基于时域平面波算法快速求解电大目标瞬态散射特性

基于电磁场时域积分方程（TDIE）数值技术计算电大目标的瞬态散射特性,其计算量和内存需求大。应用时域平面波算法（PWTD）加速求解TDIE,针对算法实现中三个关键步骤,聚集、转移和投射,利用出射表和入射表进行改进。该方法一方面显著降低了内存需求,另一方面通过把PWTD算法中的传统投射方式,改为前向贡献式投射方式,大大减少了投射次数,并且更有利于时间点的对齐,因此提高了计算速度和精度。     

使用改进的时域积分方程法计算导体目标的瞬态散射

本文推导了一种改进的时域积分方程(TDIE)方法,用于计算任意导体目标的瞬态电磁散射问题.采用隐式时间步进法,对典型导体目标包括尖劈板、立方体、导体球和球冠锥体进行了求解,得到了正确的瞬态响应结果,没有发现后期不稳定性现象.     

并行时域平面波在电大目标瞬态散射中的应用

基于电磁场时域积分方程数值技术计算复杂目标的瞬态散射特性,其计算量和内存需求大,应用经典的单元分组算法-时域平面波算法,降低了时域积分方程的计算规模.文中在研究时域平面波算法并行算法的基础上,开发了基于.NET Remoting 的电磁场分布式数值计算方案.数值结果表明,该分布式并行方案显著提高了时域平面波算法的计算效率,为解决电大目标瞬态电磁散射问题提供了一条有效途径.     

用时域积分方程法计算介质目标的电磁散射

本文应用时域积分方程法计算介质目标的散射场，并以球体和带球帽的圆柱体为例给出了沿轴向入射平面波的电磁散射结果，与实际测试结果非常一致，值得指出的是，虽然本文给出的介质目标具有平面对称性，但该方法适用于任意形状的目标。     

精确快速计算时域积分方程中奇异性积分的新方法

该文首先利用参数坐标和广义Duffy坐标变换将时域电场积分方程(TDEFIE)的奇异性积分转换成非奇异性积分,然后根据时间基函数的特点将该积分转换成可以快速精确计算的分区域积分。数值计算实例表明,该方法可以大幅度提高求解TDEFIE的后时稳定性和解的精度,而不必采用任何求平均的过程。该方法适用于任意类型的时间基函数并可方便地推广到高阶曲面拟合和高阶空间基函数情形。     

电大目标电磁散射的TD-PO分析

由逆傅立叶变换导出时域物理光学(TD-PO)表达式,给出了TD-PO方法计算时内存估计的具体形式、时间离散的采样原则及入射波消隐的判断方法.计算了金属球、板、锥球的瞬态散射和RCS,计算结果与其他方法结果吻合很好.数值结果表明TD-PO方法计算速度快、所需内存少,是分析电大目标宽频带特性的高效方法.     

时域电场积分方程的稳定求解

提出了一种基于时域电场积分方程的稳定精确数值方法计算任意形状理想导体的时域散射.矢量位的时间导数采用中心差分近似,而标量位采用时间平均表示,并且标量位和矢量位在单元上随时间变化采用单元中心处的值来计算.将该方法与隐式方法相结合可以得到稳定精确的求解结果,而不必对电流密度进行时间或空间平均的处理过程.从模拟结果证明了该方法的稳定性和精确性.     

精确稳定求解时域电场积分方程的一种新方法

时域电场、磁场和混合场积分方程已被广泛用来分析散射体的时域散射响应.基于适当的空间积分方法和隐式的时间步进算(MOT)法在求解时域磁场和混合场积分方程时总是稳定的,然而在求解TDEFIE时则是不稳定的.在本文中,时域电场积分方程的非奇异性积分采用标准的高斯求积法来计算;而利用参数坐标变换和极坐标变换将其奇异性积分转换成为可以分区域精确快速计算的非奇异性积分.通过数值实验表明,利用该方法可以非常精确稳定地求解时域电场积分方程,即使是在时间迭代后期也不必采用任何求平均的过程;另外,该方法可以用于任意时间基函数并可以推广到高阶空间基函数的情形.     

三维目标电磁散射的自适应积分方法

应用自适应积分方法并结合邻近组预条件求解三维导电目标的电磁散射.通过建立辅助基函数将三角形分域基函数映射到矩形网格中,并将格林函数离散变换为具有Toeplitz特性的矩阵.用快速傅立叶变换加速迭代求解中的矩阵和矢量相乘,该方法极大的减少了内存需求和CPU时间,其存储量和运算复杂度分别为低于O(N1.5)和O(N1.5logN)量级.应用邻近组预条件技术进一步降低了迭代求解所需的迭代次数.数值结果表明了该方法的准确性和高效性.     

基于细线散射的时域有限差分法

研究一种基于细线散射的时域有限差分法。利用该法可求解细线结构的电磁辐射及散射等问题，与传统时域有限差分法相比，该法处理细线结构更简单、有效。还利用该法研究了线天线电磁辐射、散射问题，并将结果与时域积分方程的结果进行了比对，取得了较好效果。     

Fast solution of transient scattering from electrically large complex objects based on Time Domain Integral Equation solvers

A fast Time Domain Integral Equation (TDIE) solver is presented for analysis of transient scattering from electrically large conducting complex objects. The numerical process of March-ing-On-in-Time (MOT) method based TDIE encounters high computational cost and exorbitant memory requirements. A group-style accelerated method–Plane Wave Time Domain (PWTD) algorithm, which per-mits rapid evaluation of transient wave field generated by temporally bandlimited sources, is employed to reduce the computational cost of MOT-based TDIE solvers. An efficient compressed storage technique for sparse matrix is adopted to decrease the enormous memory requirements of MOT. The scheme of the Multi-Level PWTD (MLPWTD)-enhanced MOT with compressed storage for sparse matrix is presented for analysis of transient scattering from electrically large complex objects in this paper. The numerical simulation results demonstrate the validity and efficiency of the presented scheme.     

快速计算电大尺寸目标双站电磁散射的方法

提出利用等效边缘电磁流方法快速计算复杂形体电大尺寸目标的双站ＲＣＳ。该方法运算速度快,考虑了边缘绕射和遮挡,计算精度高。在计算尖锥柱等典型散射体的ＲＣＳ的基础上,计算了一导弹模型在不同方位角下的双站ＲＣＳ,证实了本方法的可行性。     

三维电大目标散射求解的多层快速多极子方法

为进一步提高对电大尺寸目标散射求解的能力,详细研究了多层快速多极子方法.重点设计了用于多层快速多极子方法的各种优化方法包括Morton编号、转移因子修正内插技术与外向波重复存储策略.对于未知量数目为N的三维电磁散射,数值实验显示多层快速多极子方法具有O(NlogN)量级的计算量、O(N)量级的存储量,特别适合求解三维电大尺寸目标的电磁散射.利用该方法在单机(内存1Gb)上成功计算了未知量为25万的电大尺寸目标散射.     

电大尺寸目标电磁散射的区域分解计算

提出了电大尺寸目标电磁散射的有限元区域分解计算方法。分析了子区域的有限元解法,建立了区域分解耦合的边界方程,导出了相应的耦合矩阵,并采用了内视法还原了耦合矩阵对称、稀疏的特征,最后研究了不同类型大尺寸目标的雷达散射截面问题并与公开文献结果进行了分析比较。     

二维导体电磁散射问题的超快速加窗迭代法

利用散射体表面上与外侧共形面上差分网格点的场关系,导出了快速求解二维电磁散射问题的迭代格式,并进一步用光滑窗函数压缩导致原迭代发散的阴影区尖刺状误差电流分布,提出了超快速加窗迭代法.数值结果表明,新方法的迭代次数与散射体电尺寸以及离散点数无关,能够快速求得具有足够精度的离散解.若结合快速Fourier变换或多层快速多极子算法,该算法的总体计算复杂度可降低为O(NlogN),几乎可比其它快速数值方法降低一阶.     

Coupled TDIE-PO method for transient scattering from electrically large conducting objects

An efficient hybrid method based on the time domain integral equation (TDIE) coupled with physical optics (PO) is proposed for the transient scattering from electrically large conducting objects. The computational complexity of the proposed hybrid method is drastically reduced compared with full TDIE, and the accuracy is improved compared with only PO. The numerical results demonstrate the validity and efficiency of the hybrid method.     

改进的IPO与FEM混合法分析复杂电大腔体电磁散射

对传统的迭代物理光学法(IPO)进行了改进,使之适合于分析具有非完纯导电边界的电磁问题,并与矢量有限元方法(FEM)相结合,对内壁涂敷介质的具有复杂终端结构的电大尺寸腔体的电磁散射特性进行分析.通过Fresnel反射系数,利用IPO方法处理腔体内壁比较平滑的介质涂敷区域,在结构复杂的终端区域,利用FEM进行分析.利用交界面上场强连续条件实现两个区域之间的电磁耦合.通过迭代,计算出腔体内部稳定的电磁场分布,进而获得整个腔体的散射特性.由于在介质涂敷附近区域避免了FEM处理过程,从而可以节省大量计算时间和内存消耗.