电大尺寸粗糙（海）面电磁散射特性及并行加速技术研究

《电大尺寸粗糙（海）面电磁散射特性及并行加速技术研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、博士学位论文电大尺寸粗糙（海）面电磁散射特性及并行加速技术研究肖作者姓名孟指导教师姓名、职称郭立新教授申请学位类别理学博士西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优＆的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研宂工作及取得的研宄成果。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己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一ｉ正书而使用过的材料。与我同工作的同事对本研宄所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。

2、一学位论文若有不实之处，本人承担切法律责任。人签名：日期：＾本會？．■％西安电子科技大学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属于西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许査阅、借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，允许采用影印、缩卬或其它复制手段保存论文。同时本人保证，结合学位论文研宄成來完成的论文、发明专利等成果，署名单位为西安电子科技大学。保密的学位论文在解密后适用本授权书。＿年７左名本人签名：ｉ為导师

3、签名：為Ｉ１ｈ口期；ｊ日期：叫学校代码10701学号1107110282分类号TN011密级公开西安电子科技大学博士学位论文电大尺寸粗糙(海)面电磁散射特性及并行加速技术研究作者姓名：孟肖一级学科：物理学二级学科：无线电物理学位类别：理学博士指导教师姓名、职称：郭立新教授学院：物理与光电工程学院提交日期：2016年9月InvestigationontheElectromagneticScatter-ingfromElectricalLargeSizeRough(Sea)SurfaceandParallelAccelerationTechniquefAS

4、AthesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofDoctorofPhilosophyinRadioPhysicsByMengXiaoSupervisor:GuoLixinTitle:ProfessorSeptember2016摘要摘要三维海面电磁散射问题的研究无论在民用还是军事领域都具有重要意义。特别是三维电大尺寸海面散射问题的研究仍然存在许多难点。第一，入射频率的不断增加必然带来的巨大计算负担，如何在保证计算精度的前提下，实现三维电大尺寸海面散射快速建模成为

5、一项艰巨的任务；第二，卷浪属于一种非线性海浪，目前仍然没有一种十分有效的建模方法能够有效模拟卷浪区域的海浪形态。第三，“海尖峰”一直是海杂波研究中的一个难点问题，对于“海尖峰”现象产生的物理机理有待进一步加深。破碎波被认为是产生“海尖峰”现象的主要原因之一，而破碎波主要发生在卷浪区域，卷浪的形态在生成过程中是不断变化的，从而使问题变得更加复杂。另外，沙漠地形作为一种特殊的粗糙面，其电磁散射的研究对于预报沙尘暴，防沙控沙等工作都有着重要的意义。本文主要围绕电大尺寸粗糙(海)面散射特性及并行加速技术展开研究，建立了三维电大尺寸海面散射快速计算模型以及含卷浪的三维局部海面散射模型，系统

6、地分析了电大尺寸海面散射特性和“海尖峰”现象形成的物理机理。同时，对包含新月形沙丘的沙漠地形进行模拟，分析了新月形沙丘散射特性。论文工作主要从以下几个方面展开：1.将双尺度思想与射线追踪相结合，提出一种基于双尺度模型的射线追踪加速技术，该算法与传统的射线追踪加速算法相比，能够有效减少初始射线个数和射线与面元求交次数，减少计算时间，从而实现三维电大尺寸海面电磁散射的快速建模。2.根据双尺度射线追踪加速算法和图形处理单元(GPU)架构的特点，提出一种基于统一设备架构(CUDA)的双尺度射线追踪并行加速技术。由于每个射线的追踪过程是相互独立的，因此为每个GPU线程分配一根射线，利用GP

7、U强大的并行处理能力，所有射线并行追踪，极大地缩短了计算时间。另一方面，采用异步传输和共享存储器对并行双尺度射线追踪算法进行优化，进一步减少计算时间。本文利用基于CUDA的双尺度射线追踪并行加速技术实现了三维电大尺寸海面散射特性快速建模，重点讨论了不同线程块尺寸、流个数以及各项优化技术对并行计算时间的影响。3.详细地介绍了二维改进时变卷浪模型，并在此基础上建立了三维时变卷浪模型，卷浪模型的浪高和浪长与风速有关，同时将卷浪模型与海面相结合得到含卷浪的三维局部海面初步模型，该模型能够