基于面元分组遮挡算法的目标RCS并行计算

摘要

近年来科技飞速发展，计算电磁学取得了显著的进步。现代战争中，许多国家投入大量科研精力在隐身技术上，因为先进的隐身技术可以使用多种技术手段改变或者削弱目标的特征信息，有效迷惑敌方雷达探测系统，降低了被侦查到的几率，最大程度上延长了飞行器或者武器的生命周期。在电磁学领域，随着高频方法的不断完善，对复杂目标雷达散射截面的快速计算成为计算电磁学的一个重要课题。本文针对该问题进行了研究。
　　对于一个复杂的目标模型，影响其雷达散射截面计算的的主要因素是剖分的面元数目和面元之间的遮挡判断。本文使用了物理光学方法对目标进行研究，并在程序设计软件层面和发挥多核计算机的优势硬件层面上对程序进行了优化。
　　论文推导计算电磁学物理光学公式，成功将物理学公式过渡到程序语言。然后介绍计算机图形图像学领域的消隐算法，结合消隐算法的优点，引入了面元分组思想。针对平面三角形相交判定做出了优化，使用了三角形不相交理论，极大减少了运算量。最后对多核计算机硬件系统进行了原理上剖析，熟练运用多线程和多进程进行并行化程序思维，的充分发挥多核计算机硬件优势，使用OpenMP，将并行算法与物理光学算法结合，通过严谨合理的程序设计提升了计算目标雷达散射截面的速度。
　　在算法软件层面和对多核利用硬件层面优化了计算程序，验证了加速比和并行效率。给出了复杂模型的RCS计算结果，效果与软件仿真结果相差无几，可以作为电大目标雷达截面物理光学方法研究领域的参考。

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第一章 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 研究历史和现状

1.3 主要工作和研究内容

1.4 论文组织结构

第二章 电大目标电磁散射与物理光学方法

2.1 雷达散射截面的定义

2.2 雷达截面频率特性

2.3 高频散射特性

2.5 RCS算法介绍

2.6 计算电磁学算法选取

2.7 物理光学理论基础

2.7 本章小结

第三章 面元分组消隐算法

3.1 物理光学中的遮挡判断

3.2 改进的遮挡判断算法

3.3 遮挡比较分组优化

3.4 本章小结

第四章 投影面元分组并行优化

4.1 多核CPU概述

4.2 程序并行化设计

4.3 使用OpenMP优化算法

4.4 数值算例

4.5 本章小结

第五章 总结和展望

5.1 论文总结

5.2 论文展望

参考文献

致谢

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