并行FDTD方法在海面及其上方漂浮目标复合电磁散射中的应用

Colbie

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并行FDTD方法在海面及其上方漂浮目标复合电磁散射中的应用

（电波科学学报2016年第31卷第一期）

摘要：利用基于图形处理器（Graphics Processing Unit, GPU）的并行时域有限差分（Finite Differ-ence Time Domain, FDTD）法计算一维粗糙海面及其上方二维漂浮目标的复合电磁散射．采用各向异性完 全匹配层（Uniaxial PeRFectly Matched Layer, UPML)吸收边界作为截断边界，为了便于并行程序的设计， 在整个计算区域使用UPML吸收边界差分公式进行迭代，利用异步通信技术来隐藏主机和设备之间的通信 时间，同时使用片上的共享存储器提高读取速度，进一步对程序进行优化，得到很好的加速比，证明了该方法 的计算高效性．通过与串行FDTD法以及串行矩量法获得的数值结果进行比较，验证了该并行方法的正确 性，进而研究了海面上方类似舰船漂浮目标的电磁散射特性，讨论了入射角、海面风速以及目标吃水深度对 双站散射系数的影响。
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关键词：复合散射；海面；漂浮目标；FDTD;GPU

Abstract： In this paper,GPU-based FDTD algorithm is applied to study the electromagnetic(EM) scattering from two-dimensional(2-D)target floating on one-dimensional(1一D) rough sea surface with Pierson-Moskowitz(PM) spectrum. The FDTD lattices are truncated by uniaxial perfectly matched layer (UPML),and the finite-difference equations are employed in the whole computation domain for the paral-lelization convenient to carry out. Also,the parallelism design is limited to the iteration of the near field that is extremely time consuming. To improve the performance,asynchronous transfers is implemented
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