[发明专利]基于面元空间分集的电磁遮挡判断方法

说明书

技术领域

本发明提供一种基于面元空间分集的电磁遮挡判断方法，具体涉及一种计算高频区电磁散射的电磁遮挡判断算法，属于电磁散射仿真分析技术领域。

背景技术

物理光学法是计算目标高频区电磁散射的一种电磁仿真方法，主要过程是将目标表面划分成多个面元，计算每个面元的物理光学电磁散射贡献，再将所有面元的电磁散射进行求和，即可得到总的电磁散射。根据物理光学假设，入射电磁波照射不到的部分就不会产生感应电流，因此不会电磁散射。对于复杂、大型目标，往往会有目标的一部分遮挡住另一部分的情形，此时被遮挡住的部分就不参与电磁散射计算，需要在计算过程中对遮挡关系进行判断。看面元是否被其他面元所遮挡。如果面元被其他面元遮挡，则此面元不参与电磁散射计算。对于大型、复杂目标，基于保持外形精度的要求，要将表面划分成数量较多的面元，可能达到上万个。如此多的面元两两之间进行遮挡判断，非常耗费计算时间，严重影响计算效率。

本发明提出的方法首先对面元进行空间分集，用多个立方体包围盒将目标覆盖，同一个立方体包围盒内的面元属于同一组。在判断某个面元是否被其他面元遮挡时，首先判断这个面元与立方体的遮挡关系。如果面元没有被某个立方体遮挡，说明这个立方体中的所有面元都没有遮挡这个面元，此时不必对立方体中的面元进行判断。如果待判断面元被某立方体遮挡，则可能被此立方体中某个面元遮挡，此时需要对该立方体中的所有面元进行遮挡判断。

发明内容

(一)目的：本发明针对物理光学法计算目标电磁散射过程中的面元遮挡判断问题，提出了一种基于面元空间分集的电磁遮挡判断方法。

(二)技术方案：

本发明提供一种基于面元空间分集的电磁遮挡判断方法，具体包括以下步骤：

步骤1：将将要计算的目标表面划分成许多三角形面元来近似，用三角形面元剖分目标表面的优点是网格划分较为灵活，而且任何三个顶点都在一个平面上，方便电磁散射计算；

步骤2：判断三角形面元的朝向，面元朝向入射电磁波方向的面元称为亮面元，背向入射电磁波朝向的面元称为暗面元，暗面元是电磁波照射不到的部位，不需参与电磁计算，也不需要进行遮挡判断；

步骤3：将目标用多个立方体进行覆盖，立方体包围盒之间可以有重叠的部分，包含在同一个立方体包围盒内的亮面元在同一组，以此将亮面元进行空间分集，部分面元可能同时含于两个立方体包围盒中，因此则分在两个组中，但这种情况不影响后面的算法；

步骤4：判断所有亮面元与所有立方体包围盒之间的遮挡关系，如果亮面元没有被立方体包围盒遮挡，则该亮面元没有被该立方体包围盒中所有面元遮挡；

步骤5：如果亮面元被某立方体包围盒遮挡，则可能被该立方体包围盒中的某个面元遮挡，此时再遍历该立方体中的所有的面元，进行面元间的遮挡判断。

在上述5个步骤完成的基础上就可以进行下一步面元雷达散射截面即RCS的计算和叠加等工作了。

其中，在步骤1中所述的“将要计算的目标表面划分成许多三角形面元来近似”，所述的“划分成许多三角形面元”，是指目标形状用封闭的多面体表示，每个面都是三角形；所述的“近似”，是指三角形面元边长小于目标表面曲率半径的1/8，同时也要小于入射电磁波波长的1/5，这时能够较好的体现目标形状。

其中，在步骤2中所述的“判断三角形面元的朝向”，其说明如下：看单独一个面元是否能被入射波照射，如可以照射，说明其法向与入射波方向同向，点积小于0，即其中为面元法向，为入射波方向，此面元归类为亮面元；如不能照射，说明其法向与入射波方向反向，点积大于0，即此面元归类为暗面元；对的临界情形，按照暗面元处理。

其中，在步骤4中所述的“判断所有亮面元与所有立方体包围盒之间的遮挡关系”，其说明如下：遍历所有面元，看是否被某个包围盒所遮挡；由于目标表面三角形面元尺寸较小，因此可以用三角形面元重心是否被遮挡来代表该面元是否被遮挡，如果面元重心被遮挡，则认为该面元被遮挡，否则认为该面元未被遮挡；由于三角形面元尺寸较小，该近似带来的误差很小，能够满足工程应用；由此，面元是否被遮挡的问题归结为点是否被遮挡，点被立方体包围盒遮挡的示意图如图4所示。