基于图形学技术的电磁仿真系统

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目前计算电磁学是电子工程科学中的一个重要研究领域。随着计算机硬件与相关算法的发展,电磁仿真科学在民用与军用方面都得到了广泛应用。本文使用计算机图形学的加速技术对相关算法进行了加速处理,开发了功能比较完善的电磁仿真系统,通过友好的图形交互界面,用户可以更加快速的对复杂电磁环境进行计算仿真。首先,本文为解决室内信号覆盖仿真中的射线跟踪算法的加速问题,使用了基于计算机图形学的K-d树加速技术,可以有效加快射线与模型空间的求交过程。通过分析两种传统光线寻径方法的优缺点,提出了一种平衡效率与精度的综合方案,具体方法是通过射线跟踪算法求得可能存在的射线路径,然后使用镜像源法进行逆向跟踪,直至递归到发射点结束。在计算绕射场之前根据环境的近似物理属性对模型进行了相应简化并对绕射棱边进行了预先计算。寻径结束后,使用几何光学方法与一致性几何绕射方法进行场强计算。最后通过与实测数据的对比验证本文方法的正确性。本文的另一项工作基于课题组的emX电磁计箅仿真半台,扩展了该平台的低频计算功能,并对共计算方法进行了相关改进,平台使MVC框架结构,用模块化方法实现相关功能,通过该模块的扩展,可以在保留原有技术的基础上,为低频方法以及后续的高低频混合方法等新功能提供便利的服务支持。首先实现了传统方法MoM并通过OpenMP技术对其进行了有效加速,然后通过使用快速多极子方法进一步优化了算法的存储空间与计算效率。最后通过典型算例分析,有效验证了算法的准确有效性以及系统的易用性与扩展性。
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