[发明专利]被动毫米波成像模拟中多层亮温追踪的快速计算方法

权利要求书

1.被动毫米波成像模拟中多层亮温追踪的快速计算方法，其特征在于，其包括以下步骤：

第一步：利用网格生成器建立球体几何模型，并进行表面三角形网格剖分，之后导出几何体的网格单元信息，包括节点坐标信息文件和单元节点信息文件；

第二步：形成三角形的面-点关联矩阵：利用剖分信息，根据几何体表面三角形剖分公共边和非公共边快速生成方法生成该模型的点、线、面、体之间的关系矩阵；

第三步：利用粗糙面双站散射系数计算方法计算特定粗糙度参数下的双站散射系数矩阵，观察该粗糙面的双站散射系数分布情况，分析其分布特点；

第四步：根据计算需求设定门限值，即确定子层射线增密的范围；

第五步：确定增密范围后，为保证增密后的射线亦为均匀发射，根据射线增密算法将范围内的三角形网格继续剖分，如需一层加密，则进行一次剖分，如需二层加密，则在一次剖分的基础上继续进行二次剖分，直至满足加速要求；

第六步：将计算好的双站散射系数矩阵代入多层亮温追踪法的计算中进行运算，最终得到适合多层亮温追踪法的快速算法；

增密算法具体为：

①初始的已有数据为待增密三角形三个顶点的编号及其顶点坐标，首先假设需要增密N层，在三角形的两条边上的顶点个数为n，则n＝2^N+1；

②以矩阵a(3，n)和矩阵b(3，n)表示三角形两条边上的顶点坐标，两个矩阵都是3行n列，行数代表其每个点的坐标，列数为其点的个数，其中a(1，1)、a(2，1)、a(3，1)为A点坐标，由于两条边以A点为交点，因此b(1，1)、b(2，1)、b(3，1)也同样为A点坐标；

③得到两条边上的顶点坐标，即给a，b两个矩阵各个元素赋值，其计算公式如式(1).

同理得到矩阵b中各元素的值；

④得到每一层横边上的点坐标，因为每一层横边上的两端的点坐标已经在上一步得到，即为矩阵a和矩阵b的值，因此根据第③步中的公式计算而得；

⑤将所有得到的顶点进行重新排序及编号，如果增密层数为N层，顶点总数用NZ表示，则此时建立一个新矩阵c(3，NZ)以表示所有顶点的坐标；

⑥计算所有三角形内射线的方向向量：每三个顶点编号组成一个三角形，每个三角形的中心点即为子层的每条射线的方向向量；

⑦增密层数为N层，用NZI表示增密后单个三角形内的射线总数，其数量为4^N条，因此建立矩阵d(3，NZI)来表示单个三角形内的NZI条射线向量坐标；

⑧设定四个中间计数变量，sum、sum1、sum2、s；增密算法共有五重循环，变量分别以t、j、m、p、q表示；

外层循环：

sum＝sum+t-1；

sum1＝sum1+t-2；

sum2＝sum2+t(t＝1，2，...，n-1)；

内层由三个条件组成，分别是

1.当m-j＝1q-j＝tq-m＝t+1时，s＝s+1

2.当m-j＝tq-j＝t+1q-m＝1时，s＝s+1

3.当m-j＝1q-j＝t+1q-m＝tj≠sum2时，s＝s+1

当满足上面三个条件中任意一个时，

上式中(j＝sum…sum1)，(m＝sum+1…sum1)，(q＝sum+2…sum1)；

根据⑧的计算方法，即得到三角形内增密后的所有射线向量坐标矩阵；

⑨得到坐标矩阵后，计算该粗糙面的反射率，继而得到其辐射亮温分布。

2.根据权利要求1所述的被动毫米波成像模拟中多层亮温追踪的快速计算方法，其特征在于：子层射线的发射方法是，首先对单位球面上进行三角形面剖分，之后计算每个三角形的中心点坐标，将该中心点坐标作为子层射线的方向向量坐标。

3.根据权利要求2所述的被动毫米波成像模拟中多层亮温追踪的快速计算方法，其特征在于：子层射线增密方法，首先计算并分析该粗糙面的双站散射系数分布情况，根据其分布特点确定增密范围后进行增密，以确保最大程度提高子层射线的利用效率。