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随机粗糙面及其上方目标电磁散射的混合算法研究

刘薇  
【摘要】:开展随机粗糙面与其上方电大目标的复合电磁散射研究在海洋遥感、雷达探测等领域中有着非常重要的应用价值。本文对粗糙面与其上方三维目标复合电磁散射的混合算法进行了研究。主要包括用于研究小粗糙度粗糙面与其上方三维目标复合散射的基尔霍夫近似法(Kirchhoff Approximation: KA)和多层快速多极子方法(Multilevel Fast Multipole Algorithm: MLFMA)相结合的混合算法,以及用于研究大粗糙度粗糙面与其上方三维目标复合散射的迭代物理光学法(Iterative Physical Optical: IPO)和MLFMA相结合的混合算法。主要内容包括: 1.基于Monte Carlo方法,给出了随机粗糙面产生的基本原理和具体步骤,并对现阶段广泛采用的随机粗糙面电磁散射的解析方法进行了研究。 2.基于粗糙面与目标互耦迭代的思想,对求解小粗糙度导体、介质粗糙面与其上方三维导体目标复合电磁散射的KA-MLFMA混合算法的具体公式进行了推导;并将求解结果、计算时间和耗用的CPU内存分别与数值方法MLFMA进行对比,验证了该混合算法的有效性和高效性。 3.将迭代物理光学法用于粗糙度较大的粗糙面的多次散射计算中,并用MLFMA加速IPO迭代过程,降低IPO直接迭代的计算复杂度,提高计算效率,最后通过数值算例验证了IPO算法用于求解大粗糙度粗糙面多次散射的有效性。 4.将IPO-MLFMA混合算法用于求解大粗糙度粗糙面与其上方三维导体目标的复合电磁散射中,并将求解结果、计算时间和占用的CPU内存分别与KA、MLFMA进行比较,证明了该混合算法用于求解大粗糙度粗糙面与其上方目标的复合电磁散射的有效性和高效性。


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