發(fā)布時間：2021-09-08 19:45

　　為了提高幾何光學(xué)與物理光學(xué)（GO-PO）方法在計算艦船目標散射、海面與艦船目標耦合散射時面元對入射波和反射波可見性判斷的效率,提出了Kd-tree和GO-PO方法相結(jié)合的模型. Kd-tree方法在入射波或反射波射線與面元相交測試前,首先執(zhí)行射線與面元所在包圍盒的相交測試,若包圍盒的距離參數(shù)不符合要求,則無須進入該包圍盒,減少射線與大部分面元不必要的相交測試.數(shù)值結(jié)果表明,改進的GO-PO混合方法在保證計算精度的同時能夠提高效率約3倍.因此,該混合方法是相對有效且能夠運用于大范圍海面與大型艦船目標復(fù)合電磁散射特性的研究. 

【文章來源】：河南科學(xué). 2020,38(06)

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

海面與目標復(fù)合場景散射貢獻示意圖

Kd-tree的結(jié)構(gòu)

圖3給出了可見性因子Itvis,l的判斷方法，首先需要標記所有滿足條件為面元的法向矢量）的面元，因為只有這些面元才有可能被入射波照射到，當然這些面元需要進一步判斷是否被其他面元遮擋.如圖3(a）所示，以面元l的反向中心射線追蹤為例，在面元l所屬的葉節(jié)點內(nèi)，用面元l的反向射線與面元k所在的平面作相交測試（其中，rl和rk為中點，為法向矢量，t表示交點和射線起始點的距離參數(shù)），交點P的距離參數(shù)記為tsh,k，如果P是面元k的內(nèi)點，則面元l在入射波照射的過程中被面元k遮擋，而且tsh,k大于零.如果射線相交與某一個面元，則立即停止遍歷，面元l對入射波的可見性因子被標記為Ivis,l=0.相反，如果在葉節(jié)點內(nèi)射線與面元沒有相交，遍歷轉(zhuǎn)到下一個節(jié)點.需要強調(diào)的是，在射線與面元相交測試之前，首先測試射線與面元所在節(jié)點邊界框的相交情況，如果邊界框的距離參數(shù)不符合要求，即tmax<0，如圖3(b）所示，射線沒有必要進入邊界框.如果tmax>0，射線需進入邊界框，并與里面的面元作相交測試.與此同時，如果節(jié)點是一個內(nèi)節(jié)點，Kd-tree繼續(xù)往下遍歷，直到遇到零節(jié)點或射線與某一個面元相交.如果在整個遍歷過程中，如果遇到零節(jié)點，則面元l能被入射波照射到，其可見性因子被標記為Ivis,l=1.對于可見性因子Itvis,nl的判斷方法如圖4所示，這里用面元n的法向矢量與存在反射波的面元l（即能被入射波照射到，Itvis,l=1）做初步的篩選.如果面元l的反射波方向與面元n的法向矢量不滿足，則面元n不能被面元l的反射波照射到，遍歷跳過面元l，轉(zhuǎn)到下一個存在反射波的面元.否則，面元n的反向射線與面元l作相交測試，如果射線與面元l相交，其交點的距離參數(shù)tls,l應(yīng)大于零，而且這意味著面元n可能被面元l的反射波照射到.因此，需要進一步判斷面元n的反向射線在傳播過程中是否被其他面元切斷，該步驟的遍歷與Itvis,l的遮擋判斷類似.不同的是，如果面元l被面元k遮擋，如圖4(a）所示，則面元n的反向射線與面元k交點的距離參數(shù)tsh,k應(yīng)大于零小于tls,l.如果在面元n所屬的葉節(jié)點內(nèi)射線與面元沒有相交，遍歷轉(zhuǎn)到下一個節(jié)點，首先測試射線與該節(jié)點邊界框的相交情況，如果邊界框的距離參數(shù)不符合要求，即tmin>tls,l，如圖4(b）所示，射線沒有必要進入邊界框.如果tmin<tls,l，射線需進入邊界框，然后執(zhí)行進一步的操作.此外，Isvis,m的判斷方法與Itvis,l類似，Istvis,mn和Itsvis,lm的判斷方法與Itvis,nl類似.


本文編號：3391375