基于改进的GO-PO混合方法的舰船与海面复合电磁散射研究
发布时间：2021-09-08 19:45
为了提高几何光学与物理光学（GO-PO）方法在计算舰船目标散射、海面与舰船目标耦合散射时面元对入射波和反射波可见性判断的效率,提出了Kd-tree和GO-PO方法相结合的模型. Kd-tree方法在入射波或反射波射线与面元相交测试前,首先执行射线与面元所在包围盒的相交测试,若包围盒的距离参数不符合要求,则无须进入该包围盒,减少射线与大部分面元不必要的相交测试.数值结果表明,改进的GO-PO混合方法在保证计算精度的同时能够提高效率约3倍.因此,该混合方法是相对有效且能够运用于大范围海面与大型舰船目标复合电磁散射特性的研究.
【文章来源】：河南科学. 2020,38(06)
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
海面与目标复合场景散射贡献示意图
Kd-tree的结构
图3给出了可见性因子Itvis,l的判断方法，首先需要标记所有满足条件为面元的法向矢量）的面元，因为只有这些面元才有可能被入射波照射到，当然这些面元需要进一步判断是否被其他面元遮挡.如图3(a）所示，以面元l的反向中心射线追踪为例，在面元l所属的叶节点内，用面元l的反向射线与面元k所在的平面作相交测试（其中，rl和rk为中点，为法向矢量，t表示交点和射线起始点的距离参数），交点P的距离参数记为tsh,k，如果P是面元k的内点，则面元l在入射波照射的过程中被面元k遮挡，而且tsh,k大于零.如果射线相交与某一个面元，则立即停止遍历，面元l对入射波的可见性因子被标记为Ivis,l=0.相反，如果在叶节点内射线与面元没有相交，遍历转到下一个节点.需要强调的是，在射线与面元相交测试之前，首先测试射线与面元所在节点边界框的相交情况，如果边界框的距离参数不符合要求，即tmax<0，如图3(b）所示，射线没有必要进入边界框.如果tmax>0，射线需进入边界框，并与里面的面元作相交测试.与此同时，如果节点是一个内节点，Kd-tree继续往下遍历，直到遇到零节点或射线与某一个面元相交.如果在整个遍历过程中，如果遇到零节点，则面元l能被入射波照射到，其可见性因子被标记为Ivis,l=1.对于可见性因子Itvis,nl的判断方法如图4所示，这里用面元n的法向矢量与存在反射波的面元l（即能被入射波照射到，Itvis,l=1）做初步的筛选.如果面元l的反射波方向与面元n的法向矢量不满足，则面元n不能被面元l的反射波照射到，遍历跳过面元l，转到下一个存在反射波的面元.否则，面元n的反向射线与面元l作相交测试，如果射线与面元l相交，其交点的距离参数tls,l应大于零，而且这意味着面元n可能被面元l的反射波照射到.因此，需要进一步判断面元n的反向射线在传播过程中是否被其他面元切断，该步骤的遍历与Itvis,l的遮挡判断类似.不同的是，如果面元l被面元k遮挡，如图4(a）所示，则面元n的反向射线与面元k交点的距离参数tsh,k应大于零小于tls,l.如果在面元n所属的叶节点内射线与面元没有相交，遍历转到下一个节点，首先测试射线与该节点边界框的相交情况，如果边界框的距离参数不符合要求，即tmin>tls,l，如图4(b）所示，射线没有必要进入边界框.如果tmin<tls,l，射线需进入边界框，然后执行进一步的操作.此外，Isvis,m的判断方法与Itvis,l类似，Istvis,mn和Itsvis,lm的判断方法与Itvis,nl类似.
本文编号：3391375
【文章来源】：河南科学. 2020,38(06)
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
海面与目标复合场景散射贡献示意图
Kd-tree的结构
图3给出了可见性因子Itvis,l的判断方法，首先需要标记所有满足条件为面元的法向矢量）的面元，因为只有这些面元才有可能被入射波照射到，当然这些面元需要进一步判断是否被其他面元遮挡.如图3(a）所示，以面元l的反向中心射线追踪为例，在面元l所属的叶节点内，用面元l的反向射线与面元k所在的平面作相交测试（其中，rl和rk为中点，为法向矢量，t表示交点和射线起始点的距离参数），交点P的距离参数记为tsh,k，如果P是面元k的内点，则面元l在入射波照射的过程中被面元k遮挡，而且tsh,k大于零.如果射线相交与某一个面元，则立即停止遍历，面元l对入射波的可见性因子被标记为Ivis,l=0.相反，如果在叶节点内射线与面元没有相交，遍历转到下一个节点.需要强调的是，在射线与面元相交测试之前，首先测试射线与面元所在节点边界框的相交情况，如果边界框的距离参数不符合要求，即tmax<0，如图3(b）所示，射线没有必要进入边界框.如果tmax>0，射线需进入边界框，并与里面的面元作相交测试.与此同时，如果节点是一个内节点，Kd-tree继续往下遍历，直到遇到零节点或射线与某一个面元相交.如果在整个遍历过程中，如果遇到零节点，则面元l能被入射波照射到，其可见性因子被标记为Ivis,l=1.对于可见性因子Itvis,nl的判断方法如图4所示，这里用面元n的法向矢量与存在反射波的面元l（即能被入射波照射到，Itvis,l=1）做初步的筛选.如果面元l的反射波方向与面元n的法向矢量不满足，则面元n不能被面元l的反射波照射到，遍历跳过面元l，转到下一个存在反射波的面元.否则，面元n的反向射线与面元l作相交测试，如果射线与面元l相交，其交点的距离参数tls,l应大于零，而且这意味着面元n可能被面元l的反射波照射到.因此，需要进一步判断面元n的反向射线在传播过程中是否被其他面元切断，该步骤的遍历与Itvis,l的遮挡判断类似.不同的是，如果面元l被面元k遮挡，如图4(a）所示，则面元n的反向射线与面元k交点的距离参数tsh,k应大于零小于tls,l.如果在面元n所属的叶节点内射线与面元没有相交，遍历转到下一个节点，首先测试射线与该节点边界框的相交情况，如果边界框的距离参数不符合要求，即tmin>tls,l，如图4(b）所示，射线没有必要进入边界框.如果tmin<tls,l，射线需进入边界框，然后执行进一步的操作.此外，Isvis,m的判断方法与Itvis,l类似，Istvis,mn和Itsvis,lm的判断方法与Itvis,nl类似.
本文编号：3391375
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