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《GPU加速混合場積分方程求解導(dǎo)體目標(biāo)散射問題.pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、第12卷第1期太赫茲科學(xué)與電子信息學(xué)報Vo1．12，No．12014年2月JournalofTerahertzScienceandElectronicInformationTechnologyFeb．，2014文章編號：2095-4980(2014)01-0067-04GPU加速混合場積分方程求解導(dǎo)體目標(biāo)散射問題王健，顧長青，李茁，段騰飛(南京航空航天大學(xué)電子信息工程學(xué)院，江蘇南京210016)摘要：利用圖形處理單元(GPU)加速混合場積分方程(CFIE)分析導(dǎo)體目標(biāo)電磁散射問題。較電場積分方程(EFIE)和磁場
2、積分方程(MFIE)，CFIE消除了內(nèi)諧振問題，并且具有更好的條件數(shù)。求解的數(shù)值方法為基于RWG基函數(shù)的矩量法(MoM)。所有計算步驟均在GPU上實現(xiàn)，包括：阻抗元素填充、電壓向量填充、矩陣方程的共軛梯度(CG)求解、雷達(dá)散射截面(RCS)計算。在保證數(shù)值精確度的前提下獲得了數(shù)十倍的速度提升。關(guān)鍵詞：圖形處理單元；混合場積分方程；矩量法；共軛梯度法；雷達(dá)散射截面中圖分類號：TN95文獻(xiàn)標(biāo)識碼：Adoi：10.11805/TKYDA201401.0067AccelerationofCFIEforsolvingcon
3、ductortargetscatteringproblemsbyexploitingtheGPUWANGJian，GUChang-qing，LIZhuo，DUANTeng-fei(CollegeofElectronicandInformationEngineering，NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，NanjingJiangsu210016，China)Abstract：Theelectromagneticscatteringanalysisofcond
4、uctortargetswithCombinedFieldIntegralEquation(CFIE)isacceleratedbyexploitingtheGraphicsProcessingUnit(GPU).ComparedwiththeElectricFieldIntegralEquation(EFIE)andMagneticFieldIntegralEquation(MFIE),theCFIEcouldeliminateinteriorresonanceproblems,andhasbettercond
5、itionnumber.ThenumericaltechniqueistheMethodofMoment(MoM)thatbasedonRWGbasisfunctions.AndalltheproceduresarecompletedbytheGPU,includingimpedancematrixfilling,voltagevectorfilling,matrixequationsolvingwithConjugateGradient(CG)algorithm,andtheRadarCrossSection(
6、RCS)calculation.Morethantentimesofspeedupsareachievedunderthepreconditiontoensurethenumericalaccuracy.Keywords：GraphicsProcessingUnit；CombinedFieldIntegralEquation；MethodofMoment；ConjugateGradient；RadarCrossSection[1]基于RWG基函數(shù)的矩量法被廣泛用于求解諸如EFIE,MFIE等表面積積分方程。經(jīng)典的
7、矩量法簡單實用，2[2][3]然而阻抗元素填充和迭代求解的每一步時間復(fù)雜度卻高達(dá)ON()。諸如快速多極子、多層快速多極子等多種快速算法已經(jīng)被提出，并且有效降低了計算的時間復(fù)雜度。近年來，硬件技術(shù)的發(fā)展在計算電磁學(xué)領(lǐng)域引發(fā)了許多關(guān)注，其中之一便是面向GPU的加速技術(shù)。與CPU不同的是，GPU被設(shè)計為處理圖形渲染的并行流水線處理器，稱作流多處理器。在每個流多處理器中，數(shù)百個[4]獨立的線程并發(fā)執(zhí)行。得益于GPU的大規(guī)模并行處理能力，其現(xiàn)在已可以處理各種非圖形學(xué)的應(yīng)用情景。GPU通用計算已經(jīng)獲得了長足進(jìn)步，并涌現(xiàn)出了許
8、多支持此平臺的編程開發(fā)環(huán)境，例如Cg,GLSL,Brook,ATIStream[5]SDK,CUDA等。[6-7]在GPU平臺上使用矩量法求解表面積分方程已經(jīng)成為當(dāng)前的研究熱點，主要集中在求解EFIE上，然而[8]其條件數(shù)較差，迭代求解時收斂較慢，且存在內(nèi)諧振問題，解決上述問題的有效辦法是采用CFIE，本文編寫GPU程序便是面向CFIE。并且，整個求解過程均在GPU平臺上
