Observatorio de I+D+i UPM

Memorias de investigación
Proyecto de I+D+i:
Avance en la solución de problemas electromagnéticos multiescala
Año:2018
Áreas de investigación
  • Tecnología electrónica y de las comunicaciones
Datos
Descripción
El objetivo principal del proyecto es la mejora de algoritmos de simulación electromagnética en problemas multiescala para frecuencias de microondas y superiores. Actualmente se dispone de algoritmos de simulación electromagnética para diversos problemas multiescala, pero son incapaces de proporcionar soluciones efectivas para modelos realistas por los enormes recursos de ordenador que requieren. Estos escenarios pueden tener tamaños de decenas de miles de longitudes de onda y suelen estar descritos por modelos geométricos compuestos por decenas o cientos de millones de superficies con una gran disparidad en el tamaño eléctrico de las mismas. Para la solución de estos problemas hay que analizar de forma precisa ciertas zonas con detalle de tamaño sublambda en un problema de un tamaño eléctrico grandísimo. Se desarrollarán nuevos algoritmos de simulación electromagnética para conseguir una simulación efectiva de los mencionados escenarios. Entre ellos una nueva hibridación del Método de los Momentos (MoM) en su formulación de Multipolo Multinivel (MLFMM) con Óptica Física (PO) y la Teoría Geométrica de la Difracción (GTD). En la hibridación se obtendrá la representación multipolar para diversos niveles de los objetos con detalles geométricos sublambda y se analizará como interacciona entre ellos y con los cuerpos del escenario usando PO y GTD. Los medios materiales con capas dieléctricas (periódicos y no periódicos) se analizarán mediante las correspondientes funciones de Green de medios multicapa y el empleo del método de Aproximación Cruzada Adaptativa ya que difícilmente pueden ser tratados con MLFMM. La iteración de las zonas geométricas modeladas con función de Green multicapa se realizará considerando sus corrientes equivalentes en superficies paralelepípedas o semiesféricas. Estas corrientes equivalentes se modelarán mediante sus correspondientes multipolos. Para mejorar el tratamiento de problemas de conductor embebidos en cuerpos dieléctricos de geometría arbitraría se realizará un análisis con mallados volumétricos. Como estos mallados deben ser muy densos y conformados a las interfaces conductor dieléctrico dando lugar a una gran complejidad computacional se recurrirá, para disminuirla, al empleo de un método híbrido que combina las funciones base características junto con el MLFMM y el empleo de la Transformada Rápida de Fourier (FFT) dada la simetría de tipo Toeplitz de muchas zonas de los volúmenes. Para el tratamiento de objetos descritos por una gran cantidad enorme de facetas, por ejemplo, árboles o mallas de objetos, se combinarán una remodelación estadística de la geometría del problema, nuevas formulaciones que combinan la estadística con métodos electromagnéticos de alta frecuencia como la PO y GTD. Los algoritmos estarán paralelizados para el empleo de sistemas con un alto número de CPUs o basados en GPUs. Asimismo, se desarrollarán algoritmos de reparación geométrica para analizar estructuras con deficientes modelos geométricos. Los algoritmos de simulación electromagnética multiescala se aplicarán a casos prácticos en comunicaciones entre vehículos o vehículos infraestructura, sistemas radar anticolisión en entornos de tráfico, comunicaciones 5G incluyendo MIMO masivo, diseño de antenas eléctricamente muy grandes y antenas embarcadas en plataformas como automóviles, aviones, satélites, etc.
Internacional
No
Tipo de proyecto
Proyectos y convenios en convocatorias públicas competitivas
Entidad financiadora
Ministerio de Economía y Competitividad
Nacionalidad Entidad
ESPAÑA
Tamaño de la entidad
Pequeña Empresa (11-50)
Fecha concesión
01/01/2018
Esta actividad pertenece a memorias de investigación
Participantes
  • Participante: Rafael Florencio Díaz (UPM)
  • Director: Manuel Felipe Cátedra Pérez (Universidad Alcalá de Henares)
  • Codirector: Iván González Diego (Universidad Alcalá de Henares)
  • Participante: Eliseo García García (Universidad Alcalá de Henares)
  • Participante: Lorena Lozano Plata (Universdad Alcalá de Henares)
  • Participante: Carlos Delgado Hita (Universidad Alcalá de Henares)
Grupos de investigación, Departamentos, Centros e Institutos de I+D+i relacionados
  • Creador: Grupo de Investigación: Grupo de Electromagnetismo Aplicado
S2i 2022 Observatorio de investigación @ UPM con la colaboración del Consejo Social UPM
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