● 摘要
随着高频电波技术的快速发展，电磁环境仿真技术已经成为国内外一个重要的研究课题。在构建诸如电子对抗、雷达目标特性、指挥自动化等诸多军事无线电系统时，准确的战场电磁环境数据是不可或缺的重要内容。在合理规划和优化现代移动通信网络时，电波传播特性是非常重要的参考依据。
在电磁环境仿真模型中，结合了几何光学、几何绕射理论和一致绕射理论的射线跟踪算法是一种能够准确预测电磁波传播的方法，被广泛的应用于电磁波的预测中。
本文在大范围复杂地形环境下，探讨了射线跟踪算法在电磁环境仿真中的具体方法，对电磁传播进行了定量计算，并研究了射线跟踪的加速方法以及并行计算在射线跟踪算法中应用。
首先，介绍了射线跟踪算法的理论基础，主要包括电磁理论、几何光学理论、几何绕射理论以及一致性绕射理论。其次，研究了射线跟踪的建模方法，主要包括复杂地形环境的建模方法，射线跟踪算法的选择，射线跟踪的过程与相关算法，场强的计算，并研究了射线跟踪过程的加速方法，通过与Wireless Insite软件的计算数据进行比对，验证了算法的正确性。再次，根据射线跟踪算法自然的并行性，利用MPI并行函数库，研究了对等模式和主从模式下的射线跟踪并行算法，通过集群环境下的实验结果表明取得了较好的并行效果，能够有效减少计算的时间，提高计算效率。最后，在以上研究成果的基础上，设计并实现了一套电磁环境仿真原型系统，给出了系统框架，给出了一个系统仿真实例，对大范围复杂地形环境进行了计算，并可视化显示了结果数据。