本申請涉及計算電磁學領域，更具體地，涉及一種基于旋轉基函數離散全電流的電磁建模方法及裝置。
背景技術：
1、非均勻介質目標的電磁特性研究諸多領域，例如，在片上電路器件及片上集成電路系統的參數提取、生物醫學電磁建模、雷達目標的隱身與反隱身等領域都具有非常重要的工程應用價值。計算電磁學積分方程方法是基于場源關系而建立的方程系統，在分析非均勻介質目標的電磁響應問題方面具有獨特優勢：系統的未知量僅存在于被分析目標的表面，對應于面積分方程(surface?integral?equation,sie)，或者體內對應于體積分方程(volume?integral?equation,vie)，而不會對目標所在的背景進行離散，背景的貢獻被包括在了系統的格林函數中，從而使得求解未知量個數較少以及不需額外的邊界條件的處理。
2、體積分方程方法具有能夠處理任意電參數非均勻的以及任意外形結構的介質目標的能力，因而是一種重要的非均勻介質目標電磁特性的分析手段。而且，體積分方法屬于第二類積分方程方法，其離散矩陣方程具有良好的性態，便于迭代求解的快速收斂。
3、在體積分方程方法的實施過程中，常常通過傳統的roof-top基函數離散等效體電流、位移電流，或者甚至總電場的方式來獲取數值矩陣方程。但是這樣的離散方式，通常會使得矩陣元素的計算變得復雜，例如在耦合矩陣元素中不可避免地出現等效體電荷的耦合貢獻項，這會影響矩陣元素的求解效率，而且在髙介質對比度的工程應用中會嚴重影響最終的求解精度。
技術實現思路
1、針對現有技術的至少一個缺陷或改進需求，本發明提供了一種基于旋轉基函數離散全電流的電磁建模方法及裝置，解決了傳統方法中體積分方程矩陣元素存在的計算體電荷較為復雜且矩陣元素不對稱的問題，實現了提升計算精度的目的。
2、為實現上述目的，按照本發明的第一個方面，提供了一種基于旋轉基函數離散全電流的電磁建模方法，該方法包括：基于生成的非均勻介質目標的單元對信息構建旋轉基函數，其中，所述單元對信息為對非均勻介質目標進行幾何剖分后生成的體剖分單元對應的剖分體單元數據；去除所述旋轉基函數的冗余自由度，得到目標旋轉基函數集合；通過所述目標旋轉基函數集合對所述非均勻介質目標的全電流的電場積分方程進行數值離散得到目標電場積分方程，通過測試函數集合對所述目標電場積分方程進行測試得到全局耦合矩陣方程；對所述全局耦合矩陣方程進行迭代求解，獲取所述非均勻介質目標的電磁特性。
3、在一個示例性實施例中，在所述基于生成的非均勻介質目標的單元對信息構建旋轉基函數之前，所述方法還包括：對所述非均勻介質目標進行幾何剖分，生成一系列的所述體剖分單元；構建所述體剖分單元對應的體單元對，獲取所述體單元對的所述單元對信息，其中，所述體單元對之間具有相同的公共面。
4、在一個示例性實施例中，在所述構建所述體剖分單元對應的體單元對，獲取所述體單元對的所述單元對信息之后，所述方法還包括：根據所述單元對信息確定所述體單元對中具有公共邊的多個體剖分單元，其中，所述多個體剖分單元包括六面體單元、三棱柱單元、四面體單元；建立與具有共享公共邊的所述多個體剖分單元對應的所述旋轉基函數。
5、在一個示例性實施例中，所述去除所述旋轉基函數的冗余自由度，得到目標旋轉基函數集合包括：構建與所述旋轉基函數對應的gram矩陣，將所述gram矩陣分解為一系列子域gram矩陣；對所述多個體剖分單元按照空間相對位置關系進行空間分組，得到多個分組，其中，所述多個分組中的每個分組依據其在空間中的相對位置匹配對應的編號；求取所述一系列子域gram矩陣中的每個子域gram矩陣的最大線性無關組的編號，保留所述編號對應的旋轉基函數，得到所述目標旋轉基函數集合。
6、在一個示例性實施例中，所述通過所述目標旋轉基函數集合對所述非均勻介質目標的全電流的電場積分方程進行數值離散得到目標電場積分方程包括：通過所述目標旋轉基函數集合對所述非均勻介質目標的全電流的電場積分方程按照展開系數進行展開，獲取到所述目標電場積分方程。
7、在一個示例性實施例中，所述通過測試函數集合對所述目標電場積分方程進行測試得到全局耦合矩陣方程包括：通過所述測試函數集合對所述目標電場積分方程進行測試得到矩陣方程；基于矩陣元素與所述矩陣方程確定所述全局耦合矩陣方程，其中，所述矩陣元素包括電阻矩陣元素、電感矩陣元素、電容矩陣元素。
8、在一個示例性實施例中，所述對所述全局耦合矩陣方程進行迭代求解，獲取所述非均勻介質目標的電磁特性包括：對所述全局耦合矩陣方程進行迭代求解，在迭代收斂的情況下，提取全電流的解向量中的全電流信息；基于所述全電流信息計算所述非均勻介質目標的電磁特性，其中，所述電磁特性包括電磁波散射、磁場強度。
9、按照本發明的第二個方面，還提供了一種基于旋轉基函數離散全電流的電磁建模裝置，其包括：構建單元，用于基于生成的非均勻介質目標的單元對信息構建旋轉基函數，其中，所述單元對信息為對非均勻介質目標進行幾何剖分后生成的體剖分單元對應的剖分體單元數據；獲取單元，用于去除所述旋轉基函數的冗余自由度，得到目標旋轉基函數集合；離散單元，用于通過所述目標旋轉基函數集合對所述非均勻介質目標的全電流的電場積分方程進行數值離散得到目標電場積分方程，通過測試函數集合對所述目標電場積分方程進行測試得到全局耦合矩陣方程；求解單元，用于對所述全局耦合矩陣方程進行迭代求解，獲取所述非均勻介質目標的電磁特性。
10、按照本發明的第三個方面，還提供了一種計算機可讀的存儲介質，該計算機可讀的存儲介質中存儲有計算機程序，其中，該計算機程序被設置為運行時執行上述基于旋轉基函數離散全電流的電磁建模方法。
11、按照本發明的第四個方面，還提供了一種電子裝置，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上并可在處理器上運行的計算機程序，其中，上述處理器通過計算機程序執行上述的基于旋轉基函數離散全電流的電磁建模方法。
12、總體而言，通過本發明所構思的以上技術方案與現有技術相比，能夠取得下列有益效果：
13、(1)本發明提供了一種基于旋轉基函數離散全電流的電磁建模方法，該方法利用體單元幾何離散介質目標并生成體單元對的信息，基于體單元對信息構建旋轉基函數，基于并行計算策略的子域gram矩陣法去除旋轉基函數的冗余自由度，采用該旋轉基函數對電磁模型中的全電流進行離散與測試從而構建耦合矩陣，迭代求解系統方程，得到待求解的全電流，進而計算出系統的電磁特性，解決傳統方法中體積分方程矩陣元素存在的計算體電荷較為復雜、矩陣元素不對稱的問題，提升了電磁建模的計算精度。
14、(2)本發明提供了一種基于旋轉基函數離散全電流的電磁建模方法，采用純代數方法基于gram矩陣方法去除冗余自由度，適用于任意拓撲形狀的幾何模型、任意的剖分單元形式以及任意的基函數定義形式，具有較好的普適性。
1.一種基于旋轉基函數離散全電流的電磁建模方法，其特征在于，包括：
2.如權利要求1所述的基于旋轉基函數離散全電流的電磁建模方法，其特征在于，在所述基于生成的非均勻介質目標的單元對信息構建旋轉基函數之前，所述方法還包括：
3.如權利要求2所述的基于旋轉基函數離散全電流的電磁建模方法，其特征在于，在所述構建所述體剖分單元對應的體單元對，獲取所述體單元對的所述單元對信息之后，所述方法還包括：
4.如權利要求1所述的基于旋轉基函數離散全電流的電磁建模方法，其特征在于，所述去除所述旋轉基函數的冗余自由度，得到目標旋轉基函數集合包括：
5.如權利要求1所述的基于旋轉基函數離散全電流的電磁建模方法，其特征在于，所述通過所述目標旋轉基函數集合對所述非均勻介質目標的全電流的電場積分方程進行數值離散得到目標電場積分方程包括：
6.如權利要求1所述的基于旋轉基函數離散全電流的電磁建模方法，其特征在于，所述通過測試函數集合對所述目標電場積分方程進行測試得到全局耦合矩陣方程包括：
7.如權利要求1所述的基于旋轉基函數離散全電流的電磁建模方法，其特征在于，所述對所述全局耦合矩陣方程進行迭代求解，獲取所述非均勻介質目標的電磁特性包括：
8.一種基于旋轉基函數離散全電流的電磁建模裝置，其特征在于，包括：
9.一種計算機可讀的存儲介質，其特征在于，所述計算機可讀的存儲介質包括存儲的程序，其中，所述程序運行時執行權利要求1至7中任一項所述的方法。
10.一種電子裝置，包括存儲器和處理器，其特征在于，所述存儲器中存儲有計算機程序，所述處理器被設置為通過所述計算機程序執行權利要求1至7中任一項所述的方法。