CN112767550B - 一种基于网格的空间目标光散射特性建模方法 - Google Patents

一种基于网格的空间目标光散射特性建模方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于网格的空间目标光散射特性建模方法，以解决现有的网格部件处理方法不适用于具有大尺寸网格部件的空间目标的光散射特性计算的问题。所述的基于网格的空间目标光散射特性建模方法包括：根据所述空间目标的网格状实体的外部轮廓建立网格状实体模型；利用剖分软件对所述网格状实体模型进行单层介质剖分；依据所述网格状实体上网格的稀疏程度，设置所述单层介质不同位置的反射系数，完成所述空间目标的光散射特性建模。

Description

一种基于网格的空间目标光散射特性建模方法
技术领域
本发明涉及光学领域，尤其涉及一种基于网格的空间目标光散射特性建模方法。
背景技术
空间目标的网格部件主要为雷达天线，如图1所示。有些空间目标的雷达天线比空间目标的其他部件大了很多，例如网格部件可能百米大小，而其他部件才几十米大小，这种情况下，网格部件特性的计算精确度对空间目标整体的光散射特性计算影响较大。常规的网格部件处理方法如图2所示，将网格实体直接剖分，对于小部件此方法比较可行，但对于较大目标，因网格线较多较密，无法进行剖分工作，导致无法进行建模仿真；还有一种常规方法如图3所示，直接将网格部件按照面元整个剖分，但这种建模方法只能仿真网格部件的反射特性，丢失了其透射特性，准确性较差，无法满足网格占主要部件的空间目标光散射特性计算精度要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有的网格部件处理方法不适用于具有大尺寸网格部件的空间目标的光散射特性计算。
本发明公开了一种基于网格的空间目标光散射特性建模方法，包括：
根据所述空间目标的网格状实体的外部轮廓建立网格状实体模型；
利用剖分软件对所述网格状实体模型进行单层介质剖分；
依据所述网格状实体上网格的稀疏程度，设置所述单层介质不同位置的反射系数，完成所述空间目标的光散射特性建模。
优选地，所述的利用剖分软件对所述网格状实体模型进行单层介质剖分包括：
用剖分软件将所述网格状实体模型变换为2D拓扑图；
选择2D拓扑图的最外层，然后选择所述最外层上的面元进行剖分操作，完成单层介质剖分。
优选地，所述的用剖分软件将所述网格状实体模型变换为2D拓扑图的具体方法为：在所述部分软件中，选择所述网格状实体模型中相应的实体进行删除操作，得到2D拓扑图。
优选地，所述方法还包括：
设置所述单层介质的材质。
优选地，根据所述空间目标的网格状实体的外部轮廓建立网格状实体模型所采用的软件为ProE。
优选地，根据所述空间目标的网格状实体的外部轮廓建立网格状实体模型所采用的软件为SolidWorks。
优选地，所述的剖分软件为Hypermesh。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
将网格状部件设置为可反射可透射的材质，所建立的模型能够较真实地反应空间目标上大尺寸网格部件的反射特性，满足具有大尺寸网格部件的空间目标的光散射特性计算精度要求。此外，本发明的方法对计算机硬件配置要求较低。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。
图1为本发明背景技术部分雷达天线局部结构示意图；
图2为本发明背景技术部分将网格状实体直接剖分得到的网格状实体局部结构示意图；
图3为本发明背景技术部分直接将网格部件按照面元整个剖分得到的网格状实体结构示意图；
图4为本发明实施例的基于网格的空间目标光散射特性建模方法的示意性流程图；
图5为本发明实施例的根据图1所示的网格状实体的外部轮廓建立的网格状实体模型；
图6为本发明实施例的经过单层介质剖分后的模型。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机***中执行。并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
图4为本发明实施例的基于网格的空间目标光散射特性建模方法的示意性流程图，本发明实施例的基于网格的空间目标光散射特性建模方法的示意性流程图一般性地可以包括：
步骤S1、根据所述空间目标的网格状实体的外部轮廓建立网格状实体模型：
光散射特性仿真计算只关心部件外形、材质、以及反射率等特性，因此，上述步骤S1只根据网格部件外形的具体尺寸进行建模；
以图1所示的空间目标网格状实体(该网格状实体为雷达天线)为例，该网格状实体存在大量网格，上述步骤S1无需对网格进行建模，只按照所述网格状实体的外部整体轮廓进行建模即可，如图5所示，利用ProE或solidWorks等建模软件将天线建模为曲面实体；
步骤S2、利用剖分软件对所述网格状实体模型进行单层介质剖分：
上述步骤S1所建立的模型一般为实体solids，在剖分软件Hypermesh中，对曲面实体进行solids删除操作，以便将模型修改为可剖分的2D拓扑结构图，实体的2D拓扑图一般包含多层，为实现透视计算，需进行单层介质剖分，即选择2D拓扑图的最外层surfs，再选择三角面元进行剖分操作，实现单层介质剖分，剖分结果如图6所示；
步骤S3、依据所述网格状实体上网格的稀疏程度，设置所述单层介质不同位置的反射系数，完成所述空间目标的光散射特性建模：
在光照环境下，网格状部件的特性是网格处发生反射，空隙处发生透射，因此网格状部件既具有反射特性又具有透射特性，在单层介质进行光散射特性计算之前，需要依据网格状部件上网格的稀疏程度设置反射系数、透射系数以及材质等属性，在判断部件遮挡时，判断为单层网格介质，该网格状部件不完全遮挡其后面的部件，将网格状部件后面未被遮挡的部件的反射系数乘以网格状部件的透射系数，乘积作为被遮挡部分的反射系数，将该反射系数加入光散射特性计算中，从而实现网格状部件同时反射和透射的特性，实现网格的空间目标光散射特性建模仿真计算。
本发明实施例的基于网格的空间目标光散射特性建模方法，能够实现大尺寸网格部件的近似真实模拟，反射加透射的方法能够解决网格状实体中本来未被遮挡但经过面型建模仿真被遮挡的问题，避免了该问题导致的无法反应真实网格及其遮挡部件的光散射特性、以及相关数值和图像失真。此外，曲面网格实体建模比较繁琐，难度较大，且大量网格部件使剖分软件无法顺利地进行剖分操作，网格尺寸较小的情况下虽然可以完成剖分，但网格上大量微小的面元对电脑仿真计算的挑战同样巨大，对内存要求很高，本发明实施例的方法可以很好的解决上述问题。
本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、***、装置中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些组件或所有组件可以被实施为由处理器，如数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。

Claims (5)

1.一种基于网格的空间目标光散射特性建模方法，其特征在于，包括：
根据所述空间目标的网格状实体的外部轮廓建立网格状实体模型；
利用剖分软件对所述网格状实体模型进行单层介质剖分；
依据所述网格状实体上网格的稀疏程度，设置所述单层介质不同位置的反射系数，完成所述空间目标的光散射特性建模；
所述的利用剖分软件对所述网格状实体模型进行单层介质剖分包括：
用剖分软件将所述网格状实体模型变换为2D拓扑图；
选择2D拓扑图的最外层，然后选择所述最外层上的面元进行剖分操作，完成单层介质剖分；
所述的用剖分软件将所述网格状实体模型变换为2D拓扑图的具体方法为：在所述剖分软件中，选择所述网格状实体模型中的曲面实体进行删除操作，得到2D拓扑图。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
设置所述单层介质的材质。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述空间目标的网格状实体的外部轮廓建立网格状实体模型所采用的软件为ProE。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述空间目标的网格状实体的外部轮廓建立网格状实体模型所采用的软件为SolidWorks。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的剖分软件为Hypermesh。
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