[發明專利]一種基于閃電最短路徑空間幾何拓撲原理的雷電分區方法

有效

• 申請號: 201711184951.9
• 申請日: 2017-11-23
• 公開（公告）號: CN108052702B
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發明（設計）人: 王萬富;陳奇平
• 申請（專利權）人: 上海無線電設備研究所
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F30/20
• 代理公司: 上海信好專利代理事務所(普通合伙) 31249
• 代理人: 朱成之

1.一種基于閃電最短路徑空間幾何拓撲原理的雷電分區方法，其特征在于，包含以下步驟：

S1、將目標CAD模型劃分成網格模型；

S2、讀取目標網格模型文件，并構建網絡節點的數據矩陣；

S3、建立目標表面網格節點相切雷擊球體的中心點坐標數據矩陣，構建雷擊球體并計算雷擊附著點的拓撲特征；

S4、根據步驟S3的結果判斷和計算飛機目標表面的雷擊接觸點的雷擊概率特性；

S5、重復執行步驟S3～S4以計算并統計所有雷擊球體半徑下的同一雷擊接觸點的雷擊概率，得到飛機目標的雷擊附著點分布結果；

所述的步驟S3具體包含：

S31、以目標網格節點V_m作為計算起始點，建立一個以R為半徑的雷擊球體，半徑R的選取式為：

R＝a×I^b (1)

式中，a是1-20范圍內的系數，b是0.2-1范圍內的系數，系數值取決于向下閃電負極先導的模型；I為閃電峰值電流；

S32、計算雷擊球體中心到目標表面節點V_k的距離R_k-m-0：

式中，目標表面節點V_k坐標為A_k(x_k,y_k,z_k)；V_m的坐標為A_m(x_m,y_m,z_m)；與節點V_m相切的雷擊球體B_m網格模型中心點坐標為B_m-0(x_m-0,y_m-o,z_m-0)；

S33、根據步驟S32對整個目標網格模型中的節點進行計算，得到一組雷擊球體B_m中心到目標表面的距離數據矩陣，判斷出雷擊球體中心到目標表面的最短距離；

當k＝m時，R_k-m-0＝R，當距離數據矩陣中有數據小于R，說明在該目標節點處，雷擊球體與目標其他部位存在交疊，說明該節點位置不會受到雷擊附著，將此節點處對應的雷擊球體中心位置賦值為0；當距離數據矩陣中最小數據為r時，并且此時雷擊球體中心與球體和目標表面的相切點在節點V_m所在六面角組合面元的切線方向，說明該組數據有效，記錄此時的雷擊球體中心點坐標，并將此位置賦值為1；

S34、重復步驟S32、S33，依次計算目標網絡模型中各節點處相切的球體中心到目標表面的最短距離，判斷該處的球體是否與目標其他位置存在交疊，當達到步驟S33中的有效數據條件時，記錄此時的雷擊球體中心點坐標，建立雷擊外部包絡網絡，即目標網格節點相切雷擊球體的中心點坐標數據矩陣；

S35、得到雷擊附著點的拓撲數據結構，即雷電外部三角網格數據：

B_m-0＝A_m+R×N_m (3)

式中：N_m為目標網格節點V_m的歸一化法線矢量坐標。