一种水面平台上电磁环境仿真的网格生成方法技术

本发明专利技术公开了一种水面平台上电磁环境仿真的网格生成方法，属于计算电磁学技术领域，包括：确定能完全覆盖舰船平台形状的最小矩形区域，对舰船平台的外轮廓进行分段函数拟合；基于最小矩形区域和外轮廓分段，根据网格剖分规则得到沿舰船平台横向及纵向的网格点数量及位置坐标，每个网格用坐标编号来索引；在计算中按照坐标编号依次循环调用网格，需要使用某个目标网格时，根据目标网格对应的坐标编号及网格剖分规则计算出目标网格的位置信息和面积信息；当前目标网格使用完毕后，被下一个坐标编号的网格信息覆盖。通过本发明专利技术解决了超电大尺寸目标电磁计算中的网格生成、存储及调用环节造成的计算进度慢或者难以计算的问题。用环节造成的计算进度慢或者难以计算的问题。用环节造成的计算进度慢或者难以计算的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种水面平台上电磁环境仿真的网格生成方法


[0001]本专利技术属于计算电磁学
，更具体地，涉及一种水面平台上电磁环境仿真的网格生成方法。

技术介绍

[0002]计算电磁学方法大致可分为全波分析方法和高频方法两类。全波分析方法是一种精确的计算方法，包括时域有限差分法(Finite
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DifferenceTime
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Domain，FDTD)、频域有限差分法(Finite Difference Frequency Domain，FDFD)、有限元法(Finite Element Method，FEM)、矩量法(Method of Moments，MoM)等。全波分析方法对计算资源的要求较高，但适应性广，可以计算具有复杂结构的电磁目标。高频方法对计算资源的要求相对较低，但仅适用于较为光滑、平坦的电磁目标。对于水面平台这类超电大尺寸平台上电磁环境仿真问题，需要两类方法结合使用，即首先采用全波分析方法计算天线阵等结构复杂的辐射源的特性，然后采用高频方法计算超电大尺寸平台在辐射源照射下的电磁环境。物理光学法(Physical Optics，PO)由于计算效率较高，对大目标的适应能力强，是诸多高频方法中最常用的一种。采用PO法必须首先对计算目标进行建模和网格剖分，网格密度和网格质量决定着计算结果的精度，因此需要针对性的进行网格剖分。
[0003]当计算目标的电尺寸过大，达到几千波长甚至上万波长时，按目前通用的网格生成方法，得到的网格数量过于庞大，导致网格生成的时间长达数十个小时，需要大量的内存来存储网格信息。在采用PO法计算中，需要调用网格的顶点坐标及面积等信息，由于网格数量过大，导致计算进度极慢，很难得到计算结果。在这种场景下，网格的生成及存储成为了制约后续计算的瓶颈问题。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提出了一种水面平台上电磁环境仿真的网格生成方法，解决了超电大尺寸目标电磁计算中的网格生成、存储及调用环节造成的计算进度慢或者难以计算的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了一种水面平台上电磁环境仿真的网格生成方法，包括：
[0006]根据舰船平台的实际结构，在舰船平台的表面建立平面直角坐标系；
[0007]确定能完全覆盖舰船平台形状的最小矩形区域，对舰船平台的外轮廓进行分段函数拟合；
[0008]制定网格剖分规则，根据网格剖分规则得到沿舰船平台横向及纵向的网格点数量及位置坐标，每个网格用坐标编号来索引，其中，网格剖分规则包括网格的尺寸及网格的排列方式；
[0009]在计算中按照坐标编号依次循环调用网格，需要使用某个目标网格时，根据目标网格对应的坐标编号及网格剖分规则计算出目标网格的位置信息和面积信息；
[0010]当前目标网格使用完毕后，被下一个坐标编号的网格信息覆盖。
[0011]在一些可选的实施方案中，在网格剖分规则为矩形网格进行均匀剖分时，由DisX＝λ/NumDx得到沿X轴的初始网格尺寸DisX，由DisY＝λ/NumDy得到沿Y轴的初始网格尺寸DisY，λ为计算频率点对应的波长，NumDx为沿X轴每波长的分段数目，NumDy为沿Y轴每波长的分段数目。
[0012]在一些可选的实施方案中，由NumX＝int(Lx/DisX)计算沿X轴方向的网格数目NumX，由NumY＝int(Ly/DisY)计算沿Y轴方向的网格数目NumY，Lx矩形沿X轴的长，Ly为矩形沿Y轴的长。
[0013]在一些可选的实施方案中，由DisX1＝Lx/NumX计算最终的沿X轴的网格尺寸DisX1，由DisY1＝Ly/NumY计算最终的沿Y轴的网格尺寸DisY1。
[0014]在一些可选的实施方案中，坐标编号为(i,j)的网格的中心点位置坐标为Sx＝(i
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0.5)*DisX1，Sy＝(j
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0.5)*DisY1，面积为DisX1*DisY1，i的取值依次为1,2,3,
…
,NumX，j的取值依次为1,2,3,
…
,NumY。
[0015]在一些可选的实施方案中，在所述在计算中按照坐标编号依次循环调用网格，需要使用某个目标网格时，根据目标网格对应的坐标编号及网格剖分规则计算出目标网格的位置信息和面积信息之前，所述方法还包括：
[0016]根据舰船平台的外轮廓函数及网格中心点的位置坐标(Sx，Sy)，判断坐标编号为(i,j)的网格是否落在计算区域内，若处于计算区域内，则计算坐标编号为(i,j)的网格上感应电流的贡献；若坐标编号为(i,j)的网格处于非计算区域，则跳过坐标编号为(i,j)的网格。
[0017]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
[0018]该方法利用水面平台的外轮廓信息制定相应的剖分规则，不用在计算前预先生成网格和存储网格信息，解决了超电大尺寸目标电磁计算中的网格生成、存储及调用环节造成的计算进度慢或者难以计算的问题。
附图说明
[0019]图1是本专利技术实施例提供的一种水面平台示意图；
[0020]图2是本专利技术实施例提供的一种每波长划分为1.5段与5.0段的计算结果比较图；
[0021]图3是本专利技术实施例提供的一种每波长划分为2.0段、2.2段与5.0段的计算结果比较图；
[0022]图4是本专利技术实施例提供的一种每波长划分为2.2段与商业软件FEKO的计算结果比较图。
具体实施方式
[0023]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0024]如图1所示，本专利技术的一个实施例包括典型舰船平台。对于该平台，在计算的中心频点上，舰船平台的电尺寸约为12000波长
×
3200波长。考虑到PO算法的原理及特点，网格可以统一剖分为矩形网格，也可以统一剖分为三角形网格。即使采用很低的剖分密度，例如每波长剖分为3段，采用尽量简单的均匀剖分规则，得到的矩形网格的数量约为345600000个，或者三角形网格数量约为691200000个。如果在局部区域轮廓曲线比较复杂，会产生更大数量的网格。本实施例采用的剖分规则是采用矩形网格进行均匀剖分。具体实施步骤如下：
[0025](1)根据舰船平台的实际结构，在舰船平台的表面建立平面直角坐标系，舰船平台的纵向和横向方向分别作为X轴和Y轴方向；
[0026](2)确定能完全覆盖平台形状的最小矩形区域，矩形沿X轴的长为Lx，沿Y轴的长为Ly；
[0027](3)根据舰船平台的实际结构，对舰船平台的外轮廓进行分段函数拟合；
[0028](4)计算出频率点对应的波长λ，设定沿X轴每波长的分段数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水面平台上电磁环境仿真的网格生成方法，其特征在于，包括：根据舰船平台的实际结构，在舰船平台的表面建立平面直角坐标系；确定能完全覆盖舰船平台形状的最小矩形区域，对舰船平台的外轮廓进行分段函数拟合；制定网格剖分规则，基于最小矩形区域和外轮廓分段情况，根据网格剖分规则得到沿舰船平台横向及纵向的网格点数量及位置坐标，每个网格用坐标编号来索引，其中，网格剖分规则包括网格的尺寸及网格的排列方式；在计算中按照坐标编号依次循环调用网格，需要使用某个目标网格时，根据目标网格对应的坐标编号及网格剖分规则计算出目标网格的位置信息和面积信息；当前目标网格使用完毕后，被下一个坐标编号的网格信息覆盖。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在网格剖分规则为矩形网格进行均匀剖分时，由DisX＝λ/NumDx得到沿X轴的初始网格尺寸DisX，由DisY＝λ/NumDy得到沿Y轴的初始网格尺寸DisY，λ为计算频率点对应的波长，NumDx为沿X轴每波长的分段数目，NumDy为沿Y轴每波长的分段数目。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，由NumX＝int(Lx/DisX)计算沿X轴方向的网格数目NumX，由NumY＝int(Ly/DisY)计算沿Y轴方向的网格数目NumY，...

【专利技术属性】
技术研发人员：帅逸亭，余琨，徐峰，余寅，赵晓楠，
申请(专利权)人：中国舰船研究设计中心，
类型：发明
国别省市：