[發(fā)明專利]被動毫米波成像模擬中多層亮溫追蹤的快速計算方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710947756.0
• 申請日: 2017-10-12
• 公開（公告）號: CN107728113B
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 尹川;耿友林;潘玉劍;金華燕;張忠海
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州電子科技大學(xué)
• 主分類號: G01S7/02
• 分類號: G01S7/02;G06F30/23
• 代理公司: 北京華仲龍騰專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11548
• 代理人: 李靜

1.被動毫米波成像模擬中多層亮溫追蹤的快速計算方法，其特征在于，其包括以下步驟：

第一步：利用網(wǎng)格生成器建立球體幾何模型，并進行表面三角形網(wǎng)格剖分，之后導(dǎo)出幾何體的網(wǎng)格單元信息，包括節(jié)點坐標信息文件和單元節(jié)點信息文件；

第二步：形成三角形的面-點關(guān)聯(lián)矩陣：利用剖分信息，根據(jù)幾何體表面三角形剖分公共邊和非公共邊快速生成方法生成該模型的點、線、面、體之間的關(guān)系矩陣；

第三步：利用粗糙面雙站散射系數(shù)計算方法計算特定粗糙度參數(shù)下的雙站散射系數(shù)矩陣，觀察該粗糙面的雙站散射系數(shù)分布情況，分析其分布特點；

第四步：根據(jù)計算需求設(shè)定門限值，即確定子層射線增密的范圍；

第五步：確定增密范圍后，為保證增密后的射線亦為均勻發(fā)射，根據(jù)射線增密算法將范圍內(nèi)的三角形網(wǎng)格繼續(xù)剖分，如需一層加密，則進行一次剖分，如需二層加密，則在一次剖分的基礎(chǔ)上繼續(xù)進行二次剖分，直至滿足加速要求；

第六步：將計算好的雙站散射系數(shù)矩陣代入多層亮溫追蹤法的計算中進行運算，最終得到適合多層亮溫追蹤法的快速算法；

增密算法具體為：

①初始的已有數(shù)據(jù)為待增密三角形三個頂點的編號及其頂點坐標，首先假設(shè)需要增密N層，在三角形的兩條邊上的頂點個數(shù)為n，則n＝2^N+1；

②以矩陣a(3，n)和矩陣b(3，n)表示三角形兩條邊上的頂點坐標，兩個矩陣都是3行n列，行數(shù)代表其每個點的坐標，列數(shù)為其點的個數(shù)，其中a(1，1)、a(2，1)、a(3，1)為A點坐標，由于兩條邊以A點為交點，因此b(1，1)、b(2，1)、b(3，1)也同樣為A點坐標；

③得到兩條邊上的頂點坐標，即給a，b兩個矩陣各個元素賦值，其計算公式如式(1).

同理得到矩陣b中各元素的值；

④得到每一層橫邊上的點坐標，因為每一層橫邊上的兩端的點坐標已經(jīng)在上一步得到，即為矩陣a和矩陣b的值，因此根據(jù)第③步中的公式計算而得；

⑤將所有得到的頂點進行重新排序及編號，如果增密層數(shù)為N層，頂點總數(shù)用NZ表示，則此時建立一個新矩陣c(3，NZ)以表示所有頂點的坐標；

⑥計算所有三角形內(nèi)射線的方向向量：每三個頂點編號組成一個三角形，每個三角形的中心點即為子層的每條射線的方向向量；

⑦增密層數(shù)為N層，用NZI表示增密后單個三角形內(nèi)的射線總數(shù)，其數(shù)量為4^N條，因此建立矩陣d(3，NZI)來表示單個三角形內(nèi)的NZI條射線向量坐標；

⑧設(shè)定四個中間計數(shù)變量，sum、sum1、sum2、s；增密算法共有五重循環(huán)，變量分別以t、j、m、p、q表示；

外層循環(huán)：

sum＝sum+t-1；

sum1＝sum1+t-2；

sum2＝sum2+t(t＝1，2，...，n-1)；

內(nèi)層由三個條件組成，分別是

1.當m-j＝1q-j＝tq-m＝t+1時，s＝s+1

2.當m-j＝tq-j＝t+1q-m＝1時，s＝s+1

3.當m-j＝1q-j＝t+1q-m＝tj≠sum2時，s＝s+1

當滿足上面三個條件中任意一個時，

上式中(j＝sum…sum1)，(m＝sum+1…sum1)，(q＝sum+2…sum1)；

根據(jù)⑧的計算方法，即得到三角形內(nèi)增密后的所有射線向量坐標矩陣；

⑨得到坐標矩陣后，計算該粗糙面的反射率，繼而得到其輻射亮溫分布。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的被動毫米波成像模擬中多層亮溫追蹤的快速計算方法，其特征在于：子層射線的發(fā)射方法是，首先對單位球面上進行三角形面剖分，之后計算每個三角形的中心點坐標，將該中心點坐標作為子層射線的方向向量坐標。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的被動毫米波成像模擬中多層亮溫追蹤的快速計算方法，其特征在于：子層射線增密方法，首先計算并分析該粗糙面的雙站散射系數(shù)分布情況，根據(jù)其分布特點確定增密范圍后進行增密，以確保最大程度提高子層射線的利用效率。