三维简单目标与二维导体粗糙面电磁散射的矩量法研究

论文摘要

本文系统地研究了MOM方法及其并行技术在粗糙面与目标电磁散射特性计算中的应用。利用MOM方法计算了三维简单目标的电磁散射问题;同时利用基于不同基函数的并行MOM方法计算并分析了二维导体粗糙面的电磁散射。论文的主要工作如下:1.对矩量法的基本原理和并行技术的基本知识进行了简单介绍,给出了求解矩阵方程的共轭梯度法的相关理论,并对基于PC集群MPI平台的并行共轭梯度法的具体实施过程进行了详细的论述。2.给出了基于脉冲基函数的矩量法研究一些三维简单目标的电磁散射结果,并与基于RWG三角基函数的矩量法结果进行了对比分析,验证了此种方法的高效性以及优越性;基于AWE技术的矩量法研究一些三维简单目标的电磁散射问题,并与以上方法的结果进行了对比分析,验证了该方法的准确性以及高效性。3.给出了基于PC集群MPI并行矩量法研究高斯波束照射下的二维高斯导体粗糙面的电磁散射特性,并且进行了结果分析。4.给出了基于NURBS曲面建模的矩量法研究三维简单目标的电磁散射问题,并且与商用软件以及基于RWG三角基函数的矩量法的结果进行了对比分析;应用基于NURBS曲面建模的矩量法得到了二维导体粗糙面的电磁散射结果,并与基于RWG三角基函数建模的矩量法的结果进行了对比分析,可知该种方法所需计算机内存更少,计算速度更快,而且保证了计算精度。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 国内外研究现状与进展
• 1.2.1 随机粗糙表面电磁散射研究概况
• 1.2.2 三维目标电磁散射研究概况
• 1.2.3 随机粗糙面与目标的复合电磁散射研究概况
• 1.3 论文主要内容
• 第二章 矩量法与并行计算以及随机粗糙面的相关知识
• 2.1 矩量法的基本原理
• 2.2 并行计算的相关知识以及共轭梯度法的并行方案
• 2.2.1 并行计算基本概念
• 2.2.2 求解矩阵方程的共轭梯度法
• 2.2.3 共轭梯度法的并行方案
• 2.3 随机粗糙面统计参量
• 2.4 本章小结
• 第三章 矩量法在三维简单目标电磁散射中的应用
• 3.1 基于脉冲基函数的矩量法在三维简单目标电磁散射中的应用
• 3.1.1 脉冲基函数
• 3.1.2 基于脉冲基函数的矩量法
• 3.1.3 数值算例与结果分析
• 3.2 基于AWE技术的矩量法在三维简单目标电磁散射中的应用
• 3.2.1 矩阵方程的建立
• 3.2.2 AWE技术的应用
• 3.2.3 数值算例
• 3.3 本章小结
• 第四章 并行矩量法在二维导体粗糙面电磁散射中的应用
• 4.1 二维高斯粗糙面的模拟
• 4.2 高斯波束的模拟
• 4.3 远区散射场及双站散射系数的求解
• 4.4 数值计算及结果分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 NURBS-MOM在三维简单目标与二维导体粗糙面电磁散射中的应用
• 5.1 NURBS曲面的基本知识
• 5.1.1 NURBS方法概述
• 5.1.2 B样条函数及其性质
• 5.1.3 NURBS曲面
• 5.1.4 NURBS和Bezier的关系
• 5.2 NURBS-MOM的基本原理以及在三维简单目标电磁散射中的应用
• 5.2.1 定义在NURBS曲面片上的roof-top基函数
• 5.2.2 基于NURBS曲面片的razor-blade权函数
• 5.2.3 NURBS-MOM计算三维简单导体目标的RCS
• 5.2.4 数值算例
• 5.3 NURBS曲面建模在二维导体粗糙面电磁散射中的应用
• 5.3.1 应用NURBS曲面进行二维高斯粗糙面模型的建立
• 5.3.2 二维高斯粗糙面电磁散射积分方程的建立
• 5.3.3 基于MPI平台的并行矩量法
• 5.3.4 数值仿真结果
• 5.4 本章小结
• 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间参加科研项目与发表论文情况