一种将AEDT文件转换为三维电磁模型的方法

一种将aedt文件转换为三维电磁模型的方法
技术领域
1.本发明属于三维数据处理领域，涉及一种三维电磁模型的转换方法，具体涉及一种将aedt文件转换为三维电磁模型的方法，可用于ansys hfss中的三维电磁模型向其他电磁仿真软件的转换。


背景技术：

2.三维电磁模型是物体的多边形表示，再加上必要的电磁条件而构成的整体，通常用计算机或者其它视频设备进行显示。
3.在众多的电磁仿真软件中，ansys hfss作为世界上第一个商业化的三维结构电磁场仿真软件，是业界公认的三维电磁场设计和分析的工业标准，电磁场方向的研究者的大量研究成果都是基于ansys hfss。因此对ansys hfss的三维电磁模型的转换成为一种必要的需求。
4.现有的三维模型的转换方法具有较大的缺陷，具体表现在：其一，只对三维几何结构进行了转换，没有对电磁条件进行转换；其二，在两个不同电磁仿真软件各复建了一次模型，因此模型转换的时间比较长。例如，申请公布号为202210565015.7，名称为“一种三维cad模型数据处理系统及方法”的专利申请，公开了一种三维cad模型的转换方法，该方法建立绘制操作映射表，绘制操作映射表用于记录不同商业cad软件的绘制操作的对应关系；将绘制操作映射表以插件的形式嵌入到不同的商业cad软件中；记录用户的绘制行为并生成绘制操作记录表；某个商业cad软件在将原始三维cad模型导出为通用格式文件时，连同对应的绘制操作记录表一起打包为统一格式文件；将统一格式文件导入另一商业cad软件，该另一商业cad软件提示用户选择直接解析通用格式文件或重新绘制三维cad模型；若用户选择后者，该另一商业cad软件则根据绘制操作记录表和绘制操作映射表重新绘制三维cad模型。该方法对模型的几何特征进行了转换，而没有处理电磁特征，模型信息转换不完整，且在构建操作映射表时，需要打开cad软件并利用其中的功能，耗时较长。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于克服上述现有技术的存在的缺陷，提出一种将aedt文件转换为三维电磁模型的方法，用于解决现有技术中存在的模型信息转换不完整且耗时较长的技术问题。
6.本发明的技术思路是，首先将aedt格式文件转化为json格式文件，通过对json格式文件中几何数据信息、电磁数据信息和求解设置信息的解析，构建出完整的操作序号链，再遍历这些操作序号链的时候，根据其具体的操作类型和参数调取对应的目标电磁仿真软件的脚本模板，在目标电磁仿真软件中复建出来，具体包括如下步骤：
7.(1)对aedt文件进行格式转换：
8.对包含三维电磁模型的几何数据信息、电磁数据信息和求解条件信息的aedt格式文件进行格式转换，得到json键“geometrypart”对应的值为几何数据信息、json键“boundarysetup”对应的值为电磁数据信息和json键“analysissetup”对应的值为求解条件信息的json格式文件；
9.(2)对json格式文件进行解析：
10.通过c 语言的qt json tree model对json文件中json键“geometrypart”对应的值、json键“boundarysetup”对应的值、json键“analysissetup”对应的值分别进行解析，并将json键“geometrypart”对应的值解析得到的数组值划分为m个几何数据段d＝{d1,d2,...,dm,...,dm}，最后将json键“boundarysetup”对应的值解析得到的数组值划分为n个电磁数据段b＝{b1,b2,...,bn,...,bn}，将json键“analysissetup”对应的值解析得到的数组值划分为p个求解条件数据段a＝{a1,a2,...,a
p
,...,a
p
}，其中，m≥1，dm表示第m个几何数据段，1≤m≤m，n≥0，bn表示第n个电磁数据段，1≤n≤n，p≥0，a
p
表示第p个求解条件数据段，1≤p≤p；
11.(3)对json格式文件的解析结果进行拆分并存储拆分结果：
12.(3a)将每个几何数据段dm拆分为操作序列id
1m
和包含几何操作类型、点线面的序号和点线面的点坐标的几何特征参数组gm，得到m个操作序列id1＝{id
11
,id
12
,...,id
1m
,...,id
1m
}和m个几何特征参数组g＝{g1,g2,...,gm,...,gm}；将每个电磁数据段bn拆分为操作序列id
2n
和包含电磁条件类型的电磁特征参数组en，得到n个操作序列id2＝{id
21
,id
22
,...,id
2n
,...,id
2n
}和n个电磁特征参数组e＝{e1,e2,...,en,...,en}；将每个求解数据段a
p
拆分为操作序列id
3p
和包含求解条件类型的求解条件特征参数组s
p
，得到p个操作序列id3＝{id
31
,id
32
,...,id
3p
,...,id
3p
}和p个求解条件特征参数组s＝{s1,s2,...,s
p
,...,s
p
}；
13.(3b)将拆分得到的d对应的m个操作序列id1、b对应的n个操作序列id2、a对应的p个操作序列id3分别存储在c 数据结构map中的key中，并将拆分得到的d对应的m个几何特征参数组g、b对应的n个电磁特征参数组e、a对应的p个求解条件特征参数组s分别存储在c 数据结构map中的value中，得到d对应的包含几何特征参数的map1、b对应的包含电磁特征参数的map2、a对应的包含求解条件特征参数的map3；
14.(4)绘制三维电磁模型的几何实体并建立两个电磁仿真软件中点线面序号的对应关系：
15.(4a)查找map1中每个几何特征参数组gm包含的几何操作类型tm在目标电磁仿真软件中对应的脚本模板rm，并将gm填入到rm中，得到以点坐标定位几何位置的脚本r'＝{r'1,r'2...,r'm,...,r'm}；
16.(4b)在目标电磁仿真软件中通过其内置的脚本解释器运行脚本r'，得到三维电磁模型的所有几何实体；
17.(4c)通过每个几何特征参数组gm，调用三维几何引擎acis接口,建立m次ansys hfss中点线面的序号与目标电磁仿真软件中的点线面序号的对应关系，得到三维电磁模型的所有几何实体与目标电磁仿真软件中的所有几何实体的对应关系；
18.(5)设置三维电磁模型的电磁条件：
19.(5a)查找map2中每个电磁特征参数组en包含的电磁条件类型fn在目标电磁仿真软件中对应的脚本模板hn，并将en填入到hn中，再由步骤(4)构建的ansys hfss中点线面的序号与目标电磁仿真软件中点线面的序号的对应关系，将电磁条件所作用的点、边、面的序号
对应到目标电磁仿真软件中的几何实体序号，然后将目标电磁仿真软件中的几何实体序号填入h中，得到以点坐标定位几何位置的脚本h'＝{h'1,h'2...,h'n,...,h'n}；
20.(5b)在目标电磁仿真软件中通过其内置的脚本解释器运行脚本h'，得到三维电磁模型的n个电磁条件；
21.(6)设置三维电磁模型的求解条件：
22.(6a)查找map3中每个求解条件特征参数组s
p
包含的求解条件类型o
p
在目标电磁仿真软件中对应的脚本模板q
p
，并将s
p
填入到q
p
中，得到目标电磁仿真软件可运行的脚本q'＝{q'1,q'2...,q'
p
,...,q'
p
}；
23.(6b)在目标电磁仿真软件中通过其内置的脚本解释器运行脚本q'，得到三维电磁模型的p个求解条件；
24.(7)获取转换结果：
25.将目标电磁仿真软件中的所有几何实体、n个电磁条件和p个求解条件组合为三维电磁模型作为转换结果。
26.本发明与现有技术相比，具有以下优点：
27.本发明首先将aedt格式文件转化为json格式文件，通过对json格式文件中几何数据信息、电磁数据信息和求解设置信息的解析，然后通过调用三维几何引擎acis接口，构建点线面序号与几何实体的映射关系，根据映射关系，可以同时实现对几何特征和电磁特征进行转换，避免了现有技术仅对几何特征进行转换导致的模型信息转换不完整的缺陷，且通过调用三维几何引擎acis接口直接在目标电磁仿真软件中绘制几何实体，解决了现有技术中需要打开cad软件并利用其中的功能而导致的耗时较长的技术问题，进而提高了建模效率。
附图说明
28.图1是本发明的实现流程图；
29.图2是本发明实施例采用的在ansys hfss中天线阵列的结构示意图；
30.图3是本发明在目标电磁仿真软件中转换得到的天线阵列的结构示意图；
31.图4是本发明中的天线阵列模型在目标电磁仿真软件与ansys hfss计算的天线辐射yoz面方向图的对比结果图；
32.图5是本发明中的天线阵列模型在目标电磁仿真软件与ansys hfss计算的天线辐射xoz面方向图的对比结果图；
33.图6是本发明中的天线阵列模型在目标电磁仿真软件与ansys hfss计算的天线辐射xoy面方向图的对比结果图。
具体实施方式
34.以下结合附图和具体实施例，对本发明作进一步的详细描述。
35.参照附图1，本发明包括如下步骤：
36.步骤1.对aedt文件进行格式转换：
37.本发明实施例中是利用商业软件ansys hfss中的天线阵列模型，其结构参照图2，模型名称为4.4epsilon_antenna_array.aedt，json作为轻量级的数据交换格式，数据格式
比较简单，易于读写，易于机器的解析和生成，格式都是压缩的，占用带宽小并且json还规定了字符集必须是utf-8，这样表示多语言也没有任何问题，因此用python语言对包含几何数据信息、电磁数据信息和求解条件信息的4.4epsilon_antenna_arra进y.行ae格dt式转换，得到json键“geometrypart”对应的值为几何数据信息、json键“boundarysetup”对应的值为电磁数据信息和json键“analysissetup”对应的值为求解条件信息的4.4epsilon_antenna_array.json；
38.步骤2.对json格式文件进行解析：
39.通过c 语言的qt json tree model对4.4epsilon_antenna_array.json中json键“geometrypart”对应的值、json键“boundarysetup”对应的值、json键“analysissetup”对应的值分别进行解析，并将json键“geometrypart”对应的值解析得到的数组值划分为79个几何数据段d＝{d1,d2,...,dm,...,d
79
}，将json键“boundarysetup”对应的值解析得到的数组值划分为9个电磁数据段b＝{b1,b2,...,bn,...,b9}，将json键“analysissetup”对应的值解析得到的数组值划分为1个求解条件数据段a＝{a1}，其中，dm表示第m个几何数据段，1≤m≤79，bn表示第n个电磁数据段，1≤n≤9；
40.步骤3.对json格式文件的解析结果进行拆分并存储拆分结果：
41.步骤3.1将每个几何数据段dm拆分为操作序列id
1m
和包含几何操作类型、点线面的序号和点线面的点坐标的几何特征参数组gm，得到79个操作序列id1＝{id
11
,id
12
,...,id
1m
,...,id
179
}和79个几何特征参数组g＝{g1,g2,...,gm,...,g
79
}；将每个电磁数据段bn拆分为操作序列id
2n
和包含电磁条件类型的电磁特征参数组en，得到9个操作序列id2＝{id
21
,id
22
,...,id
2n
,...,id
29
}和9个电磁特征参数组e＝{1,e2,en..e.}；,9将e每,个.求.解.数,据段a
p
拆分为操作序列id
3p
和包含求解条件类型的求解条件特征参数组s
p
，得到1个操作序列id3＝{id
31
}和1个求解条件特征参数组s＝{s1}；
42.步骤3.2将拆分得到的d对应的79个操作序列id1、b对应的9个操作序列id2、a对应的1个操作序列id3分别存储在c 数据结构map中的key中，并将拆分得到的d对应的79个几何特征参数组g、b对应的9个电磁特征参数组e、a对应的1个求解条件特征参数组s分别存储在c 数据结构map中的value中，得到d对应的包含几何特征参数的map1、b对应的包含电磁特征参数的map2、a对应的包含求解条件特征参数的map3；
43.步骤4.绘制三维电磁模型的几何实体并建立两个电磁仿真软件中点线面序号的对应关系：
44.步骤4.1查找map1中每个几何特征参数组gm包含的几何操作类型tm在目标电磁仿真软件中对应的脚本模板rm，并将gm填入rm中，得到以点坐标定位几何位置的脚本r'＝{r'1,r'2...,r'm,...,r'
79
}，例如，在实施例中，g1的操作类型为创建长方体，然后调用在目标电磁仿真软件中创建长方体的脚本模板，根据脚本模板对特征参数的要求，在g1中取长方体的起始点坐标、长方体的长宽高这四项数据，将这四项数据填入脚本模板中，得到一个完整的创建长方体的脚本；
45.步骤4.2在目标电磁仿真软件中通过其内置的脚本解释器运行脚本r'，得到三维电磁模型的所有几何实体；
46.步骤4.3通过每个几何特征参数组gm，调用三维几何引擎acis接口,建立79次ansys hfss中点线面的序号与目标电磁仿真软件中的点线面序号的对应关系；
47.步骤4.3.1取几何特征参数组gm中点线面的序号和点线面的点坐标，建立点序号与该点坐标、线与线的两个端点坐标、面与面的若干顶点及中心点坐标的对应关系，得到在ansys hfss中点线面的序号和点线面的点坐标的对应关系；
48.步骤4.3.2取gm对应的几何实体的所有点线面的序号以及点线面的点坐标，建立点序号与该点坐标、线与线的两个端点坐标、面与面的若干顶点及中心点坐标的对应关系，得到在目标电磁仿真软件中点线面的序号和点线面的点坐标的对应关系；
49.步骤4.3.3通过调用三维几何引擎acis接口，保持gm对应的几何实体在ansys hfss中点线面的相对顺序与目标电磁仿真软件中点线面的相对顺序的一致性，再通过两款电磁仿真软件点坐标的不变性，将上述两组对应关系关联，得到ansys hfss中几何体的点线面的序号与目标电磁仿真软件中点线面的序号的对应关系；
50.步骤5.设置三维电磁模型的电磁条件：
51.步骤5.1查找map2中每个电磁特征参数组en包含的电磁条件类型fn在目标电磁仿真软件中对应的脚本模板hn，并将en填入到hn中，再由步骤4构建的ansys hfss中几何体的点线面的序号与目标电磁仿真软件中几何实体的序号的对应关系，将电磁条件所作用的点、边、面的序号对应到目标电磁仿真软件中的几何实体序号，并将目标电磁仿真软件中的几何实体序号填入h中，得到以点坐标定位几何位置的脚本h'＝{h'1,h'2...,h'n,...,h'9}，例如，在实例中，e1的操作类型为理想电导体边界，然后调用在目标电磁仿真软件中设置理想电导体边界的脚本模板，根据脚本模板对特征参数的要求，在e1中取理想电导体边界的作用面的序号，由步骤4构建的映射关系，将理想电导体边界的作用面的序号转换为目标电磁仿真软件中的面序号，然后将目标电磁仿真软件中的面序号填入h1，得到h'1；
52.步骤5.2在目标电磁仿真软件中通过其内置的脚本解释器运行脚本h'，得到三维电磁模型的9个电磁条件；
53.步骤6.设置三维电磁模型的求解条件：
54.步骤6.1查找map3中唯一一个求解条件特征参数组s1包含的求解条件类型o1在目标电磁仿真软件中对应的脚本模板q1，并将s1填入到q1中，得到目标电磁仿真软件可运行的脚本q'＝{q'1}，例如，在具体实例中，仅有一个求解设置数据段，其类型为有限元的driven modal，然后调用在目标电磁仿真软件中有限元的driven modal的脚本模板，根据脚本模板对特征参数的要求，在s1中取扫频范围、扫频模式、步进频率、自适应频率、迭代步数和收敛精度这六项数据，将这六项数据填入脚本模板中，得到一个完整的有限元求解设置的脚本；
55.步骤6.2在目标电磁仿真软件中通过其内置的脚本解释器运行脚本q'1，得到三维电磁模型的一个求解条件；
56.步骤7.获取转换结果：
57.参照图3，得到一个在目标电磁仿真软件集几何、电磁、求解条件为一体的电磁模型作为转换结果。
58.以下通过仿真实验，对本发明的技术效果进行说明：
59.1.仿真条件和内容：
60.整个计算过程在配置为intel core i7主频3.6ghz和8gb内存的电脑上完成的，采用有限元法仿真软件对辐射性能进行分析。在两个电磁仿真软件中利用有限元法对实施例中天线阵列进行计算，其中天线阵列具有24个单元，求解频率为16ghz，迭代精度为0.02。
61.对本发明中的天线阵列模型在目标电磁仿真软件与ansys hfss计算的天线辐射yoz面、xoz面、xoy面的方向图，以及转换效率进行对比仿真，其结果如图4、图5、图6，以及表1所示。
62.2.仿真结果分析：
63.参照附图4、图5、图6，分别为本发明中的天线阵列模型在目标电磁仿真软件与ansys hfss计算的天线辐射yoz面、xoz面、xoy面方向图的对比结果图，可以看到两条曲线基本吻合，误差不超过1db，满足计算精度要求，证明本发明可以用来转换aedt文件的数据。
64.为验证本发明中方法的高效性，采取ansys hfss中自带的example，耗时对比结果如表1所示：
65.表1
66.模型名称模型大小本发明时耗现有技术时耗dra_diel88kb1.742s5.081s5gapertureelement92kb2.375s7.125sogive-ie326kb3.483s12.145sviawizard444kb3.133s10.208sbci-iso782kb2.641s15.078scylinder_hyperlens972kb3.645s19.412shelical_antenna3791kb11.630s35.894s
67.参照表1，可以看出本发明与现有技术相比缩短了转换的时间，进而提高了转换效率。