Моделирование обнаружения малоразмерных объектов на морской поверхности с учетом эффекта затенения
Цель работы. Разработка комплексной математической модели обнаружения малоразмерных надводных объектов (например, катеров с эффективной площадью рассеяния 2 м2) с использованием наземной радиолокационной станции (высота антенны 10 м, частота 10 ГГц, вертикальная поляризация) в условиях морского волнения. Исследование направлено на количественную оценку влияния затенения объекта гребнями волн на отношение сигнал/помеха и вероятность обнаружения при различных состояниях моря. Материалы и методы. В основе модели лежит двухмасштабный подход с разделением волнового спектра на крупные (гравитационные) и мелкие (капиллярные) волны. Генерация морской поверхности выполнена методом суперпозиции гармоник с использованием спектра Пирсона–Московица для крупных волн и модифицированного спектра Эльфухаили для мелких волн. Расчет удельной эффективной площади рассеяния моря выполнен по формулам двухмасштабной модели (брэгговское рассеяние, поляризационные коэффициенты, поправка на асимметрию волн). Учтены эффекты затенения поверхности по лучам визирования, геометрическое затенение объекта и кривизна Земли. Моделирование проведено для трех состояний моря по шкале Дугласа: спокойное (1 балл, высота волн 0.15 м), умеренное (3 балла, 1.2 м) и сильное (5 баллов, 3.25 м). Для каждого состояния сгенерировано по 1000 реализаций случайного волнового поля, выполнена статистическая обработка результатов. Результаты. Установлено, что эффективная площадь рассеяния цели снижается с 1.95 м2 (1 балл) до 0.14 м2 (5 баллов) из-за затенения гребнями волн. Удельная эффективная площадь рассеяния моря (медианное значение) возрастает с –48.4 до –30.9 дБ при переходе от 1 к 5 баллам. Отношение сигнал/помеха уменьшается с +8.1 дБ при спокойном море до –22.9 дБ при сильном волнении
Авторы: А. А. Иванов
Направление: Физика
Ключевые слова: морское волнение, эффективная поверхность рассеяния, затенение, радиолокационное обнаружение, малоразмерные объекты, математическое моделирование, отношение сигнал/по-меха, вероятность обнаружения
Открыть полный текст статьи