一种基于流体力学模型的点源诱饵弹红外数值计算方法技术

本发明专利技术公开了一种基于流体力学模型的点源诱饵弹红外数值计算方法，其包括以下步骤：获取点源诱饵弹的温度场分布；基于所述点源诱饵弹的温度场分布，分别计算不同波点相应视角下的光谱辐射亮度；其中，所述波点为任一波长的电磁波。本发明专利技术能够更快捷、更逼真地计算及输出红外结果。输出红外结果。输出红外结果。

【技术实现步骤摘要】
一种基于流体力学模型的点源诱饵弹红外数值计算方法


[0001]本专利技术涉及点源诱饵弹
，特别是一种基于流体力学模型的点源诱饵弹红外数值计算方法。

技术介绍

[0002]红外诱饵弹是现代战争中对付红外制导导弹应用最广泛、最常用的干扰手段，为了计算红外场景中点源诱饵弹的红外辐射效果，研究人员提出了几种仿真方法，包括基于粒子系统方法，基于流体力学与概率论的方法和基于有限元分析方法，然而这些方法都存在一些局限性：不能逼真地仿真点源诱饵弹效果；未能在红外场景中合理的使用；计算量较大等。
[0003]一种是粒子系统（论文：红外诱饵弹仿真技术研究），将火焰模型、星芒与光晕以及燃烧生成的残留物质形成的拖尾融合生成相应的三维模型，进而输出纹理贴图，但通过该方法仿真计算的点源诱饵弹的红外辐射亮度分布逼真度较差。
[0004]一种是流体力学计算（论文：红外诱饵弹气动辐射特性数学建模与仿真），采用流体力学模型计算点源诱饵弹的压力场，根据气动特性计算点源诱饵弹的温度场，采用微元体的方法获取视线方向上的光谱辐射通量，进而获得对应的红外辐射亮度，但此方法无法融入红外场景中。
[0005]上海机电工程研究所在其申请的专利文献“基于多物理场耦合的红外诱饵弹动态辐射特性计算方法”（专利申请号：201711218563.8，申请公布号为：CN 107977506 A）中通过建立红外诱饵弹的几何模型；根据几何模型进行网格划分；计算红外诱饵弹投放过程中的温度场分布；进而计算红外诱饵弹投放过程中的辐射亮度，该专利技术计算出了红外诱饵弹的辐射亮度分布，但无法融入红外场景，且计算复杂度较高。

技术实现思路

[0006]鉴于此，本专利技术提供一种基于流体力学模型的点源诱饵弹红外数值计算方法，以逼真地仿真红外场景中点源诱饵弹的红外辐射亮度。
[0007]本专利技术公开了一种基于流体力学模型的点源诱饵弹红外数值计算方法，包括以下步骤：步骤1：获取点源诱饵弹的温度场分布；步骤2：基于所述点源诱饵弹的温度场分布，分别计算各个波点相应视角下的光谱辐射亮度。
[0008]进一步地，所述步骤1包括：步骤11：根据直匀流加点源模型，得到流场气体密度二维分布函数；步骤12：根据红外诱饵弹温度分布具有边界性，得到红外诱饵弹的二维温度场分布模型；步骤13：根据流场的圆周对称结构，基于得到的流场气体密度二维分布函数和红
外诱饵弹的二维温度场分布模型，获取温度场和密度场的三维分布。
[0009]进一步地，所述步骤1之后，所述步骤2之前，所述方法还包括：根据波点的数量及纹理贴图的长宽，分配内存。
[0010]进一步地，所述步骤2包括：步骤21：根据获取的温度场和密度场的立体模型，将点源诱饵弹的温度场和密度场微元体化；步骤22：根据分子遮挡原理，计算微元体的辐射面积；步骤23：分别将每个像素作为一个视线起点，并根据辐射面积与气动特性之间的关系，计算该视线上的光谱辐射通量，并根据辐射通量与辐射亮度的转换公式计算出对应的辐射亮度；步骤24：将所有像素的光谱辐射亮度存储到对应像素内存中。
[0011]进一步地，在所述步骤23中，转换公式为：其中，为辐射亮度，为辐射通量，为立体角，为视线方向的微元体面积。
[0012]进一步地，所述步骤24包括：多个波点中的第i个波点对应的内存为 buffer[n* length*width]到buffer[(n+1)* length*width
‑
1]；其中，length为纹理贴图的长，width为纹理贴图的宽；i的取值范围为1至n；第一个波点对应的n值为0，第二个波点对应的n值为1，以此类推，最后一个波点对应的n值为n
‑
1。
[0013]进一步地，所述步骤2之后，所述方法还包括：分别将各个波点相应视角下的光谱辐射亮度与图像灰度值进行映射，得到映射因子；将各个波点对应的纹理贴图以及映射因子进行存储。
[0014]进一步地，所述分别将各个波点相应视角下的光谱辐射亮度与图像灰度值进行映射，得到映射因子，包括：分别统计各个波点对应的所有像素的光谱辐射亮度值，分别找出最大辐射亮度值，并将该最大辐射亮度值分别与255进行映射即相除，得到多个映射因子；其中，映射因子的数量与波点的数量相同，且一一对应。
[0015]进一步地，所述步骤2之后，所述方法还包括：在射线追踪时，根据射线与纹理贴图相交像素点，获取对应像素的辐射亮度值。
[0016]进一步地，所述在射线追踪时，根据射线与纹理贴图相交像素点，获取对应像素的辐射亮度值，包括：在红外场景中指定位置放置点源诱饵弹公告板，根据纹理贴图的长和宽设置公告板的尺寸，并将像素点与UV坐标系中的坐标点进行映射；将探测器设为射线起点，在红外场景中进行射线追踪；当射线打中点源诱饵弹对应的面时，根据纹理的UV坐标输出对应波长视角下像素的辐射亮度值。
[0017]由于采用了上述技术方案，本专利技术具有如下的优点：通过生成更逼真的点源诱饵
弹的纹理贴图的方法，能够更快捷、更逼真地仿真红外场景中点源诱饵弹的红外辐射亮度；该方法将会在点源诱饵弹和其他人为干扰红外场景仿真中有广泛的应用。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术实施例中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019]图1为本专利技术实施例的一种基于流体力学模型的点源诱饵弹红外数值计算方法的流程示意图。
具体实施方式
[0020]结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明，显然，所描述的实施例仅是本专利技术实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术实施例保护的范围。
[0021]参见图1，本专利技术提供了一种基于流体力学模型的点源诱饵弹红外数值计算方法的实施例，其包括以下步骤：S1：获取点源诱饵弹的温度场分布；S2：基于点源诱饵弹的温度场分布，分别计算各个波点相应视角下的光谱辐射亮度。
[0022]本实施例中，S1包括：S11：根据直匀流加点源模型，得到流场气体密度二维分布函数；S12：根据红外诱饵弹温度分布具有边界性，得到红外诱饵弹的二维温度场分布模型；S13：根据流场的圆周对称结构，基于得到的流场气体密度二维分布函数和红外诱饵弹的二维温度场分布模型，获取温度场和密度场的三维分布。
[0023]本实施例中，S1之后，S2之前，本方法还包括：根据波点的数量及纹理贴图的长宽，分配内存。
[0024]本实施例中，S2包括：S21：根据获取的温度场和密度场的立体模型，将点源诱饵弹的温度场和密度场微元体化；S22：根据分子遮挡原理，计算微元体的辐射面积；S23：分别将每个像素作为一个视线起点，并根据辐射面积与气动特性之间的关系，计算该视线上的光谱辐射通量，并根据辐射通量与辐射亮度的转换公式计算出对应的辐本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于流体力学模型的点源诱饵弹红外数值计算方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：获取点源诱饵弹的温度场分布；步骤2：基于所述点源诱饵弹的温度场分布，分别计算不同波点相应视角下的光谱辐射亮度；其中，所述波点为任一波长的电磁波。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1包括：步骤11：根据直匀流加点源模型，得到流场气体密度二维分布函数；步骤12：根据红外诱饵弹温度分布具有边界性，得到红外诱饵弹的二维温度场分布模型；步骤13：根据流场的圆周对称结构，基于得到的流场气体密度二维分布函数和红外诱饵弹的二维温度场分布模型，获取温度场和密度场的三维分布。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1之后，所述步骤2之前，所述方法还包括：根据波点的数量及纹理贴图的长宽，分配内存。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2包括：步骤21：根据获取的温度场和密度场的立体模型，将点源诱饵弹的温度场和密度场微元体化；步骤22：根据分子遮挡原理，计算微元体的辐射面积；步骤23：分别将每个像素作为一个视线起点，并根据辐射面积与气动特性之间的关系，计算该视线上的光谱辐射通量，并根据辐射通量与辐射亮度的转换公式计算出对应的辐射亮度；步骤24：将所有像素的光谱辐射亮度存储到对应像素内存中。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述步骤23中，转换公式为：其中，为辐射亮度，为辐射通量，为立体角，为视线方向的微元体面积。6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤24包括：多个波点中的第i个波点对应的内存为 buffer[n* lengt...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈世国，陶克勇，莫冬腊，薛瑞文，赖康，黑圆圆，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：