大區域複雜環境的電磁建模及快速算法研究

《大區域複雜環境的電磁建模及快速算法研究》是依託西南交通大學，由廖成擔任項目負責人的聯合基金項目。

基本介紹

• 中文名：大區域複雜環境的電磁建模及快速算法研究
• 項目類別：聯合基金項目
• 項目負責人：廖成
• 依託單位：西南交通大學

項目摘要

大區域複雜環境中存在著數量繁多、動態交疊的多種電磁信號，它與周圍地理及氣象環境綜合作用，將對設備和人員等目標產生重要影響。大區域複雜環境的電磁建模及快速算法研究有助於深入分析其中的電波傳播規律，具有重要的科學價值和套用前景。目前的研究還處於起步階段，如何充分反映電磁波與周圍環境的相互作用，以及如何實現計算精度與計算速度的良好均衡，是當前發展的主要瓶頸。本項目擬從大區域複雜環境的構成要素和作用機理出發，以拋物方程方法為核心，研究與之相適應的地理及氣象環境的電磁建模技術、高效數值解法和大規模並行技術，探索拋物方程方法對電磁脈衝與超寬角求解問題的處理方法，並結合新型時空分離亞格線時域有限差分法，研究算法間的無縫連線技術，構建滿足實際精度要求的包含多變地理、氣象環境及多類型輻射源的大區域複雜環境電磁模型。最後，形成高效、高置信度的大規模並行仿真程式，快速準確計算大區域複雜環境中電磁場的時空分布。

結題摘要

在無線電波傳播時，大區域地理環境和氣象環境都會對電磁波產生較大的影響：這將極大地影響目標識別、遙感、無線通信等的效果。因此，展開大區域環境的電磁建模及快速算法研究具有重要的套用價值。 本課題對複雜環境的地形、森林、粗糙海面、大氣波導、雨霧及沙塵暴媒質的電磁建模技術進行深入研究，構建了全面的、適用於公里級大區域複雜地理和氣象環境的電波傳播模型，分析了複雜環境對電磁波的綜合作用；在此基礎上，對拋物方程的非均勻格線模型、亞格線模型等高效格線模型，以及基於JASMIN的並行方法展開深入研究，能在保證計算誤差不變的情況下大幅降低計算量與計算耗時，實現了計算精度與計算效率的良好均衡；研究了拋物方程法的電磁脈衝傳播問題，結合新型時空分離亞格線時域有限差分法，形成區域級和目標級的協同計算，完成了區域環境中精細目標結構的時域波形求解；最後，結合第三方獲取的數字高程影像地圖，快速準確地計算大區域複雜綜合環境中的電磁場時空分布。 本課題對複雜地理氣象環境電磁建模技術及其高效算法進行了深入研究，能更好地為遙感遙測、移動通信網路室內覆蓋最佳化、大區域環境中的電磁兼容分析等套用提供理論指導，具有重要的研究價值和意義。