基于并行多层快速多极子算法的RCS计算方法研究

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摘 要

Abstract

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1 绪论

1.1 研究背景

1.2 国内外研究现状

1.3 雷达散射截面及计算方法简介

1.4 主要研究内容及章节安排

2 高效RCS计算方法—MLFMA

2.1 基于MoM的电磁散射问题解决方案

2.1.1 用于电磁散射问题建模的表面积分方程

2.1.2 用于目标离散化的平面三角形面元模型与RWG基函数

2.1.3 经典数值解法—MoM

2.2 基于MLFMA的电磁散射问题解决方案

2.2.1 用于分层分组的八叉树

2.2.2 MLFMA的三个核心过程—聚合、转移和配置

2.3 本章小结

3 MLFMA并行策略

3.1 并行编程工具—MPI

3.2 近场相互作用并行化

3.3 远场相互作用并行化—分布式八叉树

3.3.1 莫顿编码

3.3.2 分布式八叉树构建策略

3.4 远场相互作用并行化—混合并行策略

3.4.1 聚合阶段通信

3.4.2 转移阶段通信

3.4.3 配置阶段通信

3.5 迭代求解器并行化

3.6 误差控制

3.7 本章小结

4 RCS计算系统架构及模块化开发

4.1 系统架构规划

4.2 系统模块化开发

4.2.1 前处理子系统

4.2.2 并行MLFMA计算子系统

4.2.3 后处理子系统

4.3 基于PyQt5技术的人机交互界面

4.4 基于Docker技术封装的并行计算环境

4.5 本章小结

5 准确性验证与性能评估

5.1 准确性验证实验

5.1.1 NASA杏仁体RCS计算案例

5.1.2 弓形体RCS计算案例

5.1.3 组合弓形体RCS计算案例

5.1.4 锥球体RCS计算案例

5.1.5 锥球带缝体RCS计算案例

5.1.6 准确性验证实验案例分析与讨论

5.2 性能评估实验

5.2.1 不同电尺寸金属球的计算案例

5.2.2 性能评估实验案例分析与讨论

5.3 本章小结

6 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 未来展望

致 谢

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间发表论文目录

附录2 并行迭代求解器算法程序

附录3 基于Mie散射理论的金属球的RCS计算程序