基于ILUT预条件技术分析介质目标电磁散射特性

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随着高效计算机的诞生,计算电磁学得到了长足的发展,它的应用遍布科学的各个领域。其中分析导体和介质目标的电磁散射特性在人类的生活、军事、科技等方面的发展中都发挥着重要的作用。例如在雷达目标识别、通信探测等方面都有着巨大的需求。然而在分析介质目标电磁散射特性时,由于目标的材料、尺寸、入射波频率等原因可能会导致计算时间过长,储存空间太大等问题。因此本文主要探讨了结合不完全分解预条件技术的矩量法分析均匀介质目标电磁散射特性的求解方法。  首先简述了本文研究工作的背景意义以及整篇文章的行文脉络。进而详细介绍了矩量法(MoM)的基本原理及矩量法常用的几种基函数和试函数。同时引入雷达散射截面(RCS)的基本概念,并且给出目标的电场积分方程(EFIE)和磁场积方程(MFIE)的详细推导。  然后详细介绍了均匀介质目标的表面积分方程—PMCHW方程,该方程在与矩量法结合分析介质目标电磁散射特性时具有良好的计算精度及稳定性。然而在处理较大矩阵过程中会花费大量的计算时间和存储空间,为此引入了不完全预条件技术(ILUT)。不完全预条件技术通过对稠密矩阵进行合理的稀疏化,在保证计算结果精度的条件下减少矩阵的迭代步数,提高运算效率。本文还进一步介绍了一种改进的ILUT预条件技术,它通过在分解过程中选择合理的非零元素参数以及减少填充元素的生成,达到改良计算精度的目的。  最后将ILUT预条件技术与PMCHW方程相结合,运用矩量法求解均匀介质目标的RCS。数值计算结果表明在保证计算精度的前提下,结合ILUT预处理技术计算均匀介质目标RCS时,其计算效率得到明显改善,有效地降低了计算时间。
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