一种基于Hadoop MapReduce的电磁环境仿真方法技术

本发明专利技术涉及一种基于Hadoop MapReduce的电磁环境仿真方法，包括以下步骤：1)场景预处理；2)以辐射源球心为原点，按照水平方向0到360度，垂直方向0到180度依次取一个水平角度和一个垂直角度来确定一个唯一的射线方向；3)将辐射源产生的初始射线数据作为Hadoop Map处理的输入数据提交；4)Hadoop框架调用用户实现的Map函数对射线数据进行处理；5)对所有中间键值对进行整理，并将到达同一接收机的有效射线分配至相同的Reduce节点，进行多条射线的叠加计算；6)合并多个Reduce节点的输出，以得到所有接收机的结果。本发明专利技术提出的一种基于Hadoop MapReduce的电磁环境仿真方法，基于Hadoop MapReduce框架实现了电磁环境仿真的并行计算，有效提高了电磁环境仿真的效率。

A simulation method of electromagnetic environment based on Hadoop MapReduce

【技术实现步骤摘要】
一种基于HadoopMapReduce的电磁环境仿真方法
本专利技术涉及一种电磁环境仿真方法，特别涉及一种基于HadoopMapReduce的电磁环境并行仿真计算方法。
技术介绍
在对环境或物体进行电磁仿真时，由于电磁场本身属性较为复杂，而其在大规模开放环境中的传播问题难以精确地模拟，需要对计算模型进行简化。对高频电磁波而言，在波长确定的情况下，传播媒介的变化可以基本忽略，此时电磁波的传播具有局部特性，即一个点处的电磁特性仅由其附近的场强特性所决定。在这种情况下，从电磁波辐射源点到观测点的能量传输情况就可以不考虑其他区域，仅考虑射线路径周围的有限空间。同时，在局部空间中，高频场表现出平面波特性，因此可以用几何光学来计算高频波的传播问题。射线追踪方法就是利用几何光学原理，模拟计算电磁波传播过程中电波传播的几何路径，根据射线属性和表面属性模拟计算传播过程中发生的反射、折射和绕射现象，不断计算在射线传播过程中的能量，直到射线到达接收机或能量衰减到阈值为止。射线追踪方法分为正向和反向两种：反向射线追踪方法通过反向推导计算接收机处的结果，得出可能从辐射源到达接收机的传播路径来确定射线传播路径。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于Hadoop MapReduce的电磁环境仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：1)场景预处理：根据场景、辐射源和接收机数据构造场景信息，将生成的场景信息文件作为静态数据同步传输到各个Hadoop计算节点，作为后续并行仿真计算的访问资源；2)以辐射源球心为原点，按照水平方向0到360度，垂直方向0到180度依次取一个水平角度和一个垂直角度来确定一个唯一的射线方向，角度间隔为用户设定的参数，改变该参数即可改变单个辐射源发射的初始射线密度；3)将辐射源产生的初始射线数据作为Hadoop Map处理的输入数据提交给各个Hadoop计算节点；4)Hadoop框架调用用户实现的Map函数对射线...

【技术特征摘要】
1.一种基于HadoopMapReduce的电磁环境仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：1)场景预处理：根据场景、辐射源和接收机数据构造场景信息，将生成的场景信息文件作为静态数据同步传输到各个Hadoop计算节点，作为后续并行仿真计算的访问资源；2)以辐射源球心为原点，按照水平方向0到360度，垂直方向0到180度依次取一个水平角度和一个垂直角度来确定一个唯一的射线方向，角度间隔为用户设定的参数，改变该参数即可改变单个辐射源发射的初始射线密度；3)将辐射源产生的初始射线数据作为HadoopMap处理的输入数据提交给各个Hadoop计算节点；4)Hadoop框架调用用户实现的Map函数对射线数据进行处理，对于每条初始射线，首先遍历场景信息确定应执行相交测试的区块，然后依次对每个需要执行相交测试的表面进行相交测试，并由测试通过的表面属性计算该原始射线的状态；若该原始射线由于反射产生了子射线，则对子射线递归执行计算，并将该次反射路径添加到原始射线的路径中；Map步骤最终输出结果是以键值对形式存在的能够到达接收机的有效射线及其路径，射线在行进过程中对接收机产生的场贡献会同时被计算，并存储到相应数据结构中；5)对所有中间键值对进行整理，并将到达同一接收机的有效射线分配至相同的Reduce节点，进行多条射线的叠加计算；6)合并多个Reduce节点的输出，以得到所有接收机的结果。2.根据权利要求1所述的一种基于HadoopMapReduce的电磁环境仿真方法，其特征在于，采用GPU并行处理每一条射线数据，具体方法为：在HadoopMapReduce框架和用户之间增加一个GPU计算模块，用户将具体的Map函数、Reduce函数提交给GPU计算模块，该GPU计算模块在Map步骤之前，通过Hadoop提供的接口将工作节点分配到的整个数据块作为键值对的“值”来处理，从而将数据块转换为一个单一的键值对；在Map步骤中，该GPU计算模块将用户提交的Map函数封装成新的Map函数提交给Hadoop框架，该新的Map函数从Hadoop框架接收数据块，进一步划分一条射线为一个键值对，其键为该射线的id，其值为一个数据结构，包含所有用以电磁场强计算的相关参数；并将每个键值对分配给不同的GPU线程，由每个GPU线程调用用户提交的Map函数进行并行计算。3.根据权利要求2所述的一种基于HadoopMapReduce的电磁环境仿真方法，其特征在于，所述GPU计算模块在启动GPU设备的计算任务前，将需要计算的数据提前复制到设备内存中，设备计算的中间数据及计算完成后结果数据同样存储在设备内存，计算完成后再将结果从GPU设备内存取回并写入到Hadoop的分布式文件系统中。4.根据权利要求3所述的一种基于HadoopMapReduce的电磁环境仿真方法，其特征在于，每个GPU线程在执行用户提交的Map函数之前，执行一个类似Map的Pre-Map函数，该步骤并不实际产生中间键值对，仅仅并行统计每个GPU线程所产生的键值对个数和占用的总内存大小；Pre-Map函数执行完成后，主机端取得每个GPU设备所有线程的统计信息，为中间键值对的存储预先分配足够大小的内存，再执行Map步骤实际产生中间键值对。5.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄天羽，毛续锟，丁刚毅，李鹏，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11