Учет затенения при моделировании эффективной поверхности рассеяния морской поверхности
https://doi.org/10.34680/2076-8052.2023.3(132).405-418
Аннотация
Эффективность реализации радиотехнических систем и комплексов мониторинга акваторий неразрывно связана с созданием адекватных моделей эффективной поверхности рассеяния (ЭПР) морской поверхности, востребованных при решении задач обнаружения и сопровождения надводных объектов в целях обеспечения безопасности морской навигации. В статье рассматривается влияние затенения волн, находящихся вдали от наблюдателя, более близкими. Рассмотрено и выполнено имитационное моделирование морской поверхности на основе вероятностной модели Лонге-Хиггинса для состояний морской поверхности от умеренного до сильного. Для полученных моделей проведен статистический анализ видимости участков поверхности. Показано, что в рамках применяемой модели волнения, эффект затенения имеет наибольшее влияние при зондировании вдоль направления ветра, а наименьший – в направлении, ему перпендикулярном. Установлено, что при сильном волнении эффект от затенения выражен в большей степени. По результатам анализа предложен подход к учету эффекта затенения при моделировании ЭПР морской поверхности.
Ключевые слова
ветровое волнение,
эффективная поверхность рассеяния,
видимость,
математическое моделирование,
гармонический синтез
При поддержке: Исследование выполнено в рамках государственного задания по теме Министерства науки и высшего образования № FSEE-2020-0002.
Об авторе
В. Н. Михайлов
Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» имени В. И. Ульянова (Ленина)
Россия
Россия
Михайлов Вячеслав Николаевич – старший научный сотрудник,
Санкт-Петербург.
Список литературы
1. Masuko H., Okamoto K., Shimada M., Niwa S. Measurement of Microwave Backscattering Signatures of the Ocean Surface Using X Band and Ka Band Airborne Scatterometers // Journal of Geophysical Research. 1986. 91(C11). 13065-13083. DOI: 10.1029/JC091IC11P13065
2. Herselman P. L., Baker C. J. Analysis of calibrated sea clutter and boat reflectivity data at C- and X-band in South African coastal waters // Radar Systems, 2007: IET International Conference. The Institution of Engineering and Technology on Radar Systems, Edinburgh, 2007. P. 1-5. DOI: 10.1049/cp:20070616
3. Stacy N. J. S., Crisp D., Goh A., Badger D., Preiss M. Polarimetric Analysis of Fine Resolution X-Band SAR Sea Clutter data // IEEE International Conference on Geoscience and Remote Sensing Symposium, IGARSS '05, 29-29 July 2005. Seoul (Korea), 2005. P. 2787–2790. DOI: 10.1109/IGARSS.2005.1525646
4. Stacy, N. J. S., Preiss M., Crisp D. Polarimetric Characteristics of X-Band SAR Sea Clutter // IEEE International Conference on Geoscience and Remote Sensing Symposium, 31 July 2006–04 August 2006. Denver, CO, USA. 2006. DOI: 10.1109/IGARSS.2006.1030
5. Nathanson, F. E., Reilly J. P., Cohen M. N. Radar Design Principles. Second Edition. SciTech Publishing, 1999. 720 p. (English, this is a reprinting of the 1991 edition originally published by McGraw-Hill).
6. Gregers V., Mittal R. An empirical sea clutter model for low grazing angles // IEEE National Radar Conference, 4–8 May. Pasadena, CA, USA, 2009. P. 1-5. DOI: 10.1109/RADAR.2009.4977006
7. Gregers V., Mittal R. An Improved Empirical Model for Radar Sea Clutter Reflectivity. Memorandum Report, Naval Research Laboratory // IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems. 2012. 48(4). 3512-3524. DOI: 10.1109/TAES.2012.6324732
8. Rosenberg L., Watts S. Radar Sea Clutter: Modelling and target detection // The Institute of Engineering Technology. SciTech Publishing, 2022. 383 p.
9. Минаков Е. И., Мешков А. В., Полынкин А. В. Моделирование отражения радиолокационного сигнала от морской поверхности // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2016. 12-2. 164-170
10. Кутузов В. М., Михайлов В. Н. Методика расчета ЭПР отражений от морской поверхности при оценке зоны видимости морской РЛС // Системы радиолокационного мониторинга / Radar Monitoring Systems-2017 (RMS'2017): материалы международной конференции, 21-23 ноября, 2017 г., Ханой (Вьетнам), 2017. С. 23-32.
11. Franklin W., Ray C., Mehta S. Geometric algorithms for siting of air defense missile batteries // Research Project for Battle. 1994, 2756.
12. Carabaño, J., Sarjakoski T., Westerholm J. Efficient Implementation of a Fast Viewshed Algorithm on SIMD Architectures. The 23rd Euromicro International Conference on Parallel, Distributed, and Network-Based Processing // IEEE, 2015. P. 199-202. DOI: 10.1109/PDP.2015.62
13. Kim Y.-H., Rana S., Wise S. Exploring multiple viewshed analysis using terrain features and optimisation techniques // Computers & Geosciences. 2004. 30(9). 1019-1032. DOI: 10.1016/j.cageo.2004.07.008
14. Wu C., Guan L., Xia Q., Chen G., Chen B. PDERL: an accurate and fast algorithm with a novel perspective on solving the old viewshed analysis problem // Earth Science Informatics. 2021. 14. 619-632. DOI: 10.1007/s12145-020-00545-7
15. Wu Z., Wang Y., Gan W., Zou Y., Dong W., Zhou S., Wang M. A Survey of the Landscape Visibility Analysis Tools and Technical Improvements // International Journal Environmental Research Public Health. 2023. 20(3). 1788. DOI: 10.3390/ijerph20031788
16. Абузяров З. К. Морское волнение и его прогнозирование. Ленинград, Гидрометеоиздат, 1981. 166 с.
17. Massel, S. R. Ocean surface wave: their physics and prediction. Singapore, River Edge, NJ, World Scientific, 1996. 491 p.
18. Бородай И. К., Нецветаев Ю. А. Мореходность судов: методы оценки. Ленинград, Судостроение, 1982. 288 с.
19. Указания по расчету нагрузок и воздействий от волн, судов и льда на морские гидротехнические сооружения: утвержден Документом регулирования производственной деятельности морских портов Минтранса России: введен в действие с 1 января 2002. Москва, СОЮЗМОРНИИПРОЕКТ, 2001. 77 с. URL: https://ohranatruda.ru/upload/iblock/379/4294817487.pdf (Дата обращения: 14.05.2023).
20. Справочные данные по режиму ветра и волнения Баренцева, Охотского и Каспийского морей / Российский морской регистр судоходства. Санкт-Петербург, 2006. 214 с. URL: https://ohranatruda.ru/upload/iblock/91f/4293747775.pdf (Дата обращения: 25.04.2023).
21. Hauser D., Kahma K., Krogstad H. E., Lehner S., Monbaliu J. A. J. Measuring and analysing the directional spectra of ocean waves. European cooperation in science and technology. Luxembourg: Publications Office, 2005. 465 p. Available at: https://op.europa.eu/en/publication-detail/-/publication/3318b2ad-dfa1-4b8f-8bed632221bfa26d/language-en (Дата обращения: 16.05.2023).
22. Михайлов В. Н., Пыко Н. С., Богачев М. И., Кутузов В. М. Флуктуационный анализ моделей морской поверхности // Вестник НовГУ. 2023. 1(130). 129-145. DOI: 10.34680/2076-8052.2023.1(130).129-145
23. Rosenberg L., Watts S. High Grazing Angle Sea-Clutter Literature Review // Defence Science and Technology Organisation Australia. Fairbairn, Canberra (Australia), 2013. 53 p.
24. Ward K. D., Tough R. J. A., Watts S. Sea Clutter: Scattering, the K Distribution and Radar Performance. London, The Institution of Engineering and Technology, 2006. 474 p. DOI: 10.1049/PBRA020E
25. Давидан И. Н., Лопатухин Л. И., Рожков В. А. Ветровое волнение в Мировом океане. Ленинград, Гидрометеоиздат, 1985. 256 с.
Рецензия
Для цитирования:
Михайлов В.Н. Учет затенения при моделировании эффективной поверхности рассеяния морской поверхности. Вестник Новгородского государственного университета. 2023;(3(132)):405-418. https://doi.org/10.34680/2076-8052.2023.3(132).405-418
For citation:
Mikhailov V.N. Consideration of shading in sea surface RCS models. Title in english. 2023;(3(132)):405-418. (In Russ.) https://doi.org/10.34680/2076-8052.2023.3(132).405-418
Просмотров:
21
Послать статью по эл. почте 