论文部分内容阅读
目标雷达散射截面(RCS)的快速预估一直是计算电磁学研究的重点课题。对于电大尺寸目标,一般采用高频方法计算其RCS。由于弹跳射线法(SBR)能计算电磁波在物体表面的多次弹射效应,一经提出便得到广泛关注。经过多年的发展,SBR已成为电大尺寸目标RCS快速预估的重要手段。本文以圆柱腔体RCS的计算为例分析了SBR的基本原理和实现步骤。然后讨论了基于三角面元的目标建模,将复杂的几何外形转化成简单的平面元结构。目标建模后,射线与曲面求交点的问题便转化成了射线与三角面元求交点的问题,在此基础上本文介绍了一种基于三角面元的快速求交算法,在提升传统SBR算法的计算效率同时也扩展了算法的通用性。对于表面平整光滑的物体,提出了基于粗细面元建模的加速SBR算法。以粗三角面元(数量少、面积大)模型拟合实际物体,作为射线求交点的对象;以细三角面元(λ/10密度)模型作为射线的发射窗,划分射线管。与传统的算法相比,精简的目标模型能有效地减少射线与三角面元求交的次数,从而减少射线追踪的时间。若电磁波在目标表面会多次弹射,该算法节省的时间会更加明显。为进一步提高算法的计算效率,接下来介绍了基于多分辨率网格的加速SBR算法。对射线管的发射窗作多分辨率网格划分,若对射线管追踪计算时,射线管一部分与物体相交,另一部分与落在物体外部,则将这类射线管划分成多个子射线管,继续追踪计算,直到子射线管的密度大于十分之一波长。该算法能在不改变计算精度的情况下,减少了整个算法是计算时间。最后研究了基于OpenMP的并行SBR算法,对弹跳射线法中耗时较多的射线追踪过程采用多任务并行处理,通过计算典型目标的RCS,验证了并行弹跳射线法的准确性和高效性。