基于并行计算技术的粗糙面与目标电磁散射快速算法研究

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1、代号10701学号1107122506分类号TN011密级公开题（中、英文）目基于并行计算技术的粗糙面与目标电磁散射快速算法研究ResearchonFastAlgorithmforEM-ScatteringfromtheRoughSurfaceandtheTargetBasedonParallelComputingTechnology作者姓名常伟指导教师姓名、职务郭立新教授学科门类理学学科、专业无线电物理提交论文日期二零一四年二月万方数据万方数据西安电子科技大学硕士研究生学位论文基于并行计算技术的粗糙面与目

2、标电磁散射快速算法研究作者：常伟导师：郭立新教授学科：无线电物理二零一四年二月西安电子科技大学中国·西安万方数据万方数据ResearchonFastAlgorithmforEM-ScatteringfromTheRoughSurfaceandtheTargetBasedonParallelComputingTechnologyADissertationSubmittedtoXidianUniversityinCandidacyfortheDegreeofMasterofScienceinRadioPhysi

3、csbyChangWeiXidianUniversityXi’an,ChinaFebruary2014万方数据万方数据独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。本人

4、签名：日期关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。本人保证毕业离校后，发表论文或使用论文（与学位论文相关）工作成果时署名单位仍然为西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。（保密的论文在解密后遵守此规定）本人授权西安电子科技大学图书馆保存学位论文，并同意将论文在互联网上发布。本人签名：日期导师签名

5、：日期万方数据万方数据摘要摘要本论文就基尔霍夫近似算法，并行矩量法及混合算法在随机粗糙面及目标的电磁散射中的应用展开了系统的理论研究，利用基尔霍夫近似算法研究了一维、二维粗糙面的电磁散射特性，应用并行矩量法研究了三维目标的电磁散射特性，采用并行矩量法与物理光学混合法研究了粗糙海面与目标的复合电磁散射特性。主要工作如下：1.概述了随机粗糙面的一些基本参数定义，随机粗糙面的生成原理，并基于MonteCarlo方法模拟了几种典型谱分布的一维及二维粗糙面，分析了相关参数对粗糙面轮廓的影响，讨论了粗糙面长度的截取原则

6、。2.介绍了并行编程模式，MPI技术规范。根据矩阵划分理论和进程负载均衡原则，给出了共轭梯度法的并行方案并针对MPI平台进行了优化，实现了并行矩量法与物理光学混合法。3.将基尔霍夫近似算法应用到色散粗糙面电磁散射相关问题研究中，采用锥形波入射以避免采样区域的有限性导致的人为截断效应。研究了一维高斯粗糙面的均方根高度、相关长度对双站、后向散射系数的影响，研究了二维海面上的风速、风域对双站散射系数的影响，讨论了一维色散高斯粗糙面、二维色散海面后向散射系数随频率的变化，分析了高频散射的物理机理。4.利用并行矩量法

7、计算了金属球体、导弹及圆锥的雷达散射截面，并与MLFMM计算结果做了对比。利用并行矩量法与物理光学的混合算法研究了二维海面与其上方球体目标的复合电磁散射特性，详细讨论了海面风速、风域、球体半径及球心位置对双站复合雷达散射截面的影响。关键词：随机粗糙面，电磁散射，MPI并行计算，基尔霍夫近似，矩量法，混合算法万方数据基于并行计算技术的粗糙面与目标电磁散射快速算法研究万方数据ABSTRACTABSTRACTThedissertationpresentssystemictheoreticalstudiesfort

8、heelectromagnetic(EM)scatteringfromroughsurfaceandtargetbyKirchhoffApproximation(KA),parallelmethodofmoment(PMOM)andthehybridmethodcombiningPMOMwithPO.TheKAisexploitedtocalculatetheEM-scatteringfrom1-Dand2-Dr