一種聲波照射隨機(jī)起伏界面時的遮擋面元快速搜索方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于水下目標(biāo)聲散射領(lǐng)域，具體涉及的是一種數(shù)值計(jì)算隨機(jī)起伏界面的散 射聲場時，搜索未被聲波照射到的遮擋面元的聲波照射隨機(jī)起伏界面時的遮擋面元快速搜 索方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在利用物理聲學(xué)方法預(yù)估起伏界面或及其附近目標(biāo)的散射聲場時，需要對面元劃 分后的起伏界面模型進(jìn)行遮擋面元的搜索，進(jìn)而剔除掉被遮擋的面元。傳統(tǒng)的方法是進(jìn)行 遍歷搜索，判斷每一個面元之間是否相互遮擋，因此計(jì)算量較大。在電磁散射領(lǐng)域也采用了 一些遮擋面元快速搜索的方法，如拓?fù)溘欅E方法（楊濤，陳玉林，飛機(jī)發(fā)動機(jī)復(fù)雜腔體遮擋 算法研宄，雷達(dá)科學(xué)與技術(shù)，2013,第11卷第2期）、面元分組方法（姬金祖，劉站合，基于面 元分組的電磁遮擋算法及其優(yōu)化，北京航空航天大學(xué)學(xué)報，2009,第35卷第4期）等。以上 方法都是針對規(guī)則幾何體目標(biāo)而提出的快速搜索方法，本發(fā)明針對隨機(jī)起伏界面的面元遮 擋問題，發(fā)明了一種聲波照射隨機(jī)起伏界面時的遮擋面元快速搜索方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于提供一種解決現(xiàn)有技術(shù)搜索過程計(jì)算量大、計(jì)算時間過長的問 題的聲波照射隨機(jī)起伏界面時的遮擋面元快速搜索方法。
[0004] 本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：
[0005] (1)導(dǎo)入已進(jìn)行三角面元劃分的隨機(jī)起伏界面的N個面元節(jié)點(diǎn)信息、面元中心點(diǎn) 信息以及聲源位置信息；
[0006] (2)求取所有面元中心點(diǎn)三維坐標(biāo)中z分量的最大值Zmax，得到z = Zmax平面；
[0007] (3)對于第η個面元，連接聲源與其中心點(diǎn)，求得連線與z = Zmax平面的交點(diǎn) (X'，y'，Zmax)，所求交點(diǎn)在xoy平面的投影點(diǎn)為（X'，y'），第η個面元中心點(diǎn)在xoy平面的投 影點(diǎn)為（x n，yn);
[0008] (4)如果 X' < xn，令 X' * = X' - Δ 1，χη* = χη+Δ 1 ;如果 X' > χη，令 X' * = X' +Δ 1， Xn* = Χη_Δ 1 ;如果 y' 彡 yn，令 y' * = y' -Δ l，yn* = yn+A 1 ;如果 y' > yn，令 y' * = y' +Δ 1， yn* = yn_△ 1，其中△ I為面元邊長，在x〇y平面上得到頂點(diǎn)分別為（x' *，y' *)、（χη*，y' *)、 (xn*，yn*)、（X，*，yn*)的長方形區(qū)域；
[0009] (5)隨機(jī)起伏界面中面元中心點(diǎn)在xoy平面上投影點(diǎn)為（X，y),取所有投影點(diǎn)滿足 X e [χ'*，χη*]且y e [y'*，yn*]條件所對應(yīng)的面元，得到與步驟（4)中求得的長方形區(qū)域 對應(yīng)的M個面元；
[0010] (6)對于步驟（5)中的M個面元中的第m個面元，求其所在平面與步驟（3)中聲源 與第η個面元中心點(diǎn)連線的交點(diǎn)P，求得
[0011]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種聲波照射隨機(jī)起伏界面時的遮擋面元快速搜索方法，其特征在于： (1) 導(dǎo)入已進(jìn)行三角面元劃分的隨機(jī)起伏界面的N個面元節(jié)點(diǎn)信息、面元中心點(diǎn)信息 以及聲源位置信息； (2) 求取所有面元中心點(diǎn)三維坐標(biāo)中z分量的最大值Zmax，得到z = Zmax平面； (3) 對于第η個面元，連接聲源與其中心點(diǎn)，求得連線與z = Zmax平面的交點(diǎn) (X'，y'，Zmax)，所求交點(diǎn)在xoy平面的投影點(diǎn)為（X'，y'），第η個面元中心點(diǎn)在xoy平面的投 影點(diǎn)為（x n，yn); ⑷如果 X' 彡 xn，令 X' * = X' - Δ 1，χη* = χη+Δ 1 ;如果 X' > χη，令 X' * = X' + Δ 1，χη* =Χη_Δ I ;如果 y' 彡 yn，令 y' * = y' - Δ 1，yn* = yn+A I ;如果 y' > yn，令 y' * = y' + Δ 1， yn* = yn_△ 1，其中△ I為面元邊長，在x〇y平面上得到頂點(diǎn)分別為（x' *，y' *)、（χη*，y' *)、 (xn*，yn*)、（X，*，yn*)的長方形區(qū)域； (5) 隨機(jī)起伏界面中面元中心點(diǎn)在xoy平面上投影點(diǎn)為（x，y),取所有投影點(diǎn)滿足 X e [x'*，xn*]且y e [y'*，yn*]條件所對應(yīng)的面元，得到與步驟（4)中求得的長方形區(qū)域 對應(yīng)的M個面元； (6) 對于步驟（5)中的M個面元中的第m個面元，求其所在平面與步驟（3)中聲源與第 η個面元中心點(diǎn)連線的交點(diǎn)P，求得β i
其中A (i = 1，2, 3, r4= r D為第m個面元的第i個頂點(diǎn)位置矢量，rp為交點(diǎn)P的位置 矢量，Vm為第m個面元的法向矢量，β i為求得的判斷參數(shù)，如果所有的β i>0,則第η個 面元被第m個面元遮擋，反之未被第m個面元遮擋； (7) 重復(fù)步驟（6)，判斷第η個面元與全部M個面元的遮擋關(guān)系，如果均未被遮擋，則保 留第η個面元，反之刪除第η個面元； (8) 重復(fù)步驟（3)~步驟（7)，起伏界面的N個面元中所有保留下來的面元即為入射聲 波照亮的面元，刪除的面元即為被遮擋的面元。
【專利摘要】本發(fā)明屬于水下目標(biāo)聲散射領(lǐng)域，具體涉及的是一種數(shù)值計(jì)算隨機(jī)起伏界面的散射聲場時，搜索未被聲波照射到的遮擋面元的聲波照射隨機(jī)起伏界面時的遮擋面元快速搜索方法。本發(fā)明包括：導(dǎo)入已進(jìn)行三角面元劃分的隨機(jī)起伏界面的N個面元節(jié)點(diǎn)信息、面元中心點(diǎn)信息以及聲源位置信息；求取所有面元中心點(diǎn)三維坐標(biāo)中z分量的最大值Zmax，得到z＝Zmax平面等。本發(fā)明由于判斷面元是否被遮擋時的搜索區(qū)域減小，減小了計(jì)算量，提高了遮擋面元的搜索效率；適用于隨機(jī)起伏界面的遮擋問題，且起伏界面面積越大，計(jì)算效率提高的越明顯；只利用了空間幾何中點(diǎn)、線、面的有關(guān)計(jì)算，沒有復(fù)雜的處理算法，易于程序?qū)崿F(xiàn)。
【IPC分類】G06T7-00, G01S15-88
【公開號】CN104766311
【申請?zhí)枴緾N201510140918
【發(fā)明人】陳文劍, 孫輝
【申請人】哈爾濱工程大學(xué)
【公開日】2015年7月8日
【申請日】2015年3月27日