CN114067089B - 基于支撑点拟合的复杂曲线电磁波矢量动态显示方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于支撑点拟合的复杂曲线电磁波矢量动态显示方法,包括以下子步骤:S1.从nastran网格文件中读取复杂曲线模型的点列表[P]N和点连接列表形成线元列表[Seg]M;S2.基于支撑点拟合,得到空间三维立体曲线的拟合函数;S3.根据用户设置的曲线采样点数Sn+1对复杂曲线模型进行均匀采样;S4.计算曲线在每个采样点Pi(xi,yi,zi)上的单位切向矢量然后计算与ti互为垂直的两正交单位向量与S5.构建一张维度为Sn+1×18的数据表格 作为电磁波动态显示的数据结构格式;S6.根据数据表格实现复杂曲线电磁波矢量动态显示。本发明考虑了正交场之间的耦合情况,并能够将电磁波的波动耦合动态地进行显示。
Description
技术领域
本发明涉及电磁波领域,特别是涉及一种基于支撑点拟合的复杂曲线电磁波矢量动态显示方法。
背景技术
在电磁波领域,为了对电磁波进行有效的观测,常常需要对曲线电磁波矢量进行可视化处理,传统的场矢量可视化只考虑了单一方向矢量场的情形,并没有考虑正交场之间的耦合情况;无法动态的将电磁波的波动耦合动态地进行显示;目前没有适合于电磁波动态显示的数据结构格式,这就给负载曲线的电磁波动态显示带来了诸多不便。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种基于支撑点拟合的复杂曲线电磁波矢量动态显示方法,考虑了正交场之间的耦合情况,并能够将电磁波的波动耦合动态地进行显示。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:基于支撑点拟合的复杂曲线电磁波矢量动态显示方法,包括以下步骤:
S1.从nastran网格文件中读取复杂曲线模型的点列表[P]N和点连接列表形成线元列表[Seg]M;其中,N为点数,M为线元数;
S2.基于支撑点拟合,得到空间三维立体曲线的拟合函数;
S3.根据用户设置的曲线采样点数Sn+1对复杂曲线模型进行均匀采样;
进一步地,所述步骤S2包括:
S201.遍历线元列表[Seg]M,收集列表[Seg[1].start,Seg[2].start,…,Seg[M].start,Seg[M].end],总共M+1个点形成复杂曲线的支撑点,并记为[Ps]M+1,其中每个线元由两端点start和end连接的线段表示,start表示线元的起点坐标,end表示终点坐标;
S202.采用三阶样条拟合算法对[Ps]M+1进行拟合,得到空间三维立体曲线的拟合函数为:
其中,s1=0,
进一步地,所述步骤S3中,得到采样参数间隔Δs=sM+1/Sn,得到的均匀采样点坐标列表为其中i=1,2,…,Sn+1,xi=x(s1+Δs·(i-1)),yi=y(s1+Δs·(i-1)),zi=z(s1+Δs·(i-1))。
进一步地,所述步骤S4包括:
5)结束并返回ni和bi结果。
进一步地,所述步骤S5包括:
其中,|·|是复数幅度函数,而Angle是复数的辐角函数,返回数据的单位为度;
进一步地,所述步骤S6包括:
S601.设定电磁波初始显示相位Phs0=0,由用户根据动态刷新速度设定电磁波相位步进Pstep,由慢到快到非常快依次设定为k1、k2、k3、k4、k5、k6六档;初始化maxAc=0;
其中,α为箭头长度显示调整参数,设置为D1、D2、D3、D4、D5、D6档;分别用户设置箭头相对模型的不同的显示比例;Δs为数据收集与整理流程步骤四的参数采样间隔参数;
S607.在i=1,2…,Sn+1时,循环执行步骤S603~步骤S606,绘制Phs0相位下的所有箭头;
S608.等待100ms,将Phs0+Pstep赋值给Phs0;
S609.循环步骤S303~步骤S308,直到用户停止电磁波矢量动态绘制为止,结束绘制过程。
式中,RAD=π/180,j=sqrt(-1);
A4、在i=1,2,…,Sn+1时,循环执行步骤A1~A3,循环结束后输出maxAc。
本发明的有益效果是:1、电磁波沿复杂曲线上的任意点的电磁场变化都是两正交极化场的合成,本申请相比传统的标量电磁场的可视化更能揭示电磁场沿复杂曲线的场的分解合成现象,通过箭头方向显示了电磁波的极化方向,通过箭头的长度信息显示了电磁波能量的变化情况,可以看到不同极化方向上电磁波的能量耦合情况,这种可视化方式更接近电磁波耦合的本质;为复杂曲线上耦合电磁场的可视化提供了技术手段和方法。
2、本申请的可视化方法能够显示不同时刻下沿复杂曲线上的电磁波动态分布情况,可以方便天线布局工程师从可视化中得到复杂曲面表面上某条关心曲线上的电磁场的变化情况,为天线孔径的位置和方向优化设计提供手段和方法。
附图说明
图1为本发明的方法流程图;
图2为ni与垂直的两正交单位向量bi与ti的示意图;
图3为实施例中Phs0=30时的效果示意图;
图4为实施例中Phs0=31时的效果示意图;
图5为实施例中Phs0=32时的效果示意图;
图6为实施例中Phs0=33时的效果示意图。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案,但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图1所示,基于支撑点拟合的复杂曲线电磁波矢量动态显示方法,包括以下步骤:
S1.从nastran网格文件中读取复杂曲线模型的点列表[P]N和点连接列表形成线元列表[Seg]M;其中,N为点数,M为线元数;
S2.基于支撑点拟合,得到空间三维立体曲线的拟合函数;
S3.根据用户设置的曲线采样点数Sn+1对复杂曲线模型进行均匀采样;
进一步地,所述步骤S2包括:
S201.遍历线元列表[Seg]M,收集列表[Seg[1].start,Seg[2].start,…,Seg[M].start,Seg[M].end],总共M+1个点形成复杂曲线的支撑点,并记为[Ps]M+1,其中每个线元由两端点start和end连接的线段表示,start表示线元的起点坐标,end表示终点坐标;
S202.采用三阶样条拟合算法对[Ps]M+1进行拟合,得到空间三维立体曲线的拟合函数为:
其中,s1=0,
进一步地,所述步骤S3中,得到采样参数间隔Δs=sM+1/Sn,得到的均匀采样点坐标列表为[Pi(xi,yi,zi)]Sn+1,其中i=1,2,…,Sn+1,xi=x(s1+Δs·(i-1)),yi=y(s1+Δs·(i-1)),zi=z(s1+Δs·(i-1))。
进一步地,所述步骤S4包括:
5)结束并返回ni和bi结果。
进一步地,所述步骤S5包括:
其中,|·|是复数幅度函数,而Angle是复数的辐角函数,返回数据的单位为度;
进一步地,所述步骤S6包括:
S601.设定电磁波初始显示相位Phs0=0,由用户根据动态刷新速度设定电磁波相位步进Pstep,由慢到快到非常快依次设定为k1、k2、k3、k4、k5、k6(例如0.01,0.1,1,3,5,10)六档;初始化maxAc=0;
其中,α为箭头长度显示调整参数,设置为D1、D2、D3、D4、D5、D6(例如0.1,0.2,0.5,1,1.3,2)档;分别用户设置箭头相对模型的不同的显示比例;Δs为数据收集与整理流程步骤四的参数采样间隔参数;
S607.在i=1,2…,Sn+1时,循环执行步骤S603~步骤S606,绘制Phs0相位下的所有箭头;
S608.等待100ms,将Phs0+Pstep赋值给Phs0;
S609.循环步骤S303~步骤S308,直到用户停止电磁波矢量动态绘制为止,结束绘制过程。
式中,RAD=π/180,j=sqrt(-1);
A4、在i=1,2,…,Sn+1时,循环执行步骤A1~A3,循环结束后输出max(Ac)。
在本申请的实施例中,利用均匀平面电磁波在抛物线上感应TM电磁波在各个显示相位上的箭头状态实例来阐述该方法的实际效果如图3~6所示,其中图3为Phs0=30时的效果示意图,图4为Phs0=31时的效果示意图,图5为Phs0=32时的效果示意图,图6为Phs0=33时的效果示意图。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (6)
1.基于支撑点拟合的复杂曲线电磁波矢量动态显示方法,其特征在于:包括以下步骤:
S1.从nastran网格文件中读取复杂曲线模型的点列表[P]N和点连接列表形成线元列表[Seg]M;其中,N为点数,M为线元数;
S2.基于支撑点拟合,得到空间三维立体曲线的拟合函数;
所述步骤S2包括:
S201.遍历线元列表[Seg]M,收集列表[Seg[1].start,Seg[2].start,…,Seg[M].start,Seg[M].end],总共M+1个点形成复杂曲线的支撑点,并记为[Ps]M+1,其中每个线元由两端点start和end连接的线段表示,start表示线元的起点坐标,end表示终点坐标;
S202.采用三阶样条拟合算法对[Ps]M+1进行拟合,得到空间三维立体曲线的拟合函数为:
其中,s1=0,
S3.根据用户设置的曲线采样点数Sn+1对复杂曲线模型进行均匀采样;
5.根据权利要求1所述的基于支撑点拟合的复杂曲线电磁波矢量动态显示方法,其特征在于:所述步骤S6包括:
S601.设定电磁波初始显示相位Phs0=0,由用户根据动态刷新速度设定电磁波相位步进Pstep,由慢到快到非常快依次设定为k1、k2、k3、k4、k5、k6六档;初始化maxAc=0;
其中,α为箭头长度显示调整参数,设置为D1、D2、D3、D4、D5、D6档;分别用户设置箭头相对模型的不同的显示比例;Δs为数据收集与整理流程步骤四的参数采样间隔参数;
S607.在i=1,2…,Sn+1时,循环执行步骤S603~步骤S606,绘制Phs0相位下的所有箭头;
S608.等待100ms,将Phs0+Pstep赋值给Phs0;
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