一种基于GPU的高精度图形电磁散射计算方法技术

本发明专利技术提供了一种基于GPU的高精度图形电磁散射计算方法，涉及电磁散射领域，进行3D建模，创建无光照的像素细分计算环境，换算电磁参数得出RCS散射值，而后求和得到总散射场并计算表面电流，最终得到实时雷达散射截面积以及模型表面动态实时的电流强度，本发明专利技术采用基于像素细分的图形算法，有效避免复杂目标缩放在屏幕上，不同离散片元因为显示精度而导致重合在一个像素上，致使模型细节损失，使用GPU并结合像素细分大幅度提高模型显示精度及计算精度，极好的弥补了图形算法相比于低频算法精度差的问题，同时不再需要光照模型来获取法矢量信息，大大提高了CPU和GPU的计算效率。

A method of high precision electromagnetic scattering calculation based on GPU

The present invention provides a method for calculating high precision graphic electromagnetic scattering based on GPU, relates to the electromagnetic scattering field, 3D modeling, creating no pixel subdivision illumination computing environment, conversion of electromagnetic parameters that RCS scattering value, then sum the total scattering field and calculate the surface current, finally get the real-time radar cross section and the dynamic model of the real-time surface current intensity, the invention adopts graphic algorithm based on pixel subdivision, avoid complex target zoom on the screen, because different discrete patch display accuracy resulting in a pixel overlap, resulting in the loss of the details of the model, using the combination of GPU and pixel subdivision greatly improve the precision and accuracy of model display excellent, make up the graphics algorithm compared to the low frequency algorithm accuracy, and no longer needed light model to obtain normal vector information It greatly improves the computational efficiency of CPU and GPU.

【技术实现步骤摘要】
一种基于GPU的高精度图形电磁散射计算方法
本专利技术涉及电磁散射领域，尤其是一种图形电磁散射计算方法方法。
技术介绍
复杂目标的电磁散射特性是武器平台设计必须考察的重要指标之一，通常使用图形算法来计算电大尺寸的复杂目标雷达散射截面积(RadarCrosssection，RCS)，如飞机坦克等模型，其特殊的硬件消隐能力可以大大提高计算效率。当使用图形算法计算大尺寸模型时，为了适应屏幕，往往模型会被缩放，因而损失精度，并且由于输出精度的问题，图形算法的计算结果总是存在少量偏差，同时一个模型的360度RCS计算总是需要消耗大量时间，效率还有待提高，如果能解决精度的问题，并使模型显示不再受到屏幕限制，同时提高效率，则对复杂目标的电磁散射计算将有重大意义。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术提出了一种复杂目标的高精度快速电磁散射计算方法，该方法使图形算法的计算精度大大提升，同时提高了图形算法的计算效率，实现了高精度快速的复杂目标电磁散射计算。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案的步骤如下：步骤1：针对飞机导弹类目标进行3D建模，模型信息包括目标的位置信息、目标的材料以及目标材料本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于GPU的高精度图形电磁散射计算方法，其特征在于包括下述步骤：步骤1：针对飞机导弹类目标进行3D建模，模型信息包括目标的位置信息、目标的材料以及目标材料对应的相对介电常数和相对磁导率，通过3D建模软件调整模型角度和模型比例，使一个像素最多包含一个曲面结构，使用OpenGL中的GLEW库函数控制图形处理器，搭建基于着色器处理图形的CPU‑GPU异构计算环境，同时在内存与显存中存储基于物理光学法的图形算法，通过程序编程控制CPU与GPU，当CPU与GPU均处于待命状态时，则完成搭建基于GPU的协同计算框架，此时调用OpenGL的绘图指令读取3D模型中的模型信息并导入内存；步骤2：创建无光照的...

【技术特征摘要】
1.一种基于GPU的高精度图形电磁散射计算方法，其特征在于包括下述步骤：步骤1：针对飞机导弹类目标进行3D建模，模型信息包括目标的位置信息、目标的材料以及目标材料对应的相对介电常数和相对磁导率，通过3D建模软件调整模型角度和模型比例，使一个像素最多包含一个曲面结构，使用OpenGL中的GLEW库函数控制图形处理器，搭建基于着色器处理图形的CPU-GPU异构计算环境，同时在内存与显存中存储基于物理光学法的图形算法，通过程序编程控制CPU与GPU，当CPU与GPU均处于待命状态时，则完成搭建基于GPU的协同计算框架，此时调用OpenGL的绘图指令读取3D模型中的模型信息并导入内存；步骤2：创建无光照的像素细分计算环境使用OpenGL库函数中的glBindRenderbuffers指令函数，控制缓存部件GPU中的存储控件帧缓存对象，以FBO为显示载体，将屏幕显示控制在显存中，使用glRenderbufferStorage指令函数设定FBO在显存中的内存空间，将FBO的大小提高到当前所使用屏幕分辨率大小的3到4倍，使用顶点着色器将步骤一中的模型信息离散到FBO缓存部件中，同时在顶点着色器中编程控制GPU将当前所使用屏幕上的每个像素按照像素边长的中点进行二等分或四等分，即将原来一个像素的数据二等分后放大了4倍，或将像素边长4等分后放大了16倍，以此实现像素的细分，细分后的像素根据模型位置信息对应步骤一中的模型信息，使用glShaderSource函数将步骤一中的模型信息传入顶点着色器，在顶点着色器中计算模型的法矢量后得到新的模型信息，使用glUseProgram函数将新的模型信息传入GPU中的光栅化模块，模型信息经过光栅化即可离散成各个独立的电磁参数，电磁参数按照像素的位置信息一一对应保存至片元着色器中，至此，像素细分计算环境搭建完成；步骤3：当片元着色器中获取到步骤二中光栅化的以像素为单位的电磁参数时，片元着色器先进行电磁参数的单位换算和格式换算，换算后的电磁参数按照公式(1)计算即可得出RCS散射值，公式(1)如下：式(1)中σ表示散射场，λ表...

【专利技术属性】
技术研发人员：李建周，王文卓，张洲，王筱洋，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61