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Improvement and performance of parallel multilevel fast multipole algorithm 被引量:16
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作者 Zhanhe Liu Peilin Huang +1 位作者 Zhe Wu Xu Gao 《Journal of Systems Engineering and Electronics》 SCIE EI CSCD 2011年第1期164-169,共6页
The method of establishing data structures plays an important role in the efficiency of parallel multilevel fast multipole algorithm(PMLFMA).Considering the main complements of multilevel fast multipole algorithm(M... The method of establishing data structures plays an important role in the efficiency of parallel multilevel fast multipole algorithm(PMLFMA).Considering the main complements of multilevel fast multipole algorithm(MLFMA) memory,a new parallelization strategy and a modified data octree construction scheme are proposed to further reduce communication in order to improve parallel efficiency.For far interaction,a new scheme called dynamic memory allocation is developed.To analyze the workload balancing performance of a parallel implementation,the original concept of workload balancing factor is introduced and verified by numerical examples.Numerical results show that the above measures improve the parallel efficiency and are suitable for the analysis of electrical large-scale scattering objects. 展开更多
关键词 multilevel fast multipole algorithm(mlfma) electromagnetic scattering PARALLELIZATION radar cross section(RCS).
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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
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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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混合场积分方程结合MLFMA分析导体介质复合目标电磁散射问题 被引量:8
3
作者 阙肖峰 聂在平 胡俊 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第11期2062-2066,共5页
针对组合目标电磁散射问题,采用一类新的混合场积分方程进行分析.通过合理选择比例系数组合表面电场和磁场积分方程,构造出具有良好收敛性的阻抗矩阵.MLFMA的迭代求解采用广义最小残差方法(GMRES),结合预条件技术进一步减少迭代次数,加... 针对组合目标电磁散射问题,采用一类新的混合场积分方程进行分析.通过合理选择比例系数组合表面电场和磁场积分方程,构造出具有良好收敛性的阻抗矩阵.MLFMA的迭代求解采用广义最小残差方法(GMRES),结合预条件技术进一步减少迭代次数,加速计算并提高处理电大尺寸导体介质复合目标的能力,研究了几类典型目标电磁散射特性并比较了计算效率,数值算例验证了该方法的准确性和高效性. 展开更多
关键词 电磁散射 导体介质复合目标 多层快速多极子方法 混合场积分方程 预条件
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基于MLFMA的飞行器电磁散射特性分析 被引量:3
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作者 刘战合 田秋丽 +1 位作者 周钧 姬金祖 《合肥工业大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2008年第12期2044-2048,共5页
文章通过计算结果与测试结果、金属球双站RCS的Mie级数解结果的对比,证明开发的多层快速多极子算法程序可用于飞行器不同布局电磁散射特性研究;采用该算法求解分析几种飞行器典型布局沿方位角变化时的电磁散射特性,由不同角域内的算术... 文章通过计算结果与测试结果、金属球双站RCS的Mie级数解结果的对比,证明开发的多层快速多极子算法程序可用于飞行器不同布局电磁散射特性研究;采用该算法求解分析几种飞行器典型布局沿方位角变化时的电磁散射特性,由不同角域内的算术均值、曲线趋势研究了各种布局的优缺点和相应的作战任务;从飞行器外形结构出发,分析了RCS曲线分布的原因,并提出根据作战任务进行飞行隐身设计的思想。 展开更多
关键词 多层快速多极子算法 电磁散射 雷达散射截面 飞行器 隐身设计
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MLFMA分析复杂载体平台上天线问题 被引量:1
5
作者 阙肖峰 聂在平 胡俊 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第3期730-733,共4页
该文分析了导体介质复合结构平台上线天线的辐射问题。利用等效原理建立EFIE-PMCHW表面积分方程组,定义线、面和连接基函数描述复杂结构上电流分布,分析了导体介质分界面处基函数的处理;利用多层快速多极子方法(MLFMA)加速迭代求解过程... 该文分析了导体介质复合结构平台上线天线的辐射问题。利用等效原理建立EFIE-PMCHW表面积分方程组,定义线、面和连接基函数描述复杂结构上电流分布,分析了导体介质分界面处基函数的处理;利用多层快速多极子方法(MLFMA)加速迭代求解过程中的矩阵矢量相乘运算,并用于有耗媒质求解。MLFMA的运用极大地提高了求解实际电大问题的能力。数值计算结果验证了方法的正确性和高效性。 展开更多
关键词 线天线 多层快速多极子方法 导体介质复合结构 平台
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关于CFIE-MLFMA算法的一类预条件方法 被引量:1
6
作者 李卫东 洪伟 周后型 《应用科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2007年第1期40-45,共6页
研究了多层快速多极子算法(MLFMA)的预条件加速技术.利用MLFMA的近场矩阵的结构特征,先将其分裂为对角块阵、不完全下三角块阵和不完全上三角块阵,再将对角块作LU分解,就可以构造出一系列的预条件阵DILU.与不用预条件或只用对角块预条... 研究了多层快速多极子算法(MLFMA)的预条件加速技术.利用MLFMA的近场矩阵的结构特征,先将其分裂为对角块阵、不完全下三角块阵和不完全上三角块阵,再将对角块作LU分解,就可以构造出一系列的预条件阵DILU.与不用预条件或只用对角块预条件相比,这些预条件阵能大幅度地减少迭代次数,节省计算时间.一部分预条件阵不会增加存储量,而另外一部分只增加很少的存储量.文中给出的数值算例比较了几种不同预条件阵的优缺点,也验证了这些预条件加速方法的正确性和有效性. 展开更多
关键词 多层快速多极子方法 预条件 LU分解 共轭梯度法
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大型带罩天线阵列的精确高效电磁仿真算法
7
作者 殷磊 侯鹏 +4 位作者 丁宁 林中朝 赵勋旺 张玉 焦永昌 《电子与信息学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期2549-2557,共9页
针对大型带罩天线阵列系统的辐射特性仿真问题,基于等效原理和波导模式匹配法,建立了多层快速多极子算法的波端口模型,实现了对天线激励源和匹配负载的精确电磁建模,同时提出了一种适用于计算金属介质天线模型的多层快速多极子算法并行... 针对大型带罩天线阵列系统的辐射特性仿真问题,基于等效原理和波导模式匹配法,建立了多层快速多极子算法的波端口模型,实现了对天线激励源和匹配负载的精确电磁建模,同时提出了一种适用于计算金属介质天线模型的多层快速多极子算法并行策略,通过建立多棵八叉树结构降低了计算过程中各进程间的通信量,实现了对大型带罩天线阵列系统的精确、高效一体化仿真计算。通过与高阶矩量法及有限元-边界积分方程法计算得到的天线方向图、S参数进行对比,验证了该方法的精确性及高效性。 展开更多
关键词 大型带罩天线阵列 波端口 电磁辐射与耦合 多层快速多极子 并行策略
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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
8
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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并行多层快速多极子算法的最细层处理改进 被引量:5
9
作者 刘战合 姬金祖 +1 位作者 蒋胜矩 李洁 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2011年第3期482-485,489,共5页
基于消息传递平台(message passing interface,MPI),从多层快速多极子算法(multilevel fast multipole algorithm,MLFMA)实施过程出发,实现了飞行器雷达散射截面(radar cross section,RCS)的并行计算,提出一种新的并行设计方案。改进了... 基于消息传递平台(message passing interface,MPI),从多层快速多极子算法(multilevel fast multipole algorithm,MLFMA)实施过程出发,实现了飞行器雷达散射截面(radar cross section,RCS)的并行计算,提出一种新的并行设计方案。改进了基于立方体组的并行处理技术,减少了最细层计算的通信量;考虑到内存的主要组成部分,为提高算法并行效率,采用一种用于积分方程中近组作用矩阵的并行处理方法,对其采用按行平均分配到各计算结点的方法组建相关矩阵元素,使该部分通信量为零,各节点可独立计算并节省内存;同时优化了其他物理量的内存分配。算例说明,所提方法可明显提高计算效率,并具有精度好、负载均衡优良的特点。 展开更多
关键词 多层快速多极子算法 并行 雷达散射截面 飞行器
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基于共享内存的高效OpenMP并行多层快速多极子算法 被引量:7
10
作者 潘小敏 皮维超 盛新庆 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第2期164-169,共6页
提出并实现了一种基于共享内存并行平台的OpenMP并行多层快速多极子算法.结合OpenMP并行算法开发的要点和多层快速多极子算法数据分布的特性,对多层快速多极子的填充矩阵模块、矩阵向量相乘中的远相互作用部分进行了OpenMP并行化设计.... 提出并实现了一种基于共享内存并行平台的OpenMP并行多层快速多极子算法.结合OpenMP并行算法开发的要点和多层快速多极子算法数据分布的特性,对多层快速多极子的填充矩阵模块、矩阵向量相乘中的远相互作用部分进行了OpenMP并行化设计.在分析调度方式和循环次序对计算效率的影响的基础上,提出了一种高效的OpenMP并行多层快速多极子方案.数值实验表明,并行算法与串行精度一致,OpenMP并行算法具有较好的并行效率. 展开更多
关键词 多层快速多极子(mlfma) 并行 OPENMP 雷达散射截面积
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三维复杂目标求解的多层快速多极子方法 被引量:12
11
作者 张宗斌 陈益邻 高正红 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第2期222-226,共5页
采用多层快速多极子方法(Multilevel fast multipole algorithm,MLFMA)求解混合场积分方程(Combinedfield integral equation,CFIE),并选择RWG型基函数,对金属带缝锥球体、三面角反射器以及钻石体的单站RCS(Radar cross section)进行了... 采用多层快速多极子方法(Multilevel fast multipole algorithm,MLFMA)求解混合场积分方程(Combinedfield integral equation,CFIE),并选择RWG型基函数,对金属带缝锥球体、三面角反射器以及钻石体的单站RCS(Radar cross section)进行了计算,计算结果与试验吻合良好。在此基础上计算了F-22缩比模型的单站RCS,其计算量、存储量分别达到O(NlogN)量级和O(N)量级,此方法适用于带有尖点和特别细长曲面的三维复杂目标,如战斗机外形的RCS计算分析。 展开更多
关键词 电磁散射 混合场积分方程 多层快速多极子方法 雷达截面积
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电特大目标散射的多层快速多极子高性能计算 被引量:11
12
作者 潘小敏 盛新庆 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2011年第8期1690-1693,共4页
针对电特大目标散射的并行多层快速多极子计算中出现的构造几何信息树所需资源过多、保存远场模式所需内存过大及计算雷达散射截面时间长等问题,根据主流并行计算机架构以及电特大目标的特点,提出了解决方案,实现了电特大目标散射的高... 针对电特大目标散射的并行多层快速多极子计算中出现的构造几何信息树所需资源过多、保存远场模式所需内存过大及计算雷达散射截面时间长等问题,根据主流并行计算机架构以及电特大目标的特点,提出了解决方案,实现了电特大目标散射的高效精确计算。通过对未知数超过5亿、电尺寸达到几千个波长的电特大目标的数值实验,表明本文方案的精确性和高效性。 展开更多
关键词 多层快速多极子 并行 高性能 散射 雷达散射截面
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一种高性能并行多层快速多极子算法 被引量:9
13
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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电特大复杂目标电磁特性的高效精确并行计算 被引量:15
14
作者 潘小敏 盛新庆 《电波科学学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第5期888-893,共6页
在不同层间采用不同的并行方式来处理多层快速多极子中的平面波和转移矩阵后,并行算法的效率非常高。但当目标尺寸达到几百个电波长时,计算多极子中盒子的距离信息非常消耗计算资源,成为进一步提升并行多层快速多极子仿真能力的瓶颈。为... 在不同层间采用不同的并行方式来处理多层快速多极子中的平面波和转移矩阵后,并行算法的效率非常高。但当目标尺寸达到几百个电波长时,计算多极子中盒子的距离信息非常消耗计算资源,成为进一步提升并行多层快速多极子仿真能力的瓶颈。为此,提出了一种并行的递归相邻中心算法来高效处理盒子间距离信息。通过计算超过2,300万个未知数模拟的直径达到200个波长金属球的散射,检验了本文并行算法的精度和效率,充分说明本文方案消除了上述瓶颈极大提高了并行算法的仿真能力。为进一步证明算法的通用和高效,还计算了尺寸接近500个电波长的飞机模型电磁特性,这是目前国际上公开报道的用MLFMA所能求解的尺寸最大的问题。 展开更多
关键词 多层快速多极子 并行 电特大目标
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导体介质组合体电磁分析的建模与计算 被引量:6
15
作者 阙肖峰 聂在平 胡俊 《电波科学学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第3期396-401,共6页
为提高导体介质复合目标电磁散射分析的效率,采用一类新的表面混合场积分方程进行求解,该方程通过伽略金方法建立的阻抗矩阵具有良好的条件数。分析了多区域连接边上的电磁流分布和基函数的定义,然后根据边界条件推导了广义EFIE-CFIE-JM... 为提高导体介质复合目标电磁散射分析的效率,采用一类新的表面混合场积分方程进行求解,该方程通过伽略金方法建立的阻抗矩阵具有良好的条件数。分析了多区域连接边上的电磁流分布和基函数的定义,然后根据边界条件推导了广义EFIE-CFIE-JMCFIE方程形式,最后比较了不同积分方程建立阻抗矩阵的收敛性。数值算例表明该方法能明显提高计算效率,实现导体介质复合目标电磁散射分析快速、准确的求解。 展开更多
关键词 电磁散射 导体介质复合目标 连接处 混合场积分方程 多层快速多极子方法
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基于多层快速多极子算法分析平面多层结构 被引量:2
16
作者 丁大志 刘金权 +1 位作者 胡云琴 陈如山 《电波科学学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第3期422-426,456,共6页
由于多层平面结构空域闭式格林函数难以用加法定理展开,因此,将多层快速多极子算法推广到该类问题的分析存在一定困难。采用二级离散复镜像技术,获得了多层介质空域格林函数,通过对其表达形式做简单的改写,提出针对多层平面结构的多层... 由于多层平面结构空域闭式格林函数难以用加法定理展开,因此,将多层快速多极子算法推广到该类问题的分析存在一定困难。采用二级离散复镜像技术,获得了多层介质空域格林函数,通过对其表达形式做简单的改写,提出针对多层平面结构的多层快速多极子算法,详细讨论了加法定理展开条件对离散复镜像系数的影响及处理办法。数值算例验证了本文方法的准确性和有效性。 展开更多
关键词 多层快速多极子 二级离散复镜像 多层媒质格林函数 加法定理
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应用互耦迭代法计算二维随机海面微波散射 被引量:1
17
作者 汪海波 黄文华 +1 位作者 李平 梁铁柱 《微波学报》 CSCD 北大核心 2013年第2期71-74,78,共5页
海面对微波散射可用介质散射PMCHW方程描述,针对其离散后阻抗矩阵块的特点,引入电磁互耦迭代方法,结合多层快速多极子(MLFMA)求解,给出计算海面散射等效电流源和磁流源的算法。使用该方法求解分析得到不同起伏程度的海面对微波散射方向... 海面对微波散射可用介质散射PMCHW方程描述,针对其离散后阻抗矩阵块的特点,引入电磁互耦迭代方法,结合多层快速多极子(MLFMA)求解,给出计算海面散射等效电流源和磁流源的算法。使用该方法求解分析得到不同起伏程度的海面对微波散射方向性的影响及规律,所得到的规律与文献报道实验测试结论相比较,对比结果验证方法的正确性。 展开更多
关键词 随机海面散射 矩量法 多层快速多极子算法 互耦迭代
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利用多层快速多极子技术对随机粗糙表面SAR回波信号统计特性的研究 被引量:1
18
作者 潘小敏 盛新庆 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第2期489-491,共3页
该文主要目的是研究随机粗糙面SAR回波信号的统计特性。结合传统的MonteCarlo方法,利用多层快速多极子算法严格高效地模拟了三维随机粗糙面的SAR回波信号。依据常用SAR系统,将发射波的仰角固定在45°,并让方位角在88°~92°... 该文主要目的是研究随机粗糙面SAR回波信号的统计特性。结合传统的MonteCarlo方法,利用多层快速多极子算法严格高效地模拟了三维随机粗糙面的SAR回波信号。依据常用SAR系统,将发射波的仰角固定在45°,并让方位角在88°~92°之间变化,得到若干组随机表面的回波。计算回波幅值和相位的均值,得到一些值得关注的结论。 展开更多
关键词 SAR回波 随机面 多层快速多极子技术
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接收模式下加罩天线系统特性的快速电磁仿真
19
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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并行多层快速多极子算法中近场计算的负载均衡
20
作者 汤华宁 童维勤 +1 位作者 王辛刚 倪维立 《计算机应用与软件》 CSCD 2010年第4期274-275,共2页
指出多层快速多极子算法(MLFMA)近场计算部分负载均衡的核心在于近邻阻抗矩阵的划分。阐述按组对划分近邻阻抗矩阵的方案,辅以正方形扩展算法增加组对分布的聚集性,克服了传统的基于并行分布树最细层几何信息所产生的近邻阻抗矩阵划分... 指出多层快速多极子算法(MLFMA)近场计算部分负载均衡的核心在于近邻阻抗矩阵的划分。阐述按组对划分近邻阻抗矩阵的方案,辅以正方形扩展算法增加组对分布的聚集性,克服了传统的基于并行分布树最细层几何信息所产生的近邻阻抗矩阵划分的负载不均衡性。实验结果表明改进后算法的效率有明显提高。 展开更多
关键词 雷达散射截面 多层快速多极子算法 并行化计算 近邻阻抗矩阵 负载均衡
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