عنوان پایان‌نامه
محاسبه سطح مقطع راداری یک جسم بالای سطح ناهموار با مرزهای امیدانسی با استفاده از ترکیب IPO و MLFMM
- رشته تحصیلی
- مهندسی برق-مخابرات-میدان
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: E 2707
- تاریخ دفاع
- ۲۹ مرداد ۱۳۹۳
- دانشجو
- احسان رشیدی رنجبر
- استاد راهنما
- مجتبی دهملائیان
- چکیده
- در این پایان نامه به محاسبه سطح مقطع راداری یک جسم بزرگ بالای سطح ناهموار با مرزهای امپدانسی می پردازیم. پراکندگی از یک جسم بالای سطح دریا یا زمین در بسیاری از مسائل سنجش از راه دور کاربرد دارد. محاسبه پراکندگی به دلیل ابعاد بزرگ جسم در مقایسه با طول موج و وجود اثر متقابل بین جسم و سطح ناهموار حتی در روش های ترکیبی تمام موج با روش های تسریع مانند چند قطبی های سریع مشکل خواهد بود. اما روش های تقریب فرکانس بالا مانند نور فیزیکی، نور هندسی یا تئوری تفرق هندسی یکنواخت ترجیح داده می¬شود. یک روش موثر، ساده و نسبتاً دقیق برای محاسبه پراکندگی روش نور فیزیکی مکرر است که برای اولین بار با محاسبه پراکندگی از یک تشدیدگر انتها باز بزرگ ارائه گردید و سپس برای محاسبه پراکندگی از سطح ناهموار مورد استفاده قرار گرفت. بعد از آن برای آنالیز موجبرهای بزرگ با دیوارهای با تلف بکار گرفته شد. این روش با درنظر گرفتن جریان‌های ناشی از روش نور فیزیکی به عنوان جریان‌های اولیه سعی در بهبود این جریان‌ها با استفاده از معادلات انتگرالی میدان مغناطیسی دارد. از جمله ویژگی‌های این روش، امکان محاسبه اثرمتقابل بین سطوح مختلف می‌باشد. این روش از جمله روش‌های مکرر محسوب می‌شود که با در نظر گرفتن تقریب‌های فرکانس‌های بالا همگرایی را سریع میکند. این روش به خودی خود دارای سرعت بالایی می‌باشد اما هنگامی که برای اجسام بسیار بزرگ استفاده می‌شود، محاسبه اثرمتقابل بین المان‌ها کاری زمان‌بر خواهد بود. روش چندمرحله ای چندقطبی های سریع MLFMM که برگرفته شده از روش چندقطبی های FMM سریع می باشد ضرب بردار در ماتریس را سرعت می بخشد. ترکیب این روش با روش نور فیزیکی مکرر حل معادله انتگرالی میدان مغناطیسی را تسریع میکند. در این پایان‌نامه از روش ترکیبی نور فیزیکی مکرر به همراه روش چندمرحله ای چندقطبی‌های سریع استفاده و محاسبه میدان های پراکنده شده از اجسام بالای سطح ناهموار را با سرعت بالا و دقت قابل قبولی ارائه شده است. در ادامه این روش با استفاده از OpenMP موازی سازی گردید. و نتایج آن با نرم‌افزار FEKO از نظر دقت و سرعت مقایسه شد.
- Abstract
- In this thesis, the radar cross section of a large object above a random rough surface with impedance boundaries is computed. Computation of scattering from an object above the ground or sea has many applications in remote sensing. This calculation is a very difficult task because of large dimensions of the object compared to the wavelength and existence of the multiple interactions between the object and the rough surface using a full-wave techniques such as MoM that is accelerated by fast multipole method (FMM). On the other hand using high-frequency approximation methods such as physical optics, geometrical optics, and uniform theory of diffraction this can be done easily. An effective, simple and fairly accurate method for calculating the scattering is iterative physical optics. For the first time that was used to calculate the scattering of a large open ended cavity and then it was used to calculate the scattering of rough surface. After that, it was used for the analysis of large waveguides with lossy walls. In this method by considering physical optics currents as the primary currents we try to improve the current by means of magnetic field integral equation. Among the features of this method is to measure the interactions between the different surfaces. This procedure is an iterative method. This method is not fast when it is used for very large objects because calculation of the interactions between the elements becomes a time-consuming work. Multilevel Fast Multipole Method (MLFMM) derived from FMM accelerates vector-matrix multiplication. Combining this method with iterative physical optics accelerates the process. In this thesis, the combination of iterative physical optics and MLFMM is presented for calculation of scattered fields of an object above the random rough surface with a high speed and acceptable accuracy. Finally, this method is parallelized using OpenMP. For validation results of FEKO and those of this method are compared.
