Щодо моделювання розсіяння хвиль на об’єкті складної форми
Анотація
Актуальність. Зменшення ймовірності виявлення радіолокаційними стаціями військового чи цивільного об'єкта складної форми є дуже важливою проблемою сучасної радіолокаційної теорії. Вирішення цієї проблеми неможливе без проведення чисельних оцінок ефективної поверхні розсіяння (ЕПР) досліджуваного об'єкта.
Мета роботи. Мета роботи – проаналізувати та покращити ефективність методів моделювання електромагнітного розсіяння на об’єктах складної форми. Розглядається процес побудови фацетної моделі об'єкта складної форми при моделюванні електромагнітного розсіювання та алгоритм спрощення геометричної моделі об'єкта для зменшення необхідного для моделювання часу.
Матеріали та методи. В якості основного методу розрахунку ЕПР обрано метод променів, що падають та відбиваються (в англомовній літературі «Shooting and Bouncing Rays» SBR). При цьому в основі моделювання електромагнітного розсіяння на об’єкті складної форми лежать методи фізичної та геометричної оптики. Об’єкт представляється у вигляді геометричної моделі, що враховує форму об’єкта та його електродинамічні властивості (коефіцієнт відбиття, діелектрична та магнітна проникність поверхні, провідність, тощо).
Результати. Обговорюються загальні етапи методу SBR, доводиться доцільність використання методу поверхневої сітки для запуску променів. Запропоновано ефективні підходи для спрощення розрахунку для об’єктів складної форми, зокрема розглянуто використання трасування променів і k-d дерева. Також запропоновано використовувати фацети великого розміру для моделювання плоских ділянок поверхні об’єкта складної форми. Для оцінки впливу розміру фацетів на точність розрахунків ЕПР проведено моделювання електромагнітного розсіяння для трикутної пластини, поверхню якої представлено за допомогою різної кількості фацетів. Проведено порівняння з відомими виразами для ЕПР трикутної пластини.
Висновки. Запропоновано можливості для прискорення процесу розрахунку дифракції електромагнітних хвиль на об’єктах складної форми. Чисельно перевірена ефективність створених алгоритмів.
Завантаження
Посилання
Youssef NN. Radar cross section of complex targets. Proceedings of the IEEE. 1989 May;77(5):722-734.
Khrychov V, Legenkiy M. Statistical RCS Processing. Proceedings of the international young scientist forum on applied physics; 2016 Oct 10-14; Kharkiv. Kharkiv: Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE); 2017. p. 1-4.
Legenkiy MN, Maslovskiy AA, Khrychev VS. Processing RCS Distribution for Complex Shape Objects. Telecommunications and Radio Engineering. 2016;75(20):1825-36.
Legenkiy M, Maslovskiy A. Specific RCS for On-Ground Radiolocation Target. In: Proceedings of the IEEE Microwave, Radar and Remote Sensing Symposium; 2017 Aug 29-31, Kyiv; p. 211-214.
Legenkiy M, Butrym A, Antyufeyeva M. Evaluation of On-Ground Object Radar Detectability Reduction. In: Proceedings of the conference Mathematical Methods in Electromagnetic Theory; 2014 Aug 26-28, Dnipropetrovsk;. p. 254-257.
Stretton JA. Eleciromagneiic Theory. In: Stretton JA, editor. McGraw Mill, New York; 1941.541.
Tami D, Rego CG, Guevara D, et al. Analysis of Heuristic Uniform Theory of Diffraction Coefficients for Electromagnetic Scattering Prediction. International Journal of Antennas and Propagation. 2018; 2018:11. Available from: http://downloads.hindawi.com/journals/ijap/2018/3029152.pdf doi: 10.1155/2018/3029152
Ufimtsev PYa. Teoriya difraktsionnyih kraevyih voln v elektrodinamike [Theory of diffraction boundary waves in electrodynamics]. М.: Binomial. Knowledge lab. 2013. 372 p. [In Russian].
Khrychov VS, Legenkiy MN. Facetna model objekta skladnoyi formy dlya rozrakhunku electromagnitnogo rozsiyanya. [Facet object model of complex shape for electromagnetic scattering calculation]. Bulletin of the Karazin Kharkiv National University , radiophysics and electronics series. 2018;28:44-52. [In Ukrainian].
Sukharevsky OI, Vasilets VA, Kukobko SV, et al. Rasseyanie elektromagnitnyih voln vozdushnyimi i nazemnyimi radioloka-tsionnyimi ob'ektami [Scattering of electromagnetic waves by air and ground-based radar objects]. In Sukharevsky OI, editor. Kharkiv HUPS. 2009. 468 p. [In Russian].
Sukharevsky OI, Vasilets VA. Mathematical Modeling of Radar Range Profiles of Aerial Objects. Radioelectronics and Communications Systems. 2013;56(11):503-12.
Meng HT. Acceleration of asymptotic computational electromagnetics physical optics-shooting and bouncing ray (po-sbr) method using cuda. IEEE Transactions on Antennas and Propagation, Sep. 2014;62(9):4706–4715.
Kobak VO. Radyolokatsyonnye otrazhately [Radar reflectors]. M. Soviet radio; 1975. 248 p. [In Russian].
