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电大尺寸目标与复杂环境的电磁计算问题一直是理论界与工程界中极富挑战性的课题。本论文主要围绕弹跳射线方法(Shooting and Bouncing Ray,SBR)并对其加速算法和混合算法做了详细的讨论。利用这些电磁计算方法研究了电大尺寸目标的散射特性、电大尺寸平台上方天线的辐射方向图、电大尺度海面舰船复合散射及其ISAR成像等问题。论文的主要工作和具体成果如下:1、为了提高SBR方法的射线跟踪效率,将图形程序接口OpenGL(Open Graphics Library)引入到SBR算法中。详细介绍了利用OpenGL进行阴影面消除、二阶及高阶反射射线跟踪的实现步骤。在此基础上通过双重缓冲技术、显示列表和顶点缓存等技术手段进一步提高了OpenGL-SBR算法的计算效率,使得该算法可以更有效的应用到实际场景中。2、为了分析复杂电大平台上方天线方向图的受扰问题,将矩量法(Method of Moment,MoM)与SBR方法进行结合形成了一种高低频混合算法。电小尺寸天线采用MoM求解,电大尺度平台采用SBR处理,并且利用迭代电压方法考虑二者之间的相互作用。为了提高算法效率,利用OpenGL对SBR区域的射线跟踪进行加速,提高了MoM-SBR混合算法的计算效率。3、研究了基于CUDA硬件加速的SBR算法,详细说明了从射线管的线程分配、并行无堆栈射线跟踪、并行场强计算的实现过程。通过电大尺寸舰船模型的仿真算例分别讨论了在双站和单站散射时的算法加速比,并对不同射线追踪阶数、不同频率、不同入射角等条件下电大尺寸舰船模型的单、双站电磁散射进行仿真计算,对其电磁散射特性进行了分析和讨论。4、基于双尺度海面模型的思想,利用半确定性面元散射模型(Semi-Deterministic Facet Scattering Model,SDFSM)对海面散射进行计算。在此基础上结合SBR方法,提出了用于计算海面舰船复合散射的SBR-SDFSM混合方法。利用此方法分析了不同海情海况(风速、风向角)、不同雷达波照射条件(入射方向、极化方式、频率)等因素对复合散射单站RCS和双站RCS的影响。5、舰船在实际海面上航行会受到海面上波浪的影响,由于不同给海情海况下海浪的高低起伏不同,对舰船的影响也不同。论文讨论了舰船在海浪作用下6个自由度的运动,并结合ISAR成像原理,利用SBR-SDFSM方法计算出不同频率6个自由度运动的舰船的后向散射数据,分别模拟了海面舰船复合模型中由于舰船偏航、横摇以及纵摇而产生的ISAR成像。