迭代物理光學(xué)法及其加速方法在目標(biāo)與粗糙海面電磁散射中的應(yīng)用.pdf

1、對(duì)于電大尺寸粗糙面與目標(biāo)的復(fù)合電磁散射特性的研究，一直是計(jì)算電磁學(xué)中一個(gè)熱門的研究方向。由于其是電大尺寸復(fù)合電磁散射問題，所以計(jì)算耗時(shí)較多，同時(shí)，遮擋判斷所需的時(shí)間也會(huì)急劇增加。隨著近年來計(jì)算機(jī)硬件配置的不斷升級(jí)，并行計(jì)算在很多科學(xué)、工程領(lǐng)域都得到了應(yīng)用，包括計(jì)算電磁學(xué)領(lǐng)域。由于迭代物理光學(xué)法對(duì)散射體表面的電磁流的更新是一個(gè)遍歷過程，串行計(jì)算較費(fèi)時(shí)，并行計(jì)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(shù)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(diǎn)云形式的海面構(gòu)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(gòu)成NURBS描述的海面模型，最后與目標(biāo)合成復(fù)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(xué)法，給出了利用該方法計(jì)算電磁散射特性的算例，當(dāng)存在耦合作用時(shí)，其精度不高。之后介紹了迭代物理光學(xué)法，結(jié)合算例說明了其精

3、度比物理光學(xué)法高。
　　但是，在迭代物理光學(xué)法計(jì)算散射體的雷達(dá)散射截面之前，需要對(duì)散射體做遮擋判斷，而傳統(tǒng)的遮擋判斷方法比較耗時(shí)，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(hào)與顏色值的對(duì)應(yīng)關(guān)系，賦予每一個(gè)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(guān)函數(shù)讀取出來，利用對(duì)應(yīng)關(guān)系的逆運(yùn)算找到對(duì)應(yīng)的網(wǎng)格編號(hào)，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(shù)，對(duì)于該并行技術(shù)，文中從其執(zhí)行模式入手，通過對(duì)制導(dǎo)指令、API函數(shù)和環(huán)境變量這三個(gè)方面的介紹，給出了比較詳細(xì)的描述。最后通過算例，給出了串行程序和并行程序的計(jì)算結(jié)果，以及采用不同線程數(shù)做并行時(shí)的加速比和并行效率，有效說