本发明专利技术公开了一种利用索引信息加速图形电磁计算目标雷达散射截面预评估系统，包括有面元建模模块（１）、编制索引信息模块（２）、实体显示模块（３）、解读索引信息模块（４）、几何信息解析模块（５）和目标雷达散射截面获取模块（６）。本发明专利技术对目标模型的面元编号，建立面元的索引列表，将面元索引与面元颜色一一对应，同时将背景颜色置为黑色，即红、绿、蓝三原色分量均为零，利用ＧＰＵ完成面元消隐，由像素的颜色得到对应的面元索引，从而获得像素的法矢和深度值。整个过程无需光照，表面法矢在面元绘制阶段已经预先计算得到，只需读取一次颜色值，执行两次内存交换，比一般图形电磁计算少一次，从而缩短了计算时间。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种隐身设计中的雷达散射截面预评估，更特别地说，是指一种利用 索引信息加速图形电磁计算目标雷达散射截面的预评估系统。
技术介绍
在预估电大尺寸复杂目标的雷达散射截面(RCS， Radar Cross Section)中， 由于数值方法对于电大尺寸复杂目标的RCS计算尚显乏力，图形电磁计算方法越来 越受到重视，与数值方法相比有不可比拟的计算速度。图形电磁计算方法利用了计算机显示硬件的图形加速功能，通过红、绿、蓝三种 单色光的照射，获得目标表面上对应每一像素点处的法矢，并利用深度缓存 (Z-Buffer)来获得目标表面上对应每一像素点处的深度信息，计算出散射元之间的 相位关系，结合复杂目标在高频区的物理光学近似和物理绕射理论，获得目标表面上 对应每一像素点处的散射场及绕射场，目标的总散射场则由这些离散点处的散射场相 干叠加而获得。在上述过程中，计算机GPU承担了目标表面法矢的计算，而目标间 的遮挡即深度缓存信息也由GPU来完成。由于图形电磁计算方法需要通过两次光照才能获取目标表面法矢，涉及计算机耗 时的内存交换次数多，并且采用GPU进行图形浮点运算，则精度不如CPU，造成了 目标雷达散射截面预评估系统在运算时延长，精度下降。 专利技术 内 容本专利技术利用了索引信息识别未被消隐的面元，通过计算机CPU来计算面元的散 射积分，从而得到目标雷达散射截面。本专利技术的目标雷达散射截面预评估系统包括有面元建模模块1、编制索引信息模 块2、实体显示模块3、解读索引信息模块4、几何信息解析模块5和目标雷达散射 截面获取模块6;面元建，莫模块1 一方面用于对任意一实体表面(实体可以是特种飞行器、舰船、 车辆等装备)采用NURBS方法进行参数化建模，形成实体参数化表面；另一方面 将该实体参数化表面进行网格剖分形成面劈模型结构，并以^.dxf文件格式保存。编制索引信息模块2通过面元索引^与面元颜色C7V(凡G^)的映射关系使面劈模型结构中每个面元有唯一颜色表示。在本专利技术中，面元索引7V与面元颜色CiV(7 ，G,5)的映射关系为 W = i .65536 + G.256 + 5。实体显示模块3依据面元颜色CiV(i ,G，5)对面劈模型结构进行上色；然后，使 用OpenGL对面劈模型结构进行消隐处理，获得面劈模型结构中未被遮挡部分的有 色面元^(iV^1,2，3，……,w})， iV表示面元索引，附表示面元的个数。解读索引信息模块4首先使用OpenGL对读取有色面元Fw(W"1,2,3,……,附})中的颜色，然后采用映射关系W-i '65536 + G'256 + B获得有色面元 ，e{l，2,3，……,mp的索引iV(Fw)。几何信息解析模块5根据索引iV(&)访问面劈模型结构中与之相对应的面元， 得到有色面元&(iVe {1，2，3,……)的几何信息/5(&)。目标雷达散射截面获取模块6采用几何光学理论(GO)、物理光学近似(PO) 和物理绕射理论(PTD)对几何信息^(Fw)进行散射积分计算处理，得到目标雷达散 射截面。附图说明图1是本专利技术目标雷达散射截面预评估系统的结构框图。图2是在目标雷达坐标系下的雷达视线简示图。 具体实施例方式下面将结合附图和实施例对本专利技术做进一步的详细说明。本专利技术的目标雷达散射截面预评估系统，在图形电磁方法的基础上，减少耗时的 内存交换次数，且将目标表面法矢计算交给计算机CPU完成，同时，利用主流CPU 的单指令多数据(SINGLE INSTRUCTION MULTIPLE DATA, SIMD)流处理模 型的并行运算功能，加速法矢的计算过程。主要技术方案为对目标模型的面元编号，5建立面元的索引列表，将面元索引与面元颜色一一对应，同时将背景颜色置为黑色， 即红(iO、绿(G)、蓝(5)三原色分量均为零，利用GPU完成面元消隐，由像素的颜色得到对应的面元索引，从而获得像素的法矢和深度值。整个过程无需光照， 表面法矢在面元绘制阶段已经预先计算得到，只需读取一次颜色值，执行两次内存交 换，比一般图形电磁计算少一次，从而缩短了计算时间。参见图1所示，本专利技术的目标雷达散射截面预评估系统包括有面元建模模块1、 编制索引信息模块2、实体显示模块3、解读索引信息模块4、几何信息解析模块5 和目标雷达散射截面获取模块6;面元建模模块1一方面用于对任意一实体表面(实体可以是特种飞行器、舰船、 车辆等装备)采用NURBS方法进行参数化建模，形成实体参数化表面；另一方面 将该实体参数化表面进行网格剖分形成面劈模型结构，并以气dxf文件格式保存。编制索引信息模块2通过面元索引iV与面元颜色CW(i ，G,S)的映射关系使面劈模型结构中每个面元有唯一颜色表示。在本专利技术中，面元索引W与面元颜色CJV(i ，G,5)的映射关系为 7V = i .65536 + G'256 + 5， i 表示红色，G表示绿色，5表示蓝色。实体显示模块3依据面元颜色CiV(i ，G,"对面劈模型结构进行上色；然后，使 用OpenGL对面劈模型结构进行消隐处理，获得面劈纟莫型结构中未被遮挡部分的有 色面元^(iVe{1,2,3,……，附})， W表示面元索引，m表示面元的个数。解读索引信息模块4首先使用OpenGL对读取有色面元i^(7V^1,2，3，……)中的颜色，然后采用映射关系iV-65536 + G，256 + B获得有色面元 Fw(iV e {1，2，3,……,m})的索引iV(Fw)。几何信息解析纟莫块5根据索引W(&)访问面劈模型结构中与之相对应的面元， 得到有色面元& (iV e {1,2,3,……，的几何信息A(FW)。目标雷达散射截面获取模块6采用几何光学理论(GO)、物理光学近似(PO) 和物理绕射理论(PTD)对几何信息6(&)进行散射积分计算处理，得到目标雷达散射截面。参见图1所示，在本专利技术中，编制索引信息模块2中的面元索引7V是指面劈模 型结构中识别每一个面元所需要的序号，该序号可以根据设计者任意编写，如按数字 顺次编号、或按字母编号等等。参见图1所示，本专利技术在目标雷达散射截面获取模块6中，为了计算不同雷达 视线角下的目标雷达散射截面时，目标雷达坐标系记为砂z，雷达视线的单位方向矢 量在目标雷达坐标系中可以表示为(A，",，A),如图2所示。目标雷达需要绕x轴和^轴旋转，使得目标雷达坐标系的oz轴与雷达视线方向重合。这时需要对目标面元法矢做坐标旋转变换。目标(或称目标雷达)与坐标平面oxz的夹角为"，目标在坐标平面oxz上的投影与坐标轴oz的夹角为/9 。目标雷达绕炒轴逆时针(按照右手定则)旋转P角度后的坐标转换矩阵为cos々 0 — sin / i y=0 1 0 sin々 0 cos"目标雷达绕似轴顺时针旋转"角度后的坐标转换矩阵i^为、0 0 —及义=0 cos" —sina 0 sin orcos a(1)(2)目标雷达先绕oj轴、后绕ox轴旋转两次，即得到雷达视线角到目标雷达坐标系 的转换矩阵^ 为=，].^(3)把目标雷达坐标系中的法矢转换到雷达视线角中，只需将该法矢乘以这两座标系 之间的转换矩阵即可得到，只涉及加减乘和本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种利用索引信息加速图形电磁计算目标雷达散射截面预评估系统，其特征在于：包括有面元建模模块（１）、编制索引信息模块（２）、实体显示模块（３）、解读索引信息模块（４）、几何信息解析模块（５）和目标雷达散射截面获取模块（６）； 面元建模模 块（１）一方面用于对任意一实体表面采用ＮＵＲＢＳ方法进行参数化建模，形成实体参数化表面；另一方面将该实体参数化表面进行网格剖分形成面劈模型结构，并以↑［＊］．ｄｘｆ文件格式保存； 编制索引信息模块（２）通过面元索引Ｎ与面元颜色ＣＮ（Ｒ ，Ｇ，Ｂ）的映射关系使面劈模型结构中每个面元有唯一颜色表示； 面元索引Ｎ与面元颜色ＣＮ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）的映射关系为Ｎ＝Ｒ.６５５３６＋Ｇ.２５６＋Ｂ； 实体显示模块（３）依据面元颜色ＣＮ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）对面劈模型结构进行上色；然后， 使用ＯｐｅｎＧＬ对面劈模型结构进行消隐处理，获得面劈模型结构中未被遮挡部分的有色面元Ｆ↓［Ｎ］（Ｎ∈｛１，２，３，……，ｍ｝），Ｎ表示面元索引，ｍ表示面元的个数； 解读索引信息模块（４）首先使用ＯｐｅｎＧＬ对读取有色面元Ｆ↓［Ｎ］（Ｎ ∈｛１，２，３，……，ｍ｝）中的颜色，然后采用映射关系Ｎ＝Ｒ.６５５３６＋Ｇ.２５６＋Ｂ获得有色面元Ｆ↓［Ｎ］（Ｎ∈｛１，２，３，……，ｍ｝）的索引Ｎ（Ｆ↓［Ｎ］）； 几何信息解析模块（５）根据索引Ｎ（Ｆ↓［Ｎ］）访问面劈模型结构中与 之相对应的面元，得到有色面元Ｆ↓［Ｎ］（Ｎ∈｛１，２，３，……，ｍ｝）的几何信息＊（Ｆ↓［Ｎ］）； 目标雷达散射截面获取模块（６）采用几何光学理论（ＧＯ）、物理光学近似（ＰＯ）和物理绕射理论（ＰＴＤ）对几何信息进行散射积分计算处理，得 到目标雷达散射截面。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：苏东林，方向，刘焱，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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