本文主要研究了面向电大复杂目标的高效电磁算法,从诸多角度改进了传统算法的弊端,提出并实现了多种理论框架和求解方法,在保证精度的条件下提升了计算效率。论文创新点如下:1.实现了基于OpenMP-CUDA技术的矩量法多GPU并行加速,获得了 10倍以上量级的加速效果;2.提出了基于零空间的高效预处理技术的积分方程快速算法,实现了电大尺寸目标的快速仿真;3.提出了面向电大尺寸天线平台的MLFMA-PO高低频混合算法,在保证相似精度下,获得了计算效率的巨大提升;4.提出了多算法协同电磁计算框架,支持多种电磁算法对电大复杂目标的协同分析计算,克服了单一算法的局限性。首先,本文详细介绍了计算电磁学(CEM)中的积分方程(IE)与矩量法(MoM)基础数学原理,采取了 OpenMP-CUDA并行技术,在多GPU硬件资源大幅度提升了MoM的计算效率。在矩量法的算法优化方面,介绍了基于代数分解和基于物理的积分方程快速算法。针对于不同特殊类型的电大尺寸复杂目标,本文从积分方程的快速算法角度,在四个方面进行了优化加速,包括:基于近似波形估计(AWE)与矩阵分解技术的快速单站散射分析算法;用于高效分析周期结构的快速算法;快速分析包含开放和封闭结构的混合积分方程;面向均匀介质的IPMCHWT积分方程。其次,由于复杂电大目标生成的阻抗矩阵往往性态较差,因此基于迭代计算的快速算法需要构建强壮的预处理矩阵用以保证满意的收敛速度,本文在快速算法基础下提出了基于零空间生成技术的预处理器(NFGP),该预处理器实现简单且天然适合并行。而结合轻量多极子技术,NFGP的性能得到了进一步的提升。此外,天线与平台复合辐射问题作为电大复杂问题的典型代表,本文着眼该问题并基于传统的MoM-PO混合算法,在不同的方面进行了深入的研究和改造,提出了能够快速求解电大目标的MLFMA-PO混合算法。该算法使用了MLFMA技术加速了不同区域的自耦以及互耦计算,使得混合算法的计算复杂度得到了降低。混合算法结合了基于快速远场近似(FAFFA)的等效偶极子技术,能够使得MoM区域作用到PO区域的耦合计算更加高效与精确。面向于复杂平台目标,本文采用了迭代策略与双八叉树结构,并加入了迭代物理光学(IPO)算法,进一步提升了混合算法的性能。最后,由于实际的电大复杂问题往往表现为多尺度、多介质以及多电磁特性等,因此采用任何单一算法都不可能解决所有问题。本文基于等效原理提出了多算法协同计算架构:对于多种介质以及多种电磁特性问题,可将其分解为多个子区域,每个子区域选择最为合适的电磁算法进行分析。协同求解器使用了类雅可比迭代框架并行考虑各部分的互耦作用。研发的协同算法框架分析复杂目标时,由于不同模块的求解过程相互独立,因此隔绝了多种不同因素带来的影响,从而使得迭代速度变快,提升了整体问题的求解效率。本文的研究工作为电大复杂目标的高效求解提供了诸多的有效的方法途径,独立开发了相应的高性能软件系统和计算平台,并已经得到了一定规模的应用,相应的科研成果也为课题进一步的发展打下了坚实的基础。