并使用二维快速多极子求解,结合的关键在于由三维矩量法计算新的辐射源给出二维快速多极子仿真所需的入射场。 展开更多

关键词 山体 矩量法 快速多极子算法

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并行多层快速多极子的高效预条件技术 被引量：4

5

作者 罗建刚 梅吴杰 +2 位作者 左胜 赵勋旺 张玉 《微波学报》 CSCD 北大核心 2019年第2期22-25,共4页

多层快速多极子法是基于矩量法的快速算法,具有较低的计算复杂度和存储复杂度,被广泛应用于目标电磁散射特性分析。对于复杂结构电磁目标,由于矩阵条件数较差,往往存在迭代收敛慢甚至不收敛的问题。针对这一情况,文中利用快速多极子的... 多层快速多极子法是基于矩量法的快速算法,具有较低的计算复杂度和存储复杂度,被广泛应用于目标电磁散射特性分析。对于复杂结构电磁目标,由于矩阵条件数较差,往往存在迭代收敛慢甚至不收敛的问题。针对这一情况,文中利用快速多极子的近区矩阵,结合稀疏矩阵方程求解构造了一种高效预条件。数值实例表明该方法相比于块对角预条件效果更好,能有效加速多层快速多极子迭代过程。 展开更多

关键词 矩量法 多层快速多极子算法 电磁散射 预条件

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基于多层快速多极子方法的卫星模型散射特性分析 被引量：2

6

作者 李莹 王学田 何芒 《微波学报》 CSCD 北大核心 2012年第S3期225-228,共4页

以电大尺寸问题为研究对象,在矩量法的基础上,通过多层快速多极子方法,对自由空间中的电大尺寸复杂目标的雷达散射截面进行了研究。通过理想导体平板算例验证了MLFMA计算程序的正确性。最后给出了复杂目标的计算实例,并验证了该方法在... 以电大尺寸问题为研究对象,在矩量法的基础上,通过多层快速多极子方法,对自由空间中的电大尺寸复杂目标的雷达散射截面进行了研究。通过理想导体平板算例验证了MLFMA计算程序的正确性。最后给出了复杂目标的计算实例,并验证了该方法在节省内存需求和计算时间方面的明显效果。 展开更多

关键词 多层快速多极子算法 电大尺寸复杂目标 雷达散射截面 散射特性

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基于特征模与物理光学混合方法的海面环境下动态群目标电磁散射快速计算

7

作者 王照源 谷继红 +3 位作者 丛洲 何姿 管灵 丁大志 《电波科学学报》 北大核心 2025年第1期37-45,62,共10页

群目标广泛存在于电磁工程中,对其开发高效、准确的仿真方法具有重要意义。针对动态群目标在各个时刻下单元排布可能不同的特点,首先提出了按照单元分组的快速多极子算法,使用特征模方法降低群目标未知量,采用预存储的策略来实现动态群... 群目标广泛存在于电磁工程中,对其开发高效、准确的仿真方法具有重要意义。针对动态群目标在各个时刻下单元排布可能不同的特点,首先提出了按照单元分组的快速多极子算法,使用特征模方法降低群目标未知量,采用预存储的策略来实现动态群目标的高效、准确分析,该方法称为动态群目标的特征模快速分析方法;然后,考虑海面背景对群目标电磁散射的影响,将以上提出的动态群目标的特征模快速分析方法与高频的物理光学法进行结合,提出了一种高低频混合方法。数值算例表明,本文提出的高低频混合方法能够在保证较高计算精度的同时实现动态群目标和海面背景整体的高效电磁特性分析,同时还实现了计算效率和精度之间的合理平衡。 展开更多

关键词 动态群目标 海面背景 高低频混合方法 特征模理论(TCM) 快速多极子算法(FMA) 物理光学(PO)法

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求解多尺度目标电磁散射的积分方程快速算法 被引量：2

8

作者 郑宇腾 赵延文 +2 位作者 贾苗苗 蔡强明 聂在平 《电波科学学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第4期601-605,共5页

多层快速卡特森展开算法(Multilevel Accelerated Cartesian Expansion Algorithm,MLACEA)可用于加速电小尺寸结构积分方程矩量法,且矩阵与矢量乘积运算计算复杂度为O(N)量级;MLACEA和多层快速多级子算法(Multilevel Fast Multipole Alg... 多层快速卡特森展开算法(Multilevel Accelerated Cartesian Expansion Algorithm,MLACEA)可用于加速电小尺寸结构积分方程矩量法,且矩阵与矢量乘积运算计算复杂度为O(N)量级;MLACEA和多层快速多级子算法(Multilevel Fast Multipole Algorithm,MLFMA)均基于八叉树分组结构,便于实现它们的混合快速算法MLACEA-MLFMA.该混合算法可大幅度降低模拟含精细结构的电大尺寸目标宽带电磁散射问题的计算复杂度.还详细阐述了求解电场积分方程的MLACEA算法及其与MLFMA算法的混合快速算法MLACEA-MLFMA算法;并通过计算实例对比分析了MLFMA算法与MLACEA-MLFMA混合算法的计算效率. 展开更多

关键词 多尺度问题 多层快速卡特森展开算法 多层快速多极子算法

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基于多区域面积分方程的电大非均匀等离子体电磁特性高效计算方法 被引量：1

9

作者 张慧雯 陈宇浩 +1 位作者 黄晓伟 盛新庆 《电波科学学报》 CSCD 北大核心 2024年第1期26-38,共13页

针对临近空间等离子体包覆目标的电磁特性快速准确评估这一迫切需求,本文运用基于多区域面积分方程(multi-region surface integral equation, MR-SIE)的全波数值计算方法,展现电大尺度、非均匀、高负介电常数等离子体的电磁散射与辐射... 针对临近空间等离子体包覆目标的电磁特性快速准确评估这一迫切需求,本文运用基于多区域面积分方程(multi-region surface integral equation, MR-SIE)的全波数值计算方法,展现电大尺度、非均匀、高负介电常数等离子体的电磁散射与辐射问题的仿真能力。首先,推导了非均匀等离子体的MR-SIE,使用间断伽辽金(discontinuous Galerkin, DG)方法提高对多区域复杂等离子体目标的建模与计算效率,研究了不同方程的数值性能;随后针对电子密度较大的高负介电常数区等离子体,运用一种简洁高效的截断策略,进一步提升了多层快速多极子算法的鲁棒性,避免了SIE计算高损耗介质内问题面临的数值不稳定性。数值实验表明,该方法在计算多种分割方式的多区域等离子体鞘套模型时具有良好的精度和效率,可用于大尺度复杂等离子体目标电磁辐射与散射特性的快速精确评估。 展开更多

关键词 多区域目标面积分方程(MR-SIE) 等离子体鞘套 负介电常数 多层快速多极子算法(MLFMA) 间断伽辽金(DG)

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MLFMA结合最佳一致逼近快速求解目标宽带RCS 被引量：12

10

作者 田超 谢拥军 +1 位作者 王元源 蒋永辉 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第11期2772-2775,共4页

该文将多层快速多极子与最佳一致逼近结合计算了目标宽带的电磁散射特性。通过求解给定频带内的切比雪夫节点和节点处的目标表面电流,实现了频带内任意频点表面电流的快速预测,从而快速分析了目标宽带电磁散射特性。将计算结果与MLFMA... 该文将多层快速多极子与最佳一致逼近结合计算了目标宽带的电磁散射特性。通过求解给定频带内的切比雪夫节点和节点处的目标表面电流,实现了频带内任意频点表面电流的快速预测,从而快速分析了目标宽带电磁散射特性。将计算结果与MLFMA逐点计算的结果进行了比较,结果表明在不影响精度的前提下,该方法大大地提高了计算效率。 展开更多

关键词 宽带雷达散射截面 多层快速多极子算法 最佳一致逼近

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FMM算法用于二维复杂散射体的RCS计算 被引量：6

11

作者 刘红星 赵伯琳 李言荣 《电波科学学报》 EI CSCD 2003年第3期332-336,共5页

利用快速多极子算法 (FMM )计算任意形状二维电大尺寸导体加介质体目标的电磁散射 ,介质体为镶嵌在电大尺寸金属体上的有耗介质。建立金属 -介质体的混合积分方程 ,用共轭梯度法和场量叠代的方法计算散射场 ,在叠代过程中用快速多极子方... 利用快速多极子算法 (FMM )计算任意形状二维电大尺寸导体加介质体目标的电磁散射 ,介质体为镶嵌在电大尺寸金属体上的有耗介质。建立金属 -介质体的混合积分方程 ,用共轭梯度法和场量叠代的方法计算散射场 ,在叠代过程中用快速多极子方法 ,大大降低计算时间和减小内存要求。 展开更多

关键词 FMM算法 快速多极子算法 二维复杂散射体 电磁散射 场量叠代

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大型目标RCS的快速计算及分析 被引量：4

12

作者 李建瀛 唐松 刘其中 《西安电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第3期414-417,456,共5页

阐述了近年来发展的用于分析电磁散射问题的快速多极子算法(FMM)和多层快速多极子算法(MLFMA).为了能够有效快速地分析大型复杂结构目标的散射特性,利用了混合积分方程(CFIE),并在上述快速算法迭代过程中采用不完全分解LU方法(ILU)的加... 阐述了近年来发展的用于分析电磁散射问题的快速多极子算法(FMM)和多层快速多极子算法(MLFMA).为了能够有效快速地分析大型复杂结构目标的散射特性,利用了混合积分方程(CFIE),并在上述快速算法迭代过程中采用不完全分解LU方法(ILU)的加速收敛技术,极大地提高了计算速度.同时重点研究了某特殊结构飞行目标的雷达散射截面(RCS),其结果对分析该飞行目标的散射特性有很好的指导意义. 展开更多

关键词 电磁散射 矩量法 快速多极子算法

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电大尺寸涂层散射体RCS的快速并行分析 被引量：2

13

作者 袁军 刘其中 +1 位作者 郭景丽 谢拥军 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第10期2360-2363,共4页

该文提出了一种快速单元级矢量有限元/自适应多层快速多极子并行算法,该算法可在单元级上完成有限元部分的所有计算过程而无须生成总体系数矩阵;通过将基函数和权函数分别用不同空间位置上的点源函数展开,使多层快速多极子部分的积分计... 该文提出了一种快速单元级矢量有限元/自适应多层快速多极子并行算法,该算法可在单元级上完成有限元部分的所有计算过程而无须生成总体系数矩阵;通过将基函数和权函数分别用不同空间位置上的点源函数展开,使多层快速多极子部分的积分计算得到大大简化,转移过程可由快速傅里叶变换计算完成,与波形渐进预估技术结合实现了大型涂层体RCS的快速预估。数值结果说明了算法的有效性。 展开更多

关键词 雷达散射截面 有限元算法 多层快速多极子算法 波形渐进预估 并行算法

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MLFMA/VIE矩量法快速分析介质天线罩的电磁性能 被引量：5

14

作者 王文博 徐金平 《微波学报》 CSCD 北大核心 2009年第2期15-18,共4页

采用体积积分方程矩量法(VIE-MoM)结合多层快速多极子算法(MLFMA)解决任意形状多层非均匀介质天线罩电磁性能的快速精确分析问题。首先借助三维CAD软件几何建模技术及网格离散技术,建立了介质天线罩的实体模型并用四面体单元离散,接着利... 采用体积积分方程矩量法(VIE-MoM)结合多层快速多极子算法(MLFMA)解决任意形状多层非均匀介质天线罩电磁性能的快速精确分析问题。首先借助三维CAD软件几何建模技术及网格离散技术,建立了介质天线罩的实体模型并用四面体单元离散,接着利用MLFMA/VIE-MoM在介质区域内建立矩阵方程,计算出天线罩罩体区域的体极化电流,最终得到在罩体影响下的天线的远场辐射特性和功率传输效率。数值结果表明,采用VIE-MoM结合MLFMA来分析复杂结构介质天线罩电磁性能可明显节省内存需求,提高计算效率和计算精度。 展开更多

关键词 体积积分方程 多层快速多极子算法 介质天线罩

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舰船高频雷达散射截面的快速精确计算 被引量：3

15

作者 曲长文 向迎春 +1 位作者 侯海平 平殿发 《舰船科学技术》 2010年第4期125-129,共5页

分析大型舰船类目标高频电磁散射特性对未来海战具有重要实用意义。针对当前目标高频电磁散射计算精度有限的问题,在CAD构建舰船表面模型的基础上,用多层快速多极子方法(MLFMA)对舰船类目标进行高频电磁散射截面进行分析。仿真结果表明... 分析大型舰船类目标高频电磁散射特性对未来海战具有重要实用意义。针对当前目标高频电磁散射计算精度有限的问题,在CAD构建舰船表面模型的基础上,用多层快速多极子方法(MLFMA)对舰船类目标进行高频电磁散射截面进行分析。仿真结果表明,多层快速多级子算法能准确快速预估大型舰船目标的高频散射截面,并且具有耗时较少的特点,为高频雷达系统的研究及舰船设计提供有效的参考数据。 展开更多

关键词 舰船模型 高频雷达 雷达散射截面 多层快速多极子算法

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电大三维非均匀介质体散射特性的快速分析 被引量：1

16

作者 王文博 徐金平 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第2期201-205,共5页

在体积分方程矩量法(VIE-MoM)中,采用多层快速多极子技术(MLFMA)并结合近场预条件技术,快速分析电大尺寸三维非均匀介质目标的电磁散射特性.在实施MLFMA加速技术的基础上,选取系数矩阵中近场耦合元素构造出具有近似对角特征的稀疏化矩阵... 在体积分方程矩量法(VIE-MoM)中,采用多层快速多极子技术(MLFMA)并结合近场预条件技术,快速分析电大尺寸三维非均匀介质目标的电磁散射特性.在实施MLFMA加速技术的基础上,选取系数矩阵中近场耦合元素构造出具有近似对角特征的稀疏化矩阵,对其求逆快速构造预条件因子,用以加快GMRES迭代收敛速度.通过电大尺寸介质平板算例验证了MLFMA计算程序的正确性及其在节省计算时间和内存需求方面的明显效果.对非均匀半球壳介质体和三层非均匀介质平板的RCS进行了计算,采用上述预条件技术,收敛计算效率分别提高了87%和42%.数值结果表明,采用MLFMA结合预条件技术的VIE-MoM,是解决快速分析电大尺寸非均匀介质体散射问题的有效途径. 展开更多

关键词 体积分矩量法 多层快速多极子算法 非均匀介质体 广义最小余量法 预条件

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一种高频雷达天线的快速分析方法 被引量：1

17

作者 向迎春 曲长文 +2 位作者 苏峰 李楠 周伟江 《舰船科学技术》 2011年第7期108-111,共4页

针对高频雷达天线设计中电磁计算耗时长的问题,提出利用高效的多层快速多极子算法(MLFMA)计算以二元八木天线为基本单元的阵列天线电磁特性参数。根据某高频雷达天线的技术指标,利用数值优化理论优化阵列天线性能,优化后的阵列天线满足... 针对高频雷达天线设计中电磁计算耗时长的问题,提出利用高效的多层快速多极子算法(MLFMA)计算以二元八木天线为基本单元的阵列天线电磁特性参数。根据某高频雷达天线的技术指标,利用数值优化理论优化阵列天线性能,优化后的阵列天线满足了相应的指标要求。仿真结果表明,MLFMA计算高频雷达天线的电磁参数是高效可靠的,能为天线的高效紧凑设计提供指导和参考。 展开更多

关键词 高频雷达 阵列天线 多层快速多极子算法 数值优化天线设计

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接收模式下加罩天线系统特性的快速电磁仿真

18

作者 何芒 刘金波 +3 位作者 王斌斌 徐晓文 章传芳 孙厚军 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第10期1792-1800,共9页

针对接收模式下电大尺寸的天线-天线罩系统电磁特性分析问题,提出了一种全波法和高频法结合的混合算法:积分方程/修正型表面积分+多层快速多极子(IE/MSI+MLFMA)方法.该方法将由高频方法 MSI得到的天线罩内场分布作为天线阵列的激励场,... 针对接收模式下电大尺寸的天线-天线罩系统电磁特性分析问题,提出了一种全波法和高频法结合的混合算法:积分方程/修正型表面积分+多层快速多极子(IE/MSI+MLFMA)方法.该方法将由高频方法 MSI得到的天线罩内场分布作为天线阵列的激励场,再利用基于体-面混合积分方程(VSIE)和MLFMA的快速全波分析方法精确计算天线阵;同时应用球谐函数展开、预处理技术、混合并行等技术进一步改进算法的计算效率.同传统的全波数值法相比,该方法在保证计算精度、满足工程需要的前提下,解决了求解计算时间长、计算效率低的问题,实现了对电大尺寸天线-天线罩系统的快速、高效仿真. 展开更多

关键词 加罩天线系统 体.面混合积分方程(VSIE) 表面积分 多层快速多极子算法(MLFMA) 球谐函数展开 并行计算

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一种电大尺寸组合体散射的快速计算方法

19

作者 李万玉 张冠杰 《火控雷达技术》 2009年第4期1-4,12,共5页

采用自适应多层快速多极子算法分析电大尺寸组合体的雷达散射截面。推导了组合体表面的积分方程,通过将基函数和权函数分别用不同空间位置上的点源函数展开,自适应多层快速多极子算法实现了阻抗积分的快速计算,通过采用射线传播法,远场... 采用自适应多层快速多极子算法分析电大尺寸组合体的雷达散射截面。推导了组合体表面的积分方程,通过将基函数和权函数分别用不同空间位置上的点源函数展开,自适应多层快速多极子算法实现了阻抗积分的快速计算,通过采用射线传播法,远场近似和对称性计算法则使转移因子的计算效率大大提高,所有转移过程可由快速傅里叶变换计算完成。这种算法计算组合体散射时所需的计算时间和内存显著降低,且数值计算结果和实际测试结果吻合良好。 展开更多

关键词 多层快速多极子算法 雷达散射截面 快速傅里叶变换 电大尺寸 组合体

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西安电子科技大学首次实现万波长量级半空间舰船目标全波电磁计算

20

《西安电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期204-204,共1页

西安电子科技大学电子工程学院超大规模电磁计算团队自主开发了并行半空间多层快速多极子电磁求解器,首次突破了海面环境中万波长舰船目标雷达散射截面(RCS)的全波电磁计算难题,显著提升了对于海上舰船目标电磁特性的精确认知能力。舰... 西安电子科技大学电子工程学院超大规模电磁计算团队自主开发了并行半空间多层快速多极子电磁求解器,首次突破了海面环境中万波长舰船目标雷达散射截面(RCS)的全波电磁计算难题,显著提升了对于海上舰船目标电磁特性的精确认知能力。舰船目标在典型导引雷达视角下的电尺寸达到万波长量级,海面环境的存在进一步增加了全波电磁计算难度。对于此类复杂电大尺寸目标,国内外大多采取高频近似算法进行模拟;此类算法的计算精度有限,难以给出复杂目标的高精度电磁仿真数据。西安电子科技大学张玉、赵勋旺教授团队攻克了半空间多层快速多极子算法的大规模并行计算技术,利用与国家超级计算济南中心共建的“超大规模电磁数值模拟装置”,于2021年4月29日首次实现了百亿未知量、万波长量级海上舰船目标的RCS全波电磁计算,表明我国具备了万波长量级海上舰船目标的精确电磁认知能力。 展开更多

关键词 多层快速多极子算法 电磁计算 半空间 电子工程学院 超级计算 舰船目标 近似算法 大规模并行计算

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