【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。如何高效預估電磁脈沖對衛(wèi)星艙體的影響對衛(wèi)星的電磁防護、整體設計和內部布局有著非常重要的現(xiàn)實意義。以往在預估電磁脈沖對衛(wèi)星艙體的影響時常常采用時域有限差分方法,但這種方法在面對衛(wèi)星艙這種超電大尺寸目標時,面臨著耗時較長、對計算機要求高等問題。本文提出了一種基于時域彈跳射線法的算法,并對其進行優(yōu)化,在對衛(wèi)星艙進行電磁脈沖耦合分析時更為高效。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的近場區(qū)域,創(chuàng)新性的將射線管路徑與觀察點的空間位置關系問題轉化為點與六面體的空間位置關系問題,成功推導出使用頻域彈跳射線法計算目標近場場強的方法。然后,針對頻域彈跳射線法在分析目標時域響應時的不足,將該算法推廣到時域分析中,推導出使用時域彈跳射線法求解目標的近場時域響應的公式,然后通過編程實現(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雜目標時射線追蹤過程過于耗時的問題,基于KD-Tree加速結構,創(chuàng)新性的提出了一種KD-Heap的加速結構,該結構相比與KD-Tree結構,更加適用于GPU的并行計算。第二種,針對彈跳射線法在高頻下處理超電大尺寸目標時需要生成大量射線管導致效率不高的情況,使用GPU并行計算進行加速。然后對這兩種優(yōu)化方法進行了編程實現(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的電磁脈沖耦合情況,為衛(wèi)星艙體的整體設計、電磁防護提供了有效的仿真數據及建議。
【學位授予單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：V445.1;TJ86
【圖文】：

對于每個小型網格，使用一個小的面元代替原來的物體表面，實現(xiàn)對物體表面的近似逡逑描述。一般來說，面元的面積越小，面元的數目越多，對物體表面的描述就越精確。逡逑如圖２．１為一個使用三角面元進行描述的球體模型。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表面進行建模是將目標的表面劃分為多個面元的集合，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。逡逑與參數表面建模法相比，面元法在對目標表面較為復雜、曲徑較小的區(qū)域進行描逡逑述時，需要使用到大量的細小面元以獲得較好的精度，并且在描述曲線曲面時還會有逡逑人工棱邊的存在。但面元法在面對規(guī)則腔體時可以使用極少的面元進行描述（最少可逡逑以使用兩個三角面元描述一個四邊形平面），因此在對規(guī)則腔體進行射線追蹤時只需逡逑要遍歷極少的面元且同時還能保證精度不會衰減，計算效率極高。除此之外，使用參逡逑數表面建模法的射線追蹤編程復雜、計算量大

ＯＯＯＯＯＯｅＯ邐ｄ２邐ｌａ邐２６邐３ｅ邐ｂｅ邐１４邐７ｂ邐３ｆ邐００邐００邐７ｃ邐ｅａ邐７ｆ邐ｂｄ邐ｃｆ邐ｅａ邐？＆＞？｛？．．｜？較？口０雹逡逑圖２．３在ｎｏｔｅｐａｄ＾中g矗櫻裕濤募畝菩問藉義洗

本文編號：2796892