基于空間離散點(diǎn)集的三角剖分算法研究及在電磁散射中的應(yīng)用.pdf

1、伴隨電子信息的高速發(fā)展，針對(duì)物體進(jìn)行電磁散射計(jì)算，特別是對(duì)電大目標(biāo)的雷達(dá)散射截面進(jìn)行初步估計(jì)及逆合成孔徑雷達(dá)的成像對(duì)于我們國(guó)家的國(guó)防建設(shè)意義非常重大，同時(shí)在計(jì)算電磁學(xué)研究領(lǐng)域也是一大研究熱點(diǎn)。很多軟件生成的目標(biāo)物體表面的剖分網(wǎng)格是四邊形面元，但是在對(duì)法矢進(jìn)行計(jì)算是基于三角形的，因此很多在對(duì)目標(biāo)物體進(jìn)行雷達(dá)目標(biāo)特性計(jì)算的時(shí)候要基于三角形網(wǎng)格。
　　有限元網(wǎng)格在生物醫(yī)學(xué)、科學(xué)計(jì)算、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和有限元分析中得到非常廣的

2、使用。在有限元的計(jì)算分析中，網(wǎng)格剖分作為其前置處理并在整個(gè)處理過程中占有比較大的權(quán)重，對(duì)后續(xù)的處理過程有著非常大的影響。作為最早提出的網(wǎng)格生成方法，三角網(wǎng)由于其生成比較容易、質(zhì)量比較好掌控、效率比較高、處理中依賴人為干擾少等因素受到普遍使用，并且生成技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟。在網(wǎng)格剖分的相關(guān)算法中使用的最多是Delaunay網(wǎng)格生成算法，Delaunay網(wǎng)格在三角剖分中是非常重要的方式。由于Delaunay網(wǎng)格剖分擁有良好的特性使其在有限元分析

3、及很多領(lǐng)域得到了非常普遍應(yīng)用。但是以離散點(diǎn)為基礎(chǔ)的Delaunay網(wǎng)格剖分相關(guān)的算法衍生出的多個(gè)算法都有其優(yōu)缺點(diǎn)，這些算法的計(jì)算處理效率尚有很大提高的空間。通過對(duì)算法改進(jìn)提高三角剖分效率從而能夠大大節(jié)省整體計(jì)算的時(shí)間。
　　在本文中研究了基于Delaunay相關(guān)剖分算法而衍生出的多種算法，并基于三角形邊索引對(duì)以逐點(diǎn)插入法作為基礎(chǔ)的Bowyer-Waston進(jìn)行改進(jìn)，同時(shí)使用基于隨機(jī)數(shù)來(lái)查找包圍待插入點(diǎn)的初始三角形網(wǎng)格。以Quad-

4、Edge結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)完成了一種使用Map-Reduce編程模型的網(wǎng)格剖分方法。通過與改進(jìn)后的Bowyer-Waston算法以及三角剖分分治算法比較發(fā)現(xiàn)在大數(shù)據(jù)量的情況下，此方法在保證三角網(wǎng)格質(zhì)量的情況下大大提高了三角剖分的效率。
　　最后本文將基于三維離散點(diǎn)曲面通過投影法映射到二維中再通過基于Quad-Edge結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的三角剖分并行化方法進(jìn)行三角網(wǎng)格剖分，并對(duì)其進(jìn)行雷達(dá)散射特性進(jìn)行計(jì)算，通過與商業(yè)軟件的計(jì)算結(jié)果對(duì)比發(fā)現(xiàn)，此方法在保證