(57)【要約】【課題】  ＦＤＴＤ法を用いたシミュレーションにおいて、開口部間で回り込む電磁波の成分を算出する場合でも、データ量の増大を抑制できる解析装置、解析方法および解析プログラムを提供することを目的とする。【解決手段】  電磁波の伝搬特性をシミュレーションする対象物の３次元データを用いて、対象物に設置された開口部を抽出する抽出部と、対象物の一側面において複数の開口部が抽出された場合、対象物を含むシミュレーション空間のうち一側面に対向するシミュレーション空間の境界と一側面との間の距離を、複数の開口部が有する大きさと電磁波の波長とを用いて算出する算出部と、ＦＤＴＤ法を用いてシミュレーション空間を複数のセルに分割し、対象物の内部を含むシミュレーション空間における電磁波の伝搬特性をシミュレーションする解析部とを備える。【選択図】    図１
2017011518.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁波の伝搬特性をシミュレーションする対象物の３次元データを用いて、前記対象物に設置された開口部を抽出する抽出部と、
前記対象物の一側面において複数の前記開口部が抽出された場合、前記対象物を含むシミュレーション空間のうち前記一側面に対向する前記シミュレーション空間の境界と前記一側面との間の距離を、前記複数の開口部が有する大きさと前記電磁波の波長とを用いて算出する算出部と、
ＦＤＴＤ（Finite-Difference Time-Domain）法を用いてシミュレーション空間を複数のセルに分割し、前記対象物の内部を含むシミュレーション空間における前記電磁波の伝搬特性をシミュレーションする解析部と
を備えることを特徴とする解析装置。
【請求項２】
請求項１に記載の解析装置において、
前記算出部は、前記複数の開口部が有する大きさの最大寸法Ｌと前記電磁波の波長λとを用い、前記一側面に対向する前記シミュレーション空間の境界と前記一側面との間の距離ｄを
【数１】
2017011518.tif 000006
の範囲で設定することを特徴とする解析装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の解析装置において、
前記算出部は、前記対象物の一側面において抽出された前記開口部が１以下の場合、前記シミュレーション空間の境界までの距離を前記電磁波の１波長程度に設定することを特徴とする解析装置。
【請求項４】
電磁波の伝搬特性をシミュレーションする対象物の３次元データを用いて、前記対象物に設置された開口部を抽出し、
前記対象物の一側面において複数の前記開口部が抽出された場合、前記対象物を含むシミュレーション空間のうち前記一側面に対向する前記シミュレーション空間の境界と前記一側面との間の距離を、前記複数の開口部が有する大きさと前記電磁波の波長とを用いて算出し、
ＦＤＴＤ法を用いてシミュレーション空間を複数のセルに分割し、前記対象物の内部を含むシミュレーション空間における前記電磁波の伝搬特性をシミュレーションする
ことを特徴とする解析方法。
【請求項５】
請求項４に記載の解析方法において、
前記シミュレーション空間の境界までの距離を算出する処理は、前記複数の開口部が有する大きさの最大寸法Ｌと前記電磁波の波長λとを用い、前記一側面に対向する前記シミュレーション空間の境界と前記一側面との間の距離ｄを
【数２】
2017011518.tif 000007
の範囲で設定することを特徴とする解析方法。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載の解析方法において、
前記シミュレーション空間の境界までの距離を算出する処理は、前記対象物の一側面において抽出された前記開口部が１以下の場合、前記シミュレーション空間の境界までの距離を前記電磁波の１波長程度に設定することを特徴とする解析方法。
【請求項７】
請求項４ないし請求項６のいずれか１項に記載の解析方法をコンピュータに実行させる解析プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、解析装置、解析方法および解析プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、Ｗｉ−Ｆｉ（Wireless Fidelity）（登録商標）等の通信規格に基づいて、スマートホン等の携帯通信端末をインターネット等と接続するアンテナを鉄道の車両や建築物等内に配置するにあたり、アンテナの位置に応じた電磁波の伝搬特性が解析される。解析の結果に基づいてアンテナを配置することで、車両等での携帯通信端末の位置に拘わらず、最小数のアンテナで携帯通信端末をインターネット等に接続することができ、コストを抑制することができる。
【０００３】
そして、電磁波の伝搬特性を解析する手法には、時間領域の有限差分法であるＦＤＴＤ（Finite-Difference Time-Domain Method）法が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。また、鉄道の車両内に配置されたアンテナの位置に応じた電磁波の伝搬特性を、ＦＤＴＤ法を用いてシミュレーションする技術が提案されている（例えば、非特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】A. Taflove and S.C. Hagness, "Computational Electrodynamics: The Finite-Difference Time-Domain Method", Boston, MA: Artech House, 1995.
【非特許文献２】白船 雅巳、日景  隆、野島  俊雄、佐々木  元晴、山田  渉、杉山  隆利,“FDTD解析による高速鉄道車両内5GHz帯無線接続サービスの伝搬特性推定”, 電子情報通信学会論文誌 B, Vol.J97-B, No.9, pp.762-769, Sep. 2014.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
例えば、シミュレーション空間が、車両等を含み車両等の大きさより電磁波の波長程度大きい場合、ＦＤＴＤ法を用いたシミュレーションでは、車両等が有する窓等の開口部を介して回り込む電磁波の成分を演算することが困難な場合がある。一方、シミュレーション空間が車両等の大きさと比べて十分大きく設定された場合、ＦＤＴＤ法を用いたシミュレーションは、回り込む電磁波の成分を演算することが可能となる。しかしながら、シミュレーション空間を大きくすることでセルの数が増大し、演算量とともにメモリ等に記憶されるデータ量が増大する虞がある。
【０００６】
本発明は、ＦＤＴＤ法を用いたシミュレーションにおいて、開口部間で回り込む電磁波の成分を算出する場合でも、データ量の増大を抑制できる解析装置、解析方法および解析プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明は、電磁波の伝搬特性をシミュレーションする対象物の３次元データを用いて、対象物に設置された開口部を抽出する抽出部と、対象物の一側面において複数の開口部が抽出された場合、対象物を含むシミュレーション空間のうち一側面に対向するシミュレーション空間の境界と一側面との間の距離を、複数の開口部が有する大きさと電磁波の波長とを用いて算出する算出部と、ＦＤＴＤ法を用いてシミュレーション空間を複数のセルに分割し、対象物の内部を含むシミュレーション空間における電磁波の伝搬特性をシミュレーションする解析部とを備えることを特徴とする。
【０００８】
第２の発明は、算出部は、複数の開口部が有する大きさの最大寸法Ｌと電磁波の波長λとを用い、一側面に対向するシミュレーション空間の境界と一側面との間の距離ｄを
【０００９】
【数１】
2017011518.tif 000003
【００１０】
の範囲で設定することを特徴とする。
【００１１】
第３の発明は、算出部は、対象物の一側面において抽出された開口部が１以下の場合、シミュレーション空間の境界までの距離を電磁波の１波長程度に設定することを特徴とする。
【００１２】
第４の発明は、電磁波の伝搬特性をシミュレーションする対象物の３次元データを用いて、対象物に設置された開口部を抽出し、対象物の一側面において複数の開口部が抽出された場合、対象物を含むシミュレーション空間のうち一側面に対向するシミュレーション空間の境界と一側面との間の距離を、複数の開口部が有する大きさと電磁波の波長とを用いて算出し、ＦＤＴＤ法を用いてシミュレーション空間を複数のセルに分割し、対象物の内部を含むシミュレーション空間における電磁波の伝搬特性をシミュレーションすることを特徴とする。
【００１３】
第５の発明は、シミュレーション空間の境界までの距離を算出する処理は、複数の開口部が有する大きさの最大寸法Ｌと電磁波の波長λとを用い、一側面に対向するシミュレーション空間の境界と一側面との間の距離ｄを
【００１４】
【数２】
2017011518.tif 000004
【００１５】
の範囲で設定することを特徴とする。
【００１６】
第６の発明は、シミュレーション空間の境界までの距離を算出する処理は、対象物の一側面において抽出された開口部が１以下の場合、シミュレーション空間の境界までの距離を電磁波の１波長程度に設定することを特徴とする。
【００１７】
第７の発明は、第４の発明ないし第６の発明のいずれかの解析方法をコンピュータに実行させる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、ＦＤＴＤ法を用いたシミュレーションにおいて、開口部間で回り込む電磁波の成分を算出する場合でも、データ量の増大を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】解析装置および解析方法の一実施形態を示す図である。
【図２】対象物とシミュレーション空間との一例を示す図である。
【図３】図２に示した車両内のＸ軸方向における電界成分の頻度分布とガードセル数との関係の一例を示す図である。
【図４】図１に示した解析装置における解析処理の一例を示す図である。
【図５】図４に示したステップＳ１７０における処理の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を用いて実施形態について説明する。
【００２１】
図１は、解析装置および解析方法の一実施形態を示す。
【００２２】
図１に示した解析装置１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算処理装置１０と、メモリあるいはハードディスク装置等の記憶装置２０とを有するコンピュータ装置である。なお、記憶装置２０は、解析装置１００の外部に配置されてもよい。解析装置１００は、入力装置３０および出力装置４０に接続される。入力装置３０は、ユーザ等からの指示を受けるキーボードあるいはマウス等である。入力装置３０は、ユーザ等から受けた指示を解析装置１００に出力する。出力装置４０は、液晶ディスプレイ等のモニタであり、解析装置１００による解析の結果等を表示する。解析装置１００は、演算処理装置１０が記憶装置２０に格納される解析プログラムを実行することにより実現される。なお、解析装置１００は、専用のハードウェアにより実現されてもよい。
【００２３】
また、解析プログラムは、例えば、ＣＤ（Compact Disc）あるいはＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等の光ディスクに記録して頒布することができる。さらに、解析装置１００は、解析装置１００に含まれるネットワークインタフェースを介して、ネットワークを通じて解析プログラムをダウンロードし、記憶装置２０に格納してもよい。
【００２４】
記憶装置２０は、解析プログラムを記憶するメモリ等とともに、シミュレーション空間情報メモリ２１、ボクセルモデル保存メモリ２２および媒質保有メモリ２３を有する。また、記憶装置２０は、電磁波の伝搬特性をシミュレーションする鉄道の車両や建築物等の３次元データを記憶するメモリを有してもよい。
【００２５】
シミュレーション空間情報メモリ２１は、フラッシュメモリ等であり、シミュレーション空間の形状を示す座標情報を記憶する。また、シミュレーション空間情報メモリ２１には、シミュレーション空間上の各点における誘電率を示す誘電情報が記憶される。なお、誘電情報における各点の誘電率は、媒質が有する誘電率の実数値が設定される代わりに、媒質の誘電率を示すインデックス（例えば、整数（１、２、…）または文字（ａ、ｂ、…）あるいは整数と文字との組合せ等）で設定される。すなわち、誘電情報における各点の誘電率が媒質の誘電率を示すインデックスで設定されることで、実数値で設定される場合と比べて、シミュレーション空間情報メモリ２１におけるデータ量を抑制できる。
【００２６】
ボクセルモデル保存メモリ２２は、フラッシュメモリ等であり、シミュレーション空間情報メモリ２１に記憶された座標情報を用い、演算処理装置１０により生成された車両や建築物等を示すボクセルモデルのデータを記憶する。
【００２７】
媒質保有メモリ２３は、フラッシュメモリ等であり、シミュレーション空間情報メモリ２１の誘電情報におけるインデックスに対応した各媒質の誘電率の実数値を記憶する。例えば、インデックス“１”に空気の誘電率の実数値が対応付けられ、インデックス“２”にガラスの誘電率の実数値が対応付けられた誘電率テーブルが、媒質保有メモリ２３に記憶される。
【００２８】
演算処理装置１０は、解析プログラムを実行することで、抽出部１１、ガードセル数算出部１２、電界成分算出部１３、電界成分吸収境界算出部１４、磁界成分算出部１５および磁界成分吸収境界算出部１６として動作する。
【００２９】
抽出部１１は、記憶装置２０に記憶された対象物の３次元データを用いて、鉄道の車両や建築物等の対象物に設置された窓等の開口部を抽出する。
【００３０】
ガードセル数計算部１２は、対象物が有する側面のうち一側面において複数の開口部が抽出部１１により抽出された場合、一側面に対向するシミュレーション空間の境界と対象物の一側面との間の距離を、複数の開口部の大きさと電磁波の波長とを用いて算出する。なお、ガードセル数計算部１２の動作については、図２で説明する。また、以下において、ガードセル数計算部１２が算出する距離は、“ガードセル数”とも称する。
【００３１】
電界成分算出部１３は、ＦＤＴＤ法を用いてシミュレーション空間上の各点における電界成分を算出する。
【００３２】
電界成分吸収境界算出部１４は、ＦＤＴＤ法を用いて、シミュレーション空間の境界において、電界成分算出部１３により算出された電界成分が反射することなく吸収されるように、電界成分の吸収境界条件を算出する。例えば、電界成分吸収境界算出部１４は、ＣＰＭＬ（Convolutional Perfectly Matched Layer）等を用いて吸収境界条件を算出する。
【００３３】
磁界成分算出部１５は、ＦＤＴＤ法を用いてシミュレーション空間上の各点における磁界成分を算出する。
【００３４】
磁界成分吸収境界算出部１６は、ＦＤＴＤ法を用いて、シミュレーション空間の境界において、磁界成分算出部１５により算出された磁界成分が反射することなく吸収されるように、磁界成分の吸収境界条件を算出する。例えば、磁界成分吸収境界算出部１６は、ＣＰＭＬ等を用いて吸収境界条件を算出する。
【００３５】
なお、電界成分算出部１３、電界成分吸収境界算出部１４、磁界成分算出部１５および磁界成分吸収境界算出部１６は、解析部の一例を示す。
【００３６】
図２は、対象物ＯＢＪとシミュレーション空間ＳＳとの一例を示す。図２では、例えば、対象物ＯＢＪおよびシミュレーション空間ＳＳの中心を原点とし、ＸＹＺ軸が設定される。図２（ａ）は、Ｚ軸の正の方向から対象物ＯＢＪおよびシミュレーション空間ＳＳを見下ろした場合を示す。図２（ｂ）は、Ｘ軸の負の方向から対象物ＯＢＪおよびシミュレーション空間ＳＳを見た場合を示す。
【００３７】
図２において、対象物ＯＢＪは、例えば、鉄道の車両である。以下、対象物ＯＢＪは、車両ＯＢＪとも称される。車両ＯＢＪは、Ｘ軸方向に２Ｔｘの長さを、Ｙ軸方向に２Ｔｙの長さを、Ｚ軸方向に２Ｔｚの長さを有する。また、車両ＯＢＪは、複数の座席５０、複数の窓ＷＤおよび他の車両に移るための２つの通路部ＰＷを有する。各窓ＷＤは、Ｘ軸方向と直交する車両ＯＢＪの各側面（Ｘ＝±Ｔｘ）において、Ｙ軸方向に並べて設置される。各通路部ＰＷは、Ｙ軸方向と直交する車両ＯＢＪの各側面（Ｙ＝±Ｔｙ）に設置される。
【００３８】
シミュレーション空間ＳＳは、車両ＯＢＪを含み、Ｘ軸の正および負の方向において車両ＯＢＪとの間にそれぞれガードセル数Ｄｘの間隔を設け、Ｙ軸の正および負の方向において車両ＯＢＪとの間にそれぞれガードセル数Ｄｙの間隔を設けた大きさに設定される。また、シミュレーション空間ＳＳは、Ｚ軸の正および負の方向において車両ＯＢＪとの間にそれぞれガードセル数Ｄｚの間隔が設けられた大きさに設定される。
【００３９】
図２（ａ）に示すように、Ｙ軸方向と直交する各側面（Ｙ＝±Ｔｙ）に設置される車両ＯＢＪの開口部は通路部ＰＷが１つのため、電磁波の伝搬特性のシミュレーションは、Ｙ軸方向における開口部間の電磁成分の回り込みを考慮しない。すなわち、ガードセル数計算部１２は、例えば、従来と同様に、Ｙ軸方向のガードセル数Ｄｙを電磁波の１波長程度に設定する。また、車両ＯＢＪがＺ軸方向と直交する側面（すなわち天井および床面）に窓ＷＤ等の開口部を有しないため、ガードセル数計算部１２は、Ｚ軸方向のガードセル数Ｄｚについても電磁波の１波長程度に設定する。
【００４０】
図３は、図２に示した車両ＯＢＪ内のＸ軸方向における電界成分の頻度分布とガードセル数Ｄｘとの関係の一例を示す。図３の横軸は、電界成分の強度を示し、縦軸は、頻度を示す。点線で示した電界成分の頻度分布は、Ｘ軸方向のガードセル数Ｄｘを電磁波の１波長程度に設定した場合のシミュレーションの結果を示す。実線で示した電界成分の頻度分布は、Ｘ軸方向のガードセル数ＤｘをＬ２／４λに設定した場合のシミュレーションの結果を示す。なお、変数λは、電磁波の波長を示し、変数Ｌは、複数の窓ＷＤのうち最も大きな窓ＷＤの大きさ（以下、“最大寸法”とも称される）を示す。例えば、図２に示した窓ＷＤが四角形の場合、最大寸法Ｌは、窓ＷＤのうち最も大きな窓ＷＤの対角線の長さである。また、窓ＷＤが円形の場合、最大寸法Ｌは、窓ＷＤのうち最も大きな窓ＷＤの直径である。
【００４１】
図３では、Ｘ軸方向のガードセル数Ｄｘを波長λ程度に設定した電界成分の頻度分布は、ガードセル数ＤｘをＬ２／４λに設定した電界成分の頻度分布より全体的に小さい値を示す。これは、Ｘ軸方向のガードセル数Ｄｘが波長λ程度に設定された場合、窓ＷＤ間で回り込む電界成分を算出することが困難なため、解析装置１００によりシミュレーションされた電界成分の強度が全体的に小さくなる。一方、Ｘ軸方向のガードセル数Ｄｘが４Ｌ２／λ以上に設定された場合、解析装置１００によるシミュレーションの結果は、図３に示したガードセル数ＤｘがＬ２／４λの場合の頻度分布と同様の分布を示す。このことから、Ｘ軸方向のガードセル数ＤｘがＬ２／４λ以上に設定された場合には、窓ＷＤ間で回り込む電界成分が正しく算出されることを示す。しかしながら、Ｘ軸方向のガードセル数ＤｘをＬ２／４λ以上の任意の値に設定した場合、シミュレーション空間におけるセルの数が増大し、メモリ等に記憶されるデータ量および演算量が増大する。そこで、ガードセル数計算部１２は、式（１）に示す範囲で、Ｘ軸方向のガードセル数Ｄｘを設定する。
【００４２】
【数３】
2017011518.tif 000005
【００４３】
上限値２Ｌ２／λは、窓ＷＤ等の開口部からＸ軸方向に離れた位置におけるポインティングベクトルの値を評価することで、隣接する窓ＷＤ方向への電界成分および磁界成分が０となる距離である。ガードセル数計算部１２は、データ量の抑制およびシミュレーションの計算精度のいずれかを優先させるかに応じて、式（１）に示した範囲でＸ軸方向のガードセル数Ｄｘを設定する。例えば、ガードセル数計算部１２は、十分な計算精度を確保しつつ、データ量の抑制を優先する場合、ガードセル数Ｄｘを下限値Ｌ２／４λに設定することが好ましい。一方、ガードセル数計算部１２は、データ量の抑制を図りつつ、シミュレーションの計算精度を優先する場合、ガードセル数Ｄｘを上限値２Ｌ２／λに設定することが好ましい。
【００４４】
このように、式（１）に示した距離の範囲内でＸ軸方向のガードセル数Ｄｘを設定することで、解析装置１００は、窓ＷＤ等の開口部間で回り込む電磁波の成分を算出する場合でも、メモリ等に記憶されるデータ量の増大を抑制できる。
【００４５】
図４は、図１に示した解析装置１００における解析処理の一例を示す。図４に示した処理は、演算処理装置１０が解析プログラムを実行することにより実現される。なお、図４に示した処理は、演算処理装置１０に設けられるハードウェアにより実行されてもよい。この場合、図１に示した抽出部１１、ガードセル数算出部１２、電界成分算出部１３、電界成分吸収境界算出部１４、磁界成分算出部１５および磁界成分吸収境界算出部１６は、解析装置１００内に配置される回路により実現される。
【００４６】
ステップＳ１００では、演算処理装置１０は、シミュレーションする電磁波の周波数を設定する。例えば、演算処理装置１０は、入力装置３０を介して周波数の設定をユーザ等から受け付ける。
【００４７】
ステップＳ１１０では、演算処理装置１０は、ステップＳ１００で設定された電磁波の周波数を用い、最適なセルサイズを算出する。例えば、演算処理装置１０は、最適なセルサイズを電磁波の波長λ（すなわち周波数の逆数）の１０分の１に設定する。最適なセルサイズを電磁波の波長λと比べて小さくすることで、解析装置１００は、シミュレーションの計算精度を担保できる。
【００４８】
ステップＳ１２０では、演算処理装置１０は、媒質インデックスを定義する。例えば、演算処理装置１０は、入力装置３０を介して受け付けたユーザからの指示に基づいて、実数値の空気の誘電率にインデックス“１”を対応付ける等、全ての種類の媒質の誘電率ごとに互いに異なるインデックスを割り当てた誘電率テーブルを生成する。演算処理装置１０は、生成したテーブルを媒質保有メモリ２３に記憶させる。
【００４９】
ステップＳ１３０では、演算処理装置１０は、電磁波の伝搬特性をシミュレーションする対象物ＯＢＪの３次元データを読み込む。例えば、演算処理装置１０は、記憶装置２０に予め記憶された図２に示した車両ＯＢＪの３次元ＣＡＤ（Computer Aided Design）データを読み込む。なお、演算処理装置１０は、インターネット等を介して、対象物ＯＢＪの３次元データを取得してもよい。
【００５０】
ステップＳ１４０では、抽出部１１は、ステップＳ１３０で読み込んだ３次元データを用い、対象物ＯＢＪの各側面に設置された窓ＷＤや通路部ＰＷ等の開口部を抽出する。例えば、図２に示した車両ＯＢＪの場合、抽出部１１は、Ｘ軸方向に直交する側面（Ｘ＝±Ｔｘ）の各々において６つの窓ＷＤを抽出する。また、抽出部１１は、Ｙ軸方向に直交する側面（Ｙ＝±Ｔｙ）の各々において１つの通路部ＰＷを抽出する。
【００５１】
ステップＳ１５０では、ガードセル数計算部１２は、ステップＳ１４０で抽出された各側面における開口部のうち、最も大きな開口部の最大寸法Ｌを取得する。なお、ステップＳ１４０で抽出された開口部の数が０または１の側面に対するステップＳ１５０の処理は、省略されてもよい。
【００５２】
ステップＳ１６０では、ガードセル数計算部１２は、ＸＹＺ軸方向の各々におけるガードセル数を算出する。例えば、ガードセル数計算部１２は、６つの窓ＷＤが設置されたＸ軸方向に直交する側面（Ｘ＝±Ｔｘ）に対向するシミュレーション空間ＳＳの境界までのガードセル数Ｄｘを、ステップＳ１５０で取得した最大寸法Ｌと式（１）とを用い設定する。一方、ガードセル数計算部１２は、通路部ＰＷが１つのＹ軸方向に直交する側面（Ｙ＝±Ｔｙ）に対向するシミュレーション空間ＳＳの境界までのガードセル数Ｄｙを電磁波の波長λ程度に設定する。また、ガードセル数計算部１２は、開口部がないＺ軸方向に直交する側面（Ｚ＝±Ｔｚ）に対向するシミュレーション空間ＳＳの境界までのガードセル数Ｄｚを電磁波の波長λ程度に設定する。
【００５３】
ステップＳ１７０では、演算処理装置１０は、ステップＳ１３０で読み込んだ車両ＯＢＪの３次元データおよびステップＳ１６０で算出されたＸＹＺ軸方向のガードセル数を用いて、配列データを生成する。ステップＳ１７０の処理については、図５で説明する。
【００５４】
ステップＳ１８０では、演算処理装置１０は、ステップＳ１７０で生成された配列データの座標値を変換する。すなわち、演算処理装置１０は、回転および移動等を含む変換処理を実行することで、ＦＤＴＤ法を用いたシミュレーションにおける吸収境界層の領域を確保したシミュレーション空間ＳＳ内の各位置に、配列データの各座標値を配置する。
【００５５】
ステップＳ１９０では、演算処理装置１０は、ステップＳ１１０で算出したセルサイズ、ステップＳ１６０で算出したＸＹＺ軸方向のガードセル数、およびステップＳ１８０で変換処理した配列データを用い、ＦＤＴＤ計算用のボクセルモデルを生成する。演算処理装置１０は、生成したボクセルモデルのデータを、ボクセルモデル保存メモリ２２に記憶する。
【００５６】
ステップＳ２００では、電界成分算出部１３は、マクスウェルの方程式を空間および時間の領域で展開した差分方程式とステップＳ１９０で生成したボクセルモデルとを用い、シミュレーション空間ＳＳにおける電界成分を算出する。
【００５７】
ステップＳ２１０では、電界成分吸収境界算出部１４は、ステップＳ２００で算出された電界成分と後述するステップＳ２３０で算出された磁界成分とを用い、シミュレーション空間ＳＳの境界で電磁波が反射しないように、電界成分の吸収境界条件を算出する。ない、電界成分吸収境界算出部１４は、初めて電界成分の吸収境界条件を算出する場合、０または予め設定された初期値の磁界成分を用いる。
【００５８】
ステップＳ２２０では、磁界成分算出部１５は、マクスウェルの方程式を空間および時間の領域で展開した差分方程式とステップＳ１９０で生成したボクセルモデルとを用い、シミュレーション空間ＳＳにおける磁界成分を算出する。
【００５９】
ステップＳ２３０では、磁界成分吸収境界算出部１６は、ステップＳ２００で算出された電界成分とステップＳ２２０で算出された磁界成分とを用い、シミュレーション空間ＳＳの境界で電磁波が反射しないように、磁界成分の吸収境界条件を算出する。
【００６０】
ステップＳ２４０では、演算処理装置１０は、シミュレーションの計算が終了したか否かを判定する。シミュレーションの計算が終了した場合、演算処理装置１０の処理は終了する。演算処理装置１０は、シミュレーションの結果を示すデータを記憶装置２０に記憶する。また、演算処理装置１０は、シミュレーションの結果を出力装置４０に表示してもよい。一方、シミュレーションの計算が終了していない場合、演算処理装置１０の処理はステップＳ２００に移る。
【００６１】
図５は、図４に示したステップＳ１７０における処理の一例を示す。
【００６２】
ステップＳ３００では、演算処理装置１０は、媒質保有メモリ２３よりステップＳ１１０で生成されたテーブルから媒質の種類ごとの誘電率に対応したインデックスを読み込む。
【００６３】
ステップＳ３１０では、演算処理装置１０は、シミュレーション空間ＳＳにおける誘電率の配列データを定義する。例えば、演算処理装置１０は、ステップＳ１３０で読み込んだ車両ＯＢＪの３次元データおよびステップＳ１６０で算出したＸＹＺ軸方向のガードセル数からシミュレーション空間ＳＳの大きさ（すなわち３次元の配列データの配列数）を設定する。
【００６４】
ステップＳ３２０では、演算処理装置１０は、ステップＳ３１０で定義された配列データの各々に、シミュレーション空間ＳＳの各点における媒質の種類に応じた誘電率を示すインデックスを格納する。そして、解析装置１００の処理は、図４に示したステップＳ１８０に移る。
【００６５】
なお、図４に示した解析処理において、図５に示したステップＳ１７０と同様の配列データを定義する処理が、ステップＳ１２０とステップＳ１３０との間に設けられてもよい。この場合の配列データを定義する処理は、例えば、ＸＹＺ軸方向のガードセル数が１波長程度に設定された所定の大きさのシミュレーション空間ＳＳで実行される。
【００６６】
以上、図１から図５に示した実施形態では、ガードセル数計算部１２は、対象物ＯＢＪの側面のうち複数の開口部が設置された側面と、複数の開口部が設置された側面に対向するシミュレーション空間ＳＳの境界との間のガードセル数を、式（１）を用いて設定する。すなわち、ガードセル数計算部１２は、複数の開口部が設置された側面に対するガードセル数を、従来の所定値（例えば、１波長程度）より大きいＬ２／４λ以上２Ｌ２／λ以下の範囲に設定する。これにより、解析装置１００は、ＦＤＴＤ法を用いたシミュレーションにおいて、開口部間で回り込む電磁波の成分を従来と比べて精度良く算出でき、記憶装置２０に記憶されるデータ量の増大を抑制できる。換言すれば、解析装置１００は、データ量の抑制を図り、且つ開口部間で回り込む電磁波の成分を従来と比べて精度良く算出できる、ガードセル数を設定できる。
【００６７】
以上の詳細な説明により、実施形態の特徴点および利点は明らかになるであろう。これは、特許請求の範囲がその精神および権利範囲を逸脱しない範囲で前述のような実施形態の特徴点および利点にまで及ぶことを意図するものである。また、当該技術分野において通常の知識を有する者であれば、あらゆる改良および変更に容易に想到できるはずである。したがって、発明性を有する実施形態の範囲を前述したものに限定する意図はなく、実施形態に開示された範囲に含まれる適当な改良物および均等物に拠ることも可能である。
【符号の説明】
【００６８】
１０…演算処理装置；１１…抽出部；１２…ガードセル数計算部；１３…電界成分算出部；１４…電界成分吸収境界算出部；１５…磁界成分算出部；１６…磁界成分吸収境界算出部；２０…記憶装置；３０…入力装置；４０…出力装置；５０…座席；１００…解析装置；ＯＢＪ…対象物；ＷＤ…窓；ＰＷ…通路部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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