基于三角面元的复杂目标FDTD网格生成及RCS计算

作     者：齐小飞 

作者单位：西安电子科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：郭立新

授予年度：2011年

学科分类：080904[工学-电磁场与微波技术] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 

主      题：时域有限差分方法 三角面元 复杂目标 电磁散射 

摘      要：针对三维复杂目标利用时域有限差分法（FDTD）进行电磁数值计算中遇到的Yee元胞建模的难题,本文实现了一种将三角面元模型转换为Yee元胞模型的方法。该方法的实质是判断Yee元胞的中心点是否在目标模型的内部或表面,根据判断后输出的结果计算了三维复杂目标的雷达散射截面,结果表明该方法可以正确且快速的实现时域有限差分法的自动网格剖分。同时利用OpenGL技术编程实现了剖分模型的可视化,有效的提高了时域有限差分法的电磁仿真系统预处理的能力。论文的主要工作如下: 1、基于FDTD方法的基本原理,详细描述了电磁散射问题中FDTD方法的各种基本技术,包括差分迭代公式、数值稳定性条件和数值色散现象、吸收边界条件和总场/散射场边界条件设置方式,以及近—远场外推边界,并针对具体的问题给出了相应的数值算例对理论进行了验证。 2、根据三角面元数据模型,实现了一种新的FDTD网格自动生成技术。针对三维具体模型,实现了一种基于3DS MAX的FDTD建模方法,该法可实现FDTD的快速、准确、可视化建模。 3、对转换得到的Yee元胞数据利用第三方图形库软件OpenGL实现了三维复杂目标的可视化显示,这样有效地提高了时域有限差分法的电磁仿真系统预处理的能力。 4、基于三角面元剖分数据转换得到的Yee网格数据,利用FDTD算法数值计算了三维复杂目标的雷达散射截面,并且和其他算法的结果进行了对比,具有很好的一致性。