一种径向基函数支撑点的样本精简方法技术

本发明专利技术属于结构网格、结构/非结构混合网格以及点云的动网格技术领域，具体涉及一种径向基函数支撑点的样本精简方法。本发明专利技术的数据样本精简方案为先用一组长方体将边界网格点进行分组，每个分组的网格点大约为100个，计算各组网格点的平均位置以及平均变形量。在搜索下一组样本点时，首先以组为单位，搜索出各组网格点平均位置的变形量误差最大的3—5个组，然后再对这3—5个组内的网格点进行逐一搜索，确定出每个分组中网格变形量误差最大的网格点，并将其作为新增样本点加入样本空间。采用本发明专利技术技术方案可以减少搜索样本点的时间。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于结构网格、结构/非结构混合网格以及点云的动网格
，具体涉及一种径向基函数支撑点的样本精简方法。
技术介绍
动网格技术被广泛运用于气动外形优化设计、非定常流动仿真以及气动弹性力学仿真中。高效的动网格技术是解决此类问题的关键技术之一，而且也是实现工程应该中最重要的技术“瓶颈”。网格变形技术属于动网格技术的一种，在工程中有着广泛的应用。目前，网格变形技术一般分为结构网格变形技术和结构/非结构混合网格变形技术。常用的结构网格变形技术有：超限插值网格变形技术、径向基函数网格变形技术等。常用的结构/非结构混合网格变形技术有：弹簧拉伸网格变形技术、有限元网格变形技术、径向基函数网格变形技术等。径向基函数网格变形技术是一类不依赖网格拓扑的网格变形方法，能够应用于任意网格类型的网格变形技术。其网格变形能力极强，但是，当网格规模较大时，如果选择所有的边界点作为径向基函数的支撑点，则计算量十分巨大，难以应用于工程实践。目前已经提出了贪心算法来进行数据精简，减少径向基函数的支撑点，大大的提高了计算效率。但是此贪心算法存在诸多缺陷。首先，一次只能增加一个样本点；其次，在搜索下一个样本点时，需要在所有的边界点上进行搜索，耗时较多。因此，亟需研制一种径向基函数支撑点的样本精简方法，从而提高搜索径向基函数支撑点的速度，满足工程需求。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种径向基函数支撑点的样本精简方法，从而提高搜索径向基函数支撑点的速度，突破气动外形优化设计、非定常流动仿真以及气动弹性力学仿真中的动网格技术“瓶颈”，满足工程需求。为了实现这一目的，本专利技术采取的技术方案是：一种径向基函数支撑点的样本精简方法，包括如下步骤：步骤1、采集边界网格点坐标信息BC(x,y,z)；步骤2、采集边界网格点位置的改变量ΔBC(x,y,z)；步骤3、根据步骤1所采集边界网格点坐标信息BC(x,y,z)，创建一组长方体盒子，使每一个盒子中包含50～100个个边界网格点，剔除没有存放任何边界网格点的空盒子，形成一组有效的盒子；步骤4、根据步骤1采集的BC(x,y,z)、步骤2采集的ΔBC(x,y,z)以及步骤3创建的盒子构造每个盒子的控制点Pct，其坐标信息Pct(x,y,z)为该盒子中所有网格点坐标的平均值，控制点位置的改变量ΔPct(x,y,z)为该盒子中网格点位置改变量的平均值；步骤5、在步骤3所创建的盒子中任选3个盒子，并从每个盒子中任选一个边界网格点作为径向基函数支撑点初始的样本空间；步骤6、以当前样本空间里的网格点作为径向基函数支撑点，计算每个盒子控制点的位置的改变量ΔPct*(x,y,z)，搜索出改变量偏差|ΔPct(x,y,z)－ΔPct*(x,y,z)|最大的3～5个盒子；步骤7、以当前样本空间里的网格点作为径向基函数支撑点，计算步骤6给出的每个盒子中所有边界网格点改变量的偏差，找出每个盒子中偏差最大的边界网格点；步骤8、将步骤7获得的网格点加入径向基函数支撑点的样本空间；步骤9、当每个控制点Pct改变量的偏差小于系统根据精度需求设定的阀值时，转到步骤10；否则转到步骤6；步骤10、以样本空间的网格点作为径向基函数支撑点，对体网格进行变形。进一步的，如上所述的一种径向基函数支撑点的样本精简方法，步骤3中，长方体盒子的创建采用循环盒子切割法：首先创建一个覆盖所有边界网格点的长方体盒子，统计此盒子中的边界网格点数，记为N，如果N>100，则沿着此盒子边长最长的边的中点将盒子一分为二，重新统计这两个新盒子中边界网格点数N，如果N>100，则继续切割；否则，终止切割。进一步的，如上所述的一种径向基函数支撑点的样本精简方法，步骤9中，系统根据精度需求设定的阀值为1.0×10-4。本专利技术与普通贪心算法相比的有益效果：(1)本专利技术减少了搜索样本点的时间。记所有的边界节点数为N，当前已有样本点数为M，则普通的贪心算法在搜索新样本点的计算量为Ο(M·N)，而本专利技术的的计算量为举例说明，当N＝100000时，普通的贪心算法计算量为Ο(100000·M)，而本专利技术的计算量仅为Ο(1100·M)，计算量约为普通贪心算法的1％。(2)本专利技术可以一次产生多个样本点，而普通的贪心算法一次只能产生一个样本点。普通的贪心算法搜索出的误差最大的前几个网格点往往距离较小，不宜均作为样本点加入样本空间，而本专利技术是以组为单位进行搜索的，组与组之间的距离较大，且反应了本组中网格点的总体偏差，所以把总体偏差较大的3—5个分组里面网格变形量偏差最大的点作为样本点加入样本空间是合适的。因为每增加一个样本点，需要求解一次方程组，本专利技术可以一次增加多个样本点，所以求解方程组的次数减少为普通贪心算法的20％—30％，大大提高了网格变形的效率。(3)本专利技术采用一组长方体对边界网格点进行分组，网格点与各分组之间的映射关系非常易于获得，速度较快。附图说明图1为边界网格点；图2为边界网格点的分组。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术技术方案进行进一步详细说明。本专利技术的数据样本精简方案为先用一组长方体将边界网格点进行分组，每个分组的网格点大约为100个，计算各组网格点的平均位置以及平均变形量。在搜索下一组样本点时，首先以组为单位，搜索出各组网格点平均位置的变形量误差最大的3—5个组，然后再对这3—5个组内的网格点进行逐一搜索，确定出每个分组中网格变形量误差最大的网格点，并将其作为新增样本点加入样本空间。一种径向基函数支撑点的样本精简方法，包括如下步骤：步骤1、采集边界网格点坐标信息BC(x,y,z)，如图1所示。步骤2、采集边界网格点位置的改变量ΔBC(x,y,z)；步骤3、根据步骤1所采集边界网格点坐标信息BC(x,y,z)，创建一组长方体盒子，使每一个盒子中包含50～100个个边界网格点，剔除没有存放任何边界网格点的空盒子，形成一组有效的盒子，如图2所示。作为优选方案，长方体盒子的创建可以采用循环盒子切割法，即首先创建一个覆盖所有边界网格点的长方体盒子，统计此盒子中的边界网格点数，记为N，如果N>100，则沿着此盒子边长最长的边的中点将盒子一分为二，重新统计这两个新盒子中边界网格点数N，如果N>100，则继续切割；否则，终止切割。步骤4、根据步骤1采集的BC(x,y,z)、步骤2采集的Δ本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种径向基函数支撑点的样本精简方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1、采集边界网格点坐标信息BC(x,y,z)；步骤2、采集边界网格点位置的改变量ΔBC(x,y,z)；步骤3、根据步骤1所采集边界网格点坐标信息BC(x,y,z)，创建一组长方体盒子，使每一个盒子中包含50～100个个边界网格点，剔除没有存放任何边界网格点的空盒子，形成一组有效的盒子；步骤4、根据步骤1采集的BC(x,y,z)、步骤2采集的ΔBC(x,y,z)以及步骤3创建的盒子构造每个盒子的控制点Pct，其坐标信息Pct(x,y,z)为该盒子中所有网格点坐标的平均值，控制点位置的改变量ΔPct(x,y,z)为该盒子中网格点位置改变量的平均值；步骤5、在步骤3所创建的盒子中任选3个盒子，并从每个盒子中任选一个边界网格点作为径向基函数支撑点初始的样本空间；步骤6、以当前样本空间里的网格点作为径向基函数支撑点，计算每个盒子控制点的位置的改变量ΔPct*(x,y,z)，搜索出改变量偏差|ΔPct(x,y,z)－ΔPct*(x,y,z)|最大的3～5个盒子；步骤7、以当前样本空间里的网格点作为径向基函数支撑点，计算步骤6给出的每个盒子中所有边界网格点改变量的偏差，找出每个盒子中偏差最大的边界网格点；步骤8、将步骤7获得的网格点加入径向基函数支撑点的样本空间；步骤9、当每个控制点Pct改变量的偏差小于系统根据精度需求设定的阀值时，转到步骤10；否则转到步骤6；步骤10、以样本空间的网格点作为径向基函数支撑点，对体网格进行变形。...

【技术特征摘要】
1.一种径向基函数支撑点的样本精简方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1、采集边界网格点坐标信息BC(x,y,z)；
步骤2、采集边界网格点位置的改变量ΔBC(x,y,z)；
步骤3、根据步骤1所采集边界网格点坐标信息BC(x,y,z)，创建一组长方体
盒子，使每一个盒子中包含50～100个个边界网格点，剔除没有存放任何边界
网格点的空盒子，形成一组有效的盒子；
步骤4、根据步骤1采集的BC(x,y,z)、步骤2采集的ΔBC(x,y,z)以及步骤3
创建的盒子构造每个盒子的控制点Pct，其坐标信息Pct(x,y,z)为该盒子中所有网
格点坐标的平均值，控制点位置的改变量ΔPct(x,y,z)为该盒子中网格点位置改变
量的平均值；
步骤5、在步骤3所创建的盒子中任选3个盒子，并从每个盒子中任选一个
边界网格点作为径向基函数支撑点初始的样本空间；
步骤6、以当前样本空间里的网格点作为径向基函数支撑点，计算每个盒子
控制点的位置的改变量ΔPct*(x,y,z)，搜索出改变量偏差|ΔPct(x,y,z)－
ΔPct*(x,...

【专利技术属性】
技术研发人员：方洪，闵昌万，禹彩辉，张星，王玲，郑昭虎，高鹏，郭灵犀，龚春叶，
申请(专利权)人：北京临近空间飞行器系统工程研究所，中国运载火箭技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11