题目：电磁环境的射线追踪模拟及并行可视化方法研究

随着无线电技术的广泛应用，电磁环境已成为人们广泛关注的环境因素，电磁环境的仿真模拟和可视化也成为一个重要的研究课题，在科学研究、虚拟战场、无线网络规划、移动通信基站建设和电磁环境监测等众多领域都具有广阔的应用前景。电磁环境的精确模拟和可视化，是设计、部署各种无线网络和分析不同系统间干扰的重要依据，在军事上也是复杂电磁环境下指挥员进行作战决策的数据依据。但是，电磁环境模拟和可视化都是数据和计算密集型应用，计算和绘制都非常耗时，如何提高计算效率和改善绘制的实时性是一个重要的研究内容。本文采用射线追踪方法来模拟和获得电磁场数据，然后使用PC集群系统来进行电磁强度场的并行体绘制。具体工作包括：1、研究了一种电磁强度场并行体绘制系统中的动态负载均衡方法。本文对电磁强度场并行体绘制系统中的负载进行了分析和分类，根据电磁强度场数据常包含大量无效值或者极低值的特点，提出了一种基于数据块划分和加权的负载计算和划分方法，并给出了基于负载权值的动态屏幕剖分方法。通过采用该动态负载均衡方法，提高了系统绘制电磁强度场的效率。2、研究了一种电磁强度场并行体绘制系统中的帧同步方法。首先分析了电磁强度场并行体绘制系统中的帧同步方法和问题，然后给出了一套基于马尔可夫链时间预测法的自适应帧率控制方法。该方法通过二阶马尔可夫链来预测下一帧绘制的时间和网络传输时延，将预测结果和各绘制节点的实际绘制时间对比分析后，对绘制节点下一帧的绘制进行控制和同步，从而实现系统的帧率的自适应调整和帧同步。3、设计和实现了一个基于sort-first架构的电磁强度场并行体绘制集群系统，对以上算法进行了实验验证。最后，总结了本文的主要工作，并对下一步的研究工作进行了展望。