【摘要】：隨著現(xiàn)代戰(zhàn)爭形式不斷演化,作為連接戰(zhàn)爭前線與后方指揮部的樞紐,衛(wèi)星通訊系統(tǒng)在戰(zhàn)爭中起著決定性的作用。如何高效預(yù)估電磁脈沖對衛(wèi)星艙體的影響對衛(wèi)星的電磁防護(hù)、整體設(shè)計(jì)和內(nèi)部布局有著非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。以往在預(yù)估電磁脈沖對衛(wèi)星艙體的影響時(shí)常常采用時(shí)域有限差分方法,但這種方法在面對衛(wèi)星艙這種超電大尺寸目標(biāo)時(shí),面臨著耗時(shí)較長、對計(jì)算機(jī)要求高等問題。本文提出了一種基于時(shí)域彈跳射線法的算法,并對其進(jìn)行優(yōu)化,在對衛(wèi)星艙進(jìn)行電磁脈沖耦合分析時(shí)更為高效。本文主要做了以下工作:首先,基于傳統(tǒng)彈跳射線法理論,將該理論推廣到目標(biāo)的近場區(qū)域,創(chuàng)新性的將射線管路徑與觀察點(diǎn)的空間位置關(guān)系問題轉(zhuǎn)化為點(diǎn)與六面體的空間位置關(guān)系問題,成功推導(dǎo)出使用頻域彈跳射線法計(jì)算目標(biāo)近場場強(qiáng)的方法。然后,針對頻域彈跳射線法在分析目標(biāo)時(shí)域響應(yīng)時(shí)的不足,將該算法推廣到時(shí)域分析中,推導(dǎo)出使用時(shí)域彈跳射線法求解目標(biāo)的近場時(shí)域響應(yīng)的公式,然后通過編程實(shí)現(xiàn)了該算法并且與商業(yè)仿真軟件做對比,證明了算法的可行性和高效性。接下來,針對彈跳射線法的效率問題提出了兩種優(yōu)化方法。第一種,針對傳統(tǒng)的彈跳射線法在處理復(fù)雜目標(biāo)時(shí)射線追蹤過程過于耗時(shí)的問題,基于KD-Tree加速結(jié)構(gòu),創(chuàng)新性的提出了一種KD-Heap的加速結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)相比與KD-Tree結(jié)構(gòu),更加適用于GPU的并行計(jì)算。第二種,針對彈跳射線法在高頻下處理超電大尺寸目標(biāo)時(shí)需要生成大量射線管導(dǎo)致效率不高的情況,使用GPU并行計(jì)算進(jìn)行加速。然后對這兩種優(yōu)化方法進(jìn)行了編程實(shí)現(xiàn)并與傳統(tǒng)算法做對比,證明優(yōu)化方法的有效性。最后,本文分析了衛(wèi)星艙體在不同入射角度、不同極化方向以及不同形狀開孔時(shí)的電磁脈沖耦合情況,為衛(wèi)星艙體的整體設(shè)計(jì)、電磁防護(hù)提供了有效的仿真數(shù)據(jù)及建議。
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：V445.1;TJ86
【圖文】：

對于每個(gè)小型網(wǎng)格，使用一個(gè)小的面元代替原來的物體表面，實(shí)現(xiàn)對物體表面的近似逡逑描述。一般來說，面元的面積越小，面元的數(shù)目越多，對物體表面的描述就越精確。逡逑如圖２．１為一個(gè)使用三角面元進(jìn)行描述的球體模型。逡逑Ｑ逡逑圖２．１使用三角面元描述的球體逡逑使用面元法來對目標(biāo)表面進(jìn)行建模是將目標(biāo)的表面劃分為多個(gè)面元的集合，常用逡逑的面元有三角形面元、四邊形面元、六邊形面元等，其中最基本也是最常用的面元是逡逑三角形面元，本文所使用的面元就是三角形面元。逡逑與參數(shù)表面建模法相比，面元法在對目標(biāo)表面較為復(fù)雜、曲徑較小的區(qū)域進(jìn)行描逡逑述時(shí)，需要使用到大量的細(xì)小面元以獲得較好的精度，并且在描述曲線曲面時(shí)還會(huì)有逡逑人工棱邊的存在。但面元法在面對規(guī)則腔體時(shí)可以使用極少的面元進(jìn)行描述（最少可逡逑以使用兩個(gè)三角面元描述一個(gè)四邊形平面），因此在對規(guī)則腔體進(jìn)行射線追蹤時(shí)只需逡逑要遍歷極少的面元且同時(shí)還能保證精度不會(huì)衰減，計(jì)算效率極高。除此之外，使用參逡逑數(shù)表面建模法的射線追蹤編程復(fù)雜、計(jì)算量大

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本文編號：2796892