基于制造技术

本发明专利技术公开一种基于

【技术实现步骤摘要】
基于FDTD的拟合目标边缘的结构网格剖分方法、系统、装置及介质


[0001]本专利技术属于电磁学
，涉及一种基于
FDTD
的拟合目标边缘的结构网格剖分方法
、
系统
、
装置及介质
。

技术介绍

[0002]时域有限差分算法
(FDTD)
是求解电磁场问题最广为采用的数值计算方法之一
。
在使用
FDTD
算法求解电磁场问题之前，需要将空间离散化为一系列子区域或单元格，即进行网格剖分
。
在
FDTD
算法中，常使用的网格结构是
Yee
元胞，该结构能够准确描述电磁场在三维空间中的分布情况
。
网格剖分在
FDTD
算法中起着重要作用，剖分的网格结构和大小直接影响后续数值计算的精度和计算速度
。
电磁场问题通常涉及具有复杂几何形状的目标物体，传统的均匀剖分无法提供足够的剖分精度来准确拟合物体的边界和结构细节，而局部共形剖分则需要更复杂的算法来处理曲线或非规则边界，增加了算法的复杂性和实施难度
。
尽管目前存在许多网格生成方法，但要么只适用于特定的目标物体，要么算法非常复杂，难以实施应用

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于解决现有技术中传统的均匀剖分无法提供足够的剖分精度准确拟合物体的边界和结构细节，而局部共形剖分需要更复杂的算法进行处理曲线或非规则边界，增加了算法的复杂性和实施难度的问题，提供一种基于
FDTD
的拟合目标边缘的结构网格剖分方法
、
系统
、
装置及介质
。
[0004]为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0005]基于
FDTD
的拟合目标边缘的结构网格剖分方法，包括：
[0006]基于目标物体表面的所有三角面元的几何信息和
FDTD
算法，在目标物体表面设置网格线；
[0007]对比目标物体表面边缘位置的网格线所划分的网格是否完全覆盖目标表面的三角面元尺寸，若是，则对目标物体表面边缘位置的网格线进行优化，获取目标物体表面边缘位置更加精细化的网格；
[0008]对目标物体表面边缘位置更加精细化的网格和目标物体表面原有的表面网格进行拟合填充，实现对目标物体表面网格的参数特性填充；
[0009]对目标物体内部的网格进行填充，并根据目标物体表面网格的参数特性填充，实现对目标物体的完全分割
。
[0010]本专利技术的进一步改进在于：
[0011]进一步的，基于目标物体表面的所有三角面元的几何信息和
FDTD
算法，在目标物体表面设置网格线，具体为：
[0012]根据
.STL
文件记录目标物体表面的所有三角面元的几何信息，将与任意坐标轴即
x
轴
、y
轴或
z
轴垂直的三角面元的边作为目标物体表面各部分的边缘，在目标物体表面各部分的边缘位置处设置网格线
。
[0013]进一步的，在对比目标物体表面边缘位置的网格线所划分的网格是否完全覆盖目标表面的三角面元尺寸之前，还包括：判断目标物体表面各部分的边缘位置处的网格线所剖分的空间网格尺寸是否大于模拟频段最小波长的
1/10
，若是，则对所剖分的空间网格进行均匀加密，确保所有的网格尺寸不大于模拟频段最小波长的
1/10。
[0014]进一步的，对所剖分的空间网格进行均匀加密，具体为：若目标物体模拟频段最小波长为
λ
min
，对尺寸大于
λ
min
/10
的网格进行均匀加密，将其尺寸除以
λ
min
/10
并将结果向上取整，计算出需要划分的段数，并依据段数添加相应的网格线，以确保所有的网格尺寸均不大于
λ
min
/10。
[0015]进一步的，对目标物体表面边缘位置的网格线进行优化，具体为：当三角面元可能只被一个网格完全覆盖时，将网格线进行二分，直至确保三角面元在每个方向都至少被两个网格所覆盖
。
[0016]进一步的，对目标物体表面边缘位置更加精细化的网格和目标物体表面原有的表面网格进行拟合填充，具体为：
[0017]将目标物体表面的三角面元投影到
XOY
坐标平面上；
[0018]确定投影三角形在
x
与
y
方向上的起始网格与终止网格，获取能覆盖该投影三角形的最小矩形，判断矩形内的网格中心是否位于投影三角形内部；
[0019]对位于投影三角形内部的网格中心，将其坐标
(x,y)
代入三角面元
ABC
所在的平面方程，获得与三角面元交点的
z
方向坐标，并将该交点标记为目标的表面网格，对其赋予目标的介质特性；
[0020]对所有三角面元重复以上步骤，实现对目标物体表面网格的参数特性填充
。
[0021]进一步的，对目标物体内部的网格进行填充，具体为：模拟射线穿过目标物体内部，入射点与出射点将目标物体分成若干段，奇数段部分即为目标内部，其余部分不属于目标物体；对目标内部的网格赋予介质参数，完成目标内部的网格填充
。
[0022]基于
FDTD
的拟合目标边缘的结构网格剖分系统，包括：
[0023]设置模块，所述设置模块基于目标物体表面的所有三角面元的几何信息和
FDTD
算法，在目标物体表面设置网格线；
[0024]优化模块，所述优化模块对比目标物体表面边缘位置的网格线所划分的网格是否完全覆盖目标表面的三角面元尺寸，若是，则对目标物体表面边缘位置的网格线进行优化，获取目标物体表面边缘位置更加精细化的网格；
[0025]拟合填充模块，所述拟合填充模块对目标物体表面边缘位置更加精细化的网格和目标物体表面原有的表面网格进行拟合填充，实现对目标物体表面网格的参数特性填充；
[0026]分割模块，所述分割模块对目标物体内部的网格进行填充，并根据目标物体表面网格的参数特性填充，实现对目标物体的完全分割
。
[0027]一种终端设备，包括存储器
、
处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述方法的步骤
。
[0028]一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述方法的步骤
。
[0029]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0030]本专利技术利用
STL
文件的三角形元素作为网格生成的输入，当本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
基于
FDTD
的拟合目标边缘的结构网格剖分方法，其特征在于，包括：基于目标物体表面的所有三角面元的几何信息和
FDTD
算法，在目标物体表面设置网格线；对比目标物体表面边缘位置的网格线所划分的网格是否完全覆盖目标表面的三角面元尺寸，若是，则对目标物体表面边缘位置的网格线进行优化，获取目标物体表面边缘位置更加精细化的网格；对目标物体表面边缘位置更加精细化的网格和目标物体表面原有的表面网格进行拟合填充，实现对目标物体表面网格的参数特性填充；对目标物体内部的网格进行填充，并根据目标物体表面网格的参数特性填充，实现对目标物体的完全分割
。2.
根据权利要求1所述的基于
FDTD
的拟合目标边缘的结构网格剖分方法，其特征在于，所述基于目标物体表面的所有三角面元的几何信息和
FDTD
算法，在目标物体表面设置网格线，具体为：根据
.STL
文件记录目标物体表面的所有三角面元的几何信息，将与任意坐标轴即
x
轴
、y
轴或
z
轴垂直的三角面元的边作为目标物体表面各部分的边缘，在目标物体表面各部分的边缘位置处设置网格线
。3.
根据权利要求2所述的基于
FDTD
的拟合目标边缘的结构网格剖分方法，其特征在于，在所述对比目标物体表面边缘位置的网格线所划分的网格是否完全覆盖目标表面的三角面元尺寸之前，还包括：判断目标物体表面各部分的边缘位置处的网格线所剖分的空间网格尺寸是否大于模拟频段最小波长的
1/10
，若是，则对所剖分的空间网格进行均匀加密，确保所有的网格尺寸不大于模拟频段最小波长的
1/10。4.
根据权利要求3所述的基于
FDTD
的拟合目标边缘的结构网格剖分方法，其特征在于，所述对所剖分的空间网格进行均匀加密，具体为：若目标物体模拟频段最小波长为
λ
min
，对尺寸大于
λ
min
/10
的网格进行均匀加密，将其尺寸除以
λ
min
/10
并将结果向上取整，计算出需要划分的段数，并依据段数添加相应的网格线，以确保所有的网格尺寸均不大于
λ
min
/10。5.
根据权利要求4所述的基于
FDTD
的拟合目标边缘的结构网格剖分方法，其特征在于，所述对目标物体表面边缘位置的网格线进行优化，具体为：当三角面元可能只被一个...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈娟，王琛仪，郭佳乐，彭怀云，刘凯，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十二研究所，
类型：发明
国别省市：