一种测试及建立航天航空包覆材料BRDF数据库的方法和系统
专利汇可以提供一种测试及建立航天航空包覆材料BRDF数据库的方法和系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 一种测试及建立航天航空包覆材料BRDF 数据库 的方法和系统，属于光学设计的杂散光测试与杂散光分析领域。本发明包括两部分：一是将BRDF数据编码导出为特定类型文件的方法，文件类型为Excel、Txt格式或杂散光分析计算 软件 Tracepro、LightTools数据格式；其中BRDF数据为11种航天航空包覆材料的316800个数据；二是基于Matlab GUI的软件系统，可用单个或组合的形式提取数据，并可对组合数据进行二维绘图或三维直 角 坐标、球坐标绘图。本发明提供从BRDF数据的获取到软件应用的一整套解决方案，软件界面友好，数据应用方法便捷。，下面是一种测试及建立航天航空包覆材料BRDF数据库的方法和系统专利的具体信息内容。
1.航天航空包覆材料双向反射分布函数数据库系统，其特征在于：包括数据库模块、数据查询模块、数据显示模块、数据导入模块、数据绘图模块和数据导出模块；
其中，数据库模块包括了11种航天航空包覆材料的BRDF数据；
数据导入模块包含用户数据导入模式和本数据库模式；
数据查询模块包括单个查询及组合查询；
数据显示模块包括文本显示和表格显示两种显示形式，也可取消表格显示；
数据绘图模块包括二维绘图、三维直角坐标绘图以及球坐标绘图；
数据导出模块包括导出至Excel及Txt和导出至Tracepro及LightTools两类形式；
航空包覆材料双向反射分布函数数据库系统中各模块的连接关系是：
数据导入模块将仪器测试到的数据导入数据库模块，为其他模块提供用户自定义数据库，数据查询模块从数据库中提取所需BRDF数据，这些数据送到数据显示模块显示，或者送到数据绘图模块绘制图像，或者送到数据导出模块导出为特定文件；
航天航空包覆材料双向反射分布函数数据库系统中各模块的功能是：
数据库模块中的双向反射分布函数数据可以进行航天航空研究领域杂散辐射防护设计和仿真；
数据导入模块可以从测试仪器输出的BRDF数据文件中提取数据，把数据应用到本系统中，即：用户可不使用本系统自带数据库，自行用仪器测试BRDF数据，然后导入本系统，形成用户数据库，继续使用本系统其他模块提供的功能；
数据查询模块提供数据库模块数据的单个查询或多个组合查询的功能：用户可通过下拉列表框选择各项参数，或者直接在编辑框输入参数，进行单个条目查询；当需要对大量数据进行统计计算或者绘图时，用户可以点选组合查询模式，通过复选框选择多种参数，然后进行查询；
数据显示模块包括文本显示和表格显示两种显示形式，表格显示可取消；用户查询到的数据可以直观地显示在界面上，所显示的文本可直接复制；
数据绘图模块提供数据的二维绘图和三维直角坐标、球坐标绘图功能，用户可直观地观察数据变化；当组合查询的数据是二维数据时，软件自动绘制二维折线图；当数据是三维时，软件绘制一个三维直角坐标图形和一个球坐标示意图；在三维直角坐标图形中，Z轴是双向反射分布函数值BRDF，图像经过插值平滑处理；在球坐标示意图中，当入射光线的入射天顶角和入射方位角一定时，以BRDF为半径，画出了不同出射天顶角和出射方位角的球坐标射线图和球坐标曲面图；
数据导出模块包括导出至Excel、Txt和导出至Tracepro、LightTools两类形式；用户查询到的数据可以输出为xls、csv或txt格式编辑查看，也可以输出为杂散光分析软件Tracepro、LightTools可直接加载的特殊格式BRDF数据文件，用作仿真分析；
包括11种航天航空包覆材料的BRDF数据，材料名称如下：
(1).双面镀铝聚酯薄膜单面压敏胶带；
(2).星用隔热屏不锈钢箔耐高温高辐射热控涂层；
(3).镍箔；
(4).聚酰亚胺薄膜；
(5).低温多层；
(6).高温多层；
(7).导电型聚酰亚胺薄膜镀铝二次表面镜；
(8).双面镀铝聚酯打孔薄膜；
(9).单面镀铝聚酰亚胺薄膜；
(10).双面镀铝聚酯膜；
以及(11).带导电层F46镀银二次表面镜；
这11种航天航空包覆材料囊括了目前为止所有的航天航空包覆材料；在测试这些包覆材料的双向反射分布函数时，选择了如下15种波长：
380nm、430nm、480nm、530nm、580nm、600nm、630nm、680nm、700nm、730nm、780nm、958nm、
968nm、978nm、988nm；
测试时，针对每种包覆材料，测试了如下8个入射天顶角：
0°、10°、20°、30°、40°、50°、60°、70°；
测试了如下4种入射方位角：
0°、10°、20°、30°；
测试了如下15种出射天顶角：
-70°、-60°、-50°、-40°、-30°、-20°、-10°、0°、10°、20°、30°、40°、50°、60°、70°；
测试了如下4种出射方位角：
0°、10°、20°、30°；
这些属性参数的组合，最终形成了316800个双向反射分布函数(BRDF)数据，并建立了相应的数据库模块。
2.一种将权利要求1所述的航天航空包覆材料双向反射分布函数数据库系统应用到杂散辐射分析软件的方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：识别需要导出数据的材料和波长为主的属性信息；
步骤2：计算对应数据在BRDF数据元胞数组中的位置；
其中，对应数据是指步骤1中的需要导出数据；
步骤3：转换数据库系统的角度模式为仿真软件的角度模式；
步骤4：数据导出模块编码数据到Tracepro和Lighttools；
步骤5：数据导出模块导出数据到外部文件；
步骤6：Tracepro和Lighttools读取导出的文件。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：步骤1中使用的 数据库系统组合查询得到的数据，是一个元胞数组，带有用户查询数据时选定的各项属性信息，这些各项属性信息通过字符匹配来识别。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：步骤2，具体实现时：根据步骤1输出的属性信息，结合BRDF数据在元胞数组中的排列规律，计算每条BRDF数据在元胞数组中的偏移量。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：步骤3中数据库系统的角度模式是经典BRDF定义模式，输出到Tracepro时需要进行转换，以θb为数据库角度坐标系中的出射方位角，θt为Tracepro角度坐标系中的出射方位角，出射方位角转换关系为：数据库的出射天顶角角度为负时，θt＝270°-θb；数据库的入射天顶角角度不为负时，出射方位角转换关系为：
θt＝90°-θb；输出到Lighttools时，角度模式转换为哈维BRDF模型模式。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：步骤4中，写入到外部文件需选择输出文件类型，按照所选文件类型要求的编码格式，将BRDF属性、BRDF数据和所选格式特有的格式字符排列到一个元胞数组之中，当导出到Tracepro时，编码为Scattermaster file类型文件；
导出到Lighttools时，编码为HarveyShack 类型文件。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：步骤5，具体为：调用Matlab的文件流函数将步骤4排列完成的元胞数组逐行输出到对应后缀的文件，并按照BRDF数据的材料和波长属性给文件命名。
8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：步骤6，具体为：
6.1Tracepro读取导出的文件时，需借助Tracepro软件的BSDF Conventer插件加载文件，填入文件名包含的信息，选择求解类型为BRDF，即可输出数据到Tracepro；
6.2Lighttools读取导出的文件时，需借助Lighttools软件的Harvey-Shack插件加载文件，设置参数，输出数据到Lighttools。
一种测试及建立航天航空包覆材料BRDF数据库的方法和系统
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背景技术
发明内容
具体实施方式
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