NURBS曲面在电大尺寸RCS计算应用中的改进

NURBS曲面建模技术的应用是电磁散射计算中的重要研究内容.基于NURBS控制网格的剖分和规划处理,简并相似的计算,提出一种将基于NURBS建模的曲面转化为分段Bez-ier面片的高效算法,简化了该过程的复杂度和计算量.结果表明该算法保持了良好的通用性和准确性,且曲面次数越高,控制顶点越多,在计算量上的优势越明显.     

一种基于NURBS曲面控制的多分辨率自由变形算法

提出一种针对非均匀有理B样条（NURBS）曲面的自由变形算法,将Loop细分技术引入到NURBS曲面的自由变形中,并提出了通过细分层次控制进行精确多分辨率变形的方法。算法首先根据模型的结构特征确定初始控制顶点,然后对逐步细分的控制曲面片建立局部坐标系,计算每层细分生成的曲面控制点局部坐标,最后根据变形偏移量重新计算各细分层次下网格点新做标,进而实现多分辨率变形。通过虚拟环境中小麦叶折断变形实验,验证了所提算法可以应用于由NURBS曲面表示的作物模型的变形操作,在到达某一细分层次时,若控制点数小于某一阈值且自由变形时间增加较小,可以使该例中自由变形具有良好的精确性和实时性。     

NURBS自由曲面在光机设计和分析中的应用

针对光学曲面要求面形描述能力和拟合精度高以及光线追迹速度快的要求,研究了NURBS作为自由曲面的拟合、坐标空间转换和光线追迹算法。首先使用多分辨率B样条拟合方法浅度非球面,深度非球面和Peaks自由曲面进行NURBS拟合,RMS误差均小于10 nm,表现出很好的适应性。其次研究了NURBS曲面的参数空间到坐标空间的转化算法,与传统曲面求导方法相比,速度提高了3倍以上。在提出合理迭代初值计算方法的基础上,将计算每个曲面点的时间缩短至0.3 ms。最后通过NURBS曲面在自由曲面头盔系统的光机分析中和CODEV用户自定义曲面中的成功运用,证明了NURBS曲面能很好地满足光机设计、分析和加工的要求。     

任意形状电大散射体附近天线受扰方向图的快速分析

该文采用基于非均匀有理B样条曲面(NURBS)建模的物理光学方法结合矩量法(MoM-PO)分析任意形状电大散射体附近天线的受扰方向图。采用插值驻相点技术加快了方向图的计算速度。文章推导了基于有理贝齐尔曲面的物理光学散射场计算公式,采用驻相法(SPM)计算有理贝齐尔曲面上的物理光学感应电流积分从而得到物理光学散射场,并利用物理光学散射场迭代矩量法区域的电压矩阵。通过与传统平面片建模的物理光学方法的计算结果对比,说明该文方法的有效性和计算速度快的优点。     

基于NURBS曲面的水稻叶形态建模

讨论了对水稻叶进行形态建模可采用的方法，介绍了一种基于NURBS曲面的水稻叶形态建模的方法，叙述了控制点的计算过程。利用NURBS在形状定义和设计方面的优点，可以根据实际情况灵活方便地对根据模型建立的叶片进行调整。本模型通过Open Inventor Java实现绘制渲染，效果良好。     

基于NURBS曲面的雷达散射截面物理光学算法研究

本文实现了一种使用物理光学（PO）计算雷达散射截面的算法。目标模型用非均匀有理B样条（NURBS）曲面建立,并使用等参数等弦长方法剖分为N个四边形面元。在剖分面元上,使用Gordon方法将物理光学积分转化为闭合区域线积分。整个算法在在保持计算精度的前提下有较高的计算速度。     

船体外板曲线曲面拟合研究

在船体外板的制造业中,由于各种船体的外表面大都是由复杂的不可展空间曲面构成,把钢板加工成符合船体制造的外板曲面非常复杂。在此基于NURBS样条曲面的特点,采用NURBS三次样条插值函数方法,经过对曲线曲面拟合方法建立相应的船体外板型值表,以某船厂船体外板为例,通过Auto CAD软件,进行了曲线、曲面的拟合,得到了符合船板制造的拟合外板曲面。     

基于NURBS的三维人体曲面构建与拼接

通过特征点将人体划分为若干曲面，并采用NURBS的方法来构建曲面，最后通过遍历链表的方法进行曲面的拼接，降低了计算总量，并为后期曲面变形提供了良好的操作可能。     

曲面双层带通频率选择表面天线罩设计

针对复杂曲面外形严重影响频率选择表面（ FSS)天线罩传输特性的问题,提出了一种基于表面寻迹技术的曲面FSS天线罩设计方法。首先通过平面网格剖分对曲面进行拟合及表征,然后采用表面寻迹算法对FSS阵列的排布位置进行计算,最后将平面FSS结构投影于曲面外形,从而提高了曲面FSS阵列的排布及建模精度。采用该方法完成了某K频段A夹层曲面FSS天线罩的设计及测试,结果表明该曲面FSS罩的传输特性与平面FSS基本一致,且对天线辐射方向图影响较小,有效消除了复杂曲面外形对天线罩传输特性的影响。     

基于NURBS建模技术的迭代MoM-PO方法分析 电大尺寸平台天线方向图

本文采用基于非均匀有理B样条(NURBS,Non-Uniform Rational Bezier Spline)曲面建模技术的物理光学方法结合矩量法(Method of Moments-Physical Optics)分析位于电大尺寸平台附近天线的辐射方向图.文章推导了基于有理贝齐尔曲面的物理光学散射场计算公式.采用驻相法计算有理贝齐尔曲面上的物理光学感应电流积分.利用物理光学散射场迭代矩量法区域的电压矩阵.通过与传统平面片建模的物理光学方法的计算结果对比,说明本文方法的有效性和优点.     

基于NURBS曲面的目标电磁散射物理光学分析

随着计算机辅助设计与制造（CAD／CAM）技术的发展，非均匀有理B样条（NURBS）曲面被广泛应用于各种复杂物体（如：飞机、坦克、舰艇等）的设计与制造中。本文利用物理光学（PO）法，分析了由NURBS曲面构造的目标的雷达截面（RCS）．通过对NACA3317型机翼的计算机模拟，说明了本文的方法是有效的．     

NURBS曲面RCS的物理光学法混合计算

基于近似驻相法和直接积分法,在利用物理光学法(PO)计算NURBS曲面的雷达散射截面(RCS)的问题中提出一种混合积分法.这种方法既保持积分精度,又提高了计算速度.此外,归纳了七种不适合用一般驻相法处理的剖分面元.同时验证了计算中采用NURBS面元剖分对于提高目标RCS计算精度的作用.     

雷达散射截面预估的可视化技术

ＲＣＳ计算的可视化技术是高频ＲＣＳ预估方法与计算机图形学相结合的方法，以非均匀有理Ｂ样条函数的构造自由曲面，以计算机硬件自动处理目标遮挡面，并自动提取计算所需的几何信息。本文给出ＰＯ方法和可视化方法结合的一些结果。     

Shape Reconstruction of Three-Dimensional Conducting Curved Plates Using Physical Optics, NURBS Modeling, and Genetic Algorithm

A microwave inverse scattering problem including a method for shape reconstruction of three-dimensional electrically large conducting patches with simple geometries using genetic algorithm is presented. Unknown shape reconstruction algorithm starts from the knowledge of the simulated radar cross-section (RCS) data through back-scattering far-field computation using physical optics approximation. The forward problem involves the computation of the multiple-frequency and multiple-direction RCS of three-dimensional large conducting patches modeled by nonuniform rational B-spline (NURBS) surfaces. The control points of NURBS are the geometrical parameters, which are optimized for the shape reconstruction procedure. The extended stationary phase method and critical cases, which occur in physical optics computations in the forward problem, are also discussed. Noise effect and the influence of increment in the number of control points of a NURBS over the inversion algorithm are investigated as well. Numerical results are presented to verify the operation of the proposed algorithm.     

基于裁剪造型的等几何分析方法求解波导本征值问题

等几何分析方法使得几何模型和分析模型能够用NURBS统一表达,避免了模型转换过程,但由于其分析域是由张量积面片构成,很难处理截面形式复杂的多联通域问题。裁剪造型等几何分析方法通过背景曲面和裁剪曲线将复杂带孔结构作为一个被NURBS曲线裁剪后的参数区域直接映射而成,只需要一个参数空间就可以表示任意复杂的拓扑结构,该方法既保留了传统等几何分析方法的优点,又实现了对复杂多孔结构的处理。本文将裁剪造型的等几何分析方法扩展到TE波的波导本征值问题,对复杂多孔结构的截止波数进行有效求解,并通过相应的数值算例验证方法的有效性和高精度性。     

复杂平面多孔模型的等几何分析

基于NURBS的等几何分析法在模型设计和分析阶段使用相同的几何描述,具有诸多优点。但由于NURBS曲面的局限性,使得其无法有效对多孔模型进行建模和分析。为解决上述问题,文中采用一种模型分片-拼接的方法,在对多孔模型建模过程中采用手工划分和自动划分两种方式把模型分割成若干个容易用NURBS表达的曲面片;然后在分析过程中将上述曲面片进行拼接和控制点自动编号,在保证整体C₀连续的情况下,实现了多孔模型的建模和等几何分析。将分析结果与ANSYS所得结果对比可知两种方法的结果相近,证明了新方法的有效性。     

Application of physical optics to the RCS computation of bodiesmodeled with NURBS surfaces

The paper presents a method for the computation of the monostatic radar cross section (RCS) of electrically large conducting objects modeled by nonuniform rational B-spline (NURBS) surfaces using the physical optic (PO) technique. The NURBS surfaces are expanded in terms of rational Bezier patches by applying the Cox-De Boor transform algorithm. This transformation is justified because Bezier patches are numerically more stable than NURBS surfaces. The PO integral is evaluated over the parametric space of the Bezier surfaces using asymptotic integration. The scattering field contribution of each Bezier patch is expressed in terms of its geometric parameters. Excellent agreement with PO predictions is obtained. The method is quite efficient because it makes use of a small number of patches to model complex bodies, so it requires very little memory and computing time