Skuteczna powierzchnia odbicia w radiolokacji - podstawy teoretyczne

• Autorzy: Dyderski P. , Grabowski M. , Żebrowski M.

Identyfikatory

DOI

10.15199/59.2016.2-3.11

Warianty tytułu

EN

Radar Cross Section for radiolocation purposes - theoretical background

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W radiolokacji do opisu własnosci odbijających obiektów stosuje się pojęcie skutecznej powierzchni odbicia σ. Mimo że skuteczna powierzchnia odbicia σ rzeczywistych obiektów radarowych ma złożony przebieg w funkcji kąta obserwacji θ w literaturze nierzadko przedstawia sie ją za pomocą pojedynczej liczby, rozumianej najczęściej jako wartość średnia lub mediana σ (θ) Takie podejście należy traktować jako uproszczone. Umożliwia ono jednak przeprowadzenie pewnych porównań i klasyfikacji obiektów. Ze względu na wspomnianą silną zmienność σ od katą obserwacji do jej opisu, a zatem opisu mocy odbieranej przez odbiornik radaru, stosuje się także modele statystyczne opisujące sposób fluktuacji σ. Najbardziej znane są modele fluktuacji Swerlinga oraz model Marcuma. Dla pełnego określenia właściwości odbijających obiektu radarowego, a także dopasowania statystycznego modelu fluktuacji do danego obiektu, istotna jest znajomość charakterystyki skutecznej powierzchni odbicia wfunkcji kąta obserwacji σ (θ). Jej znajomosc umozliwia zarowno ilosciowe, jaki jakosciowe okreslenie mozliwosci wykrywania okreslonego obiektu przez radary. Podano i opisano definicje skutecznej powierzchni odbicia σ i scharakteryzowano metody obliczeniowe jej określania.

EN

Numerical methods of RCS determination are presented as well as their main properties are described including exact and asymptotic methods. Modern determination methods enable designers to calculate RCS at the design phase, which is important especially for stealth objects. An RCS image of the object created this way becomes very useful when different objects have to be compared at production stage and the influence of different modifications on RCS has to be evaluated. Prior knowledge of RCS (obtained through simulation) makes it possible to compare high resolution radar image with the calculated RCS image. This in turn enables modern radars to classify observed targets and, to some extent, recognize certain flying objects.

Słowa kluczowe

PL

skuteczna powierzchnia odbicia; RCS; radiolokacja; stealth; radar

EN

radar cross section; RCS; radiolocation; stealth; radar

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Telekomunikacyjny + Wiadomości Telekomunikacyjne
• Rocznik: 2016
• Tom: nr 2-3
• Strony: 69--74
• Opis fizyczny: Bibliogr. 50 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Dyderski P.

• PIT Radwar SA

autor

Grabowski M.

• PIT Radwar SA

autor

Żebrowski M.

• PIT Radwar SA

Bibliografia

• [1] Swerling P. 1954. “Probability of Detection for Fluctuating Targets". RAND Report, RM-1217.
• [2] Marcum J. I.1947. ,,A Statistical Theory of Target Detection by Pulsed Radar". RAND Report, RM-754-PR.
• [3] MarcumJ.I.1948. ,,A Statistical Theory of Target Detection by Pulsed Radar: Mathematical Appendix".RANDRaport, RM-753-PR
• [4] Skolnik M. 2001. “Introduction to Radar Systems, ch. 1.2". McGraw-Hill, New York.
• [5] Skolnik M. 2001. “Introduction to Radar Systems, ch. 2.7". McGraw-Hill, New York.
• [6] Barton O.K. 2005. “Radar System Analysis and Modeling, ch.3.2". Artech House, Boston London.
• [7] Knott E.F, J.F. Shaeffer, M.T. Tuley. ,,2004. Radar Cross Section", 2nd ed., ch. 4, Scitech, Raleigh.
• [8] Blake L.V 1986. “Radar Range-Performance Analysis", Lexington Booksch. 3, Toronto.
• [9] Levanon N. 1988. “Radar Principles", John Wiley & Sons ch. 2, New York.
• [10] Knott E.F., J.F. Shaeffer, M.T Tuley, ,,Radar Cross Section", 2nd ed., ch. 6, Scitech, Raleigh, 2004.
• [11] Ridenour L.N. (ed.): 1947. ,,Radar System Engineering", ch. 3, McGraw-Hill, New York.
• [12] O'Donnell R. 2010.,, Radar Systems Engineering Lecture 7", pt. 2, IEEE AES Society.
• [13] Edde B. 1995.,,Radar. Principles, Technology, Applications", ch. 4, Pearsons Education Inc.,
• [14] Wolff Ch. ,,Radar tutorial".Strona internetowa: www.radartutorial.eu.
• [15] IEEE Std 668-2008: IEEE Standard Radar Definitions, IEEE Aerospace and Electronic Systems Society, 2008.
• [16] Knott E.F, J.F. Shaeffer, M.T. Tuley. 2004. “Radar Cross Section", 2nd ed., ch. 3, Scitech, Raleigh.
• [17] Uluisik C., G.Cakir, M.Cakir, L.Sevgi. 200S.,,Radar Cross Section (RCS) Modelling and Simulation", Part I, ch. 2, IEEE Antennas and Propagation Magazine, vol. 50, no. 1.
• [18] O'Donnell R. 2010.,,Radar Systems Engineering Lecture 7", pt. 1, IEEE AES Society,
• [19] Sinclair G. 1948.,,Theory of Models of Electromagnetic Systems". Proceedings of the IRE, pp. 1364 - 1370.
• [20] Morchin W. ,,Radar Engineer's Souroebook", ch.4, Artech House, Boston London, 1993.
• [21] Knott E.F., J.F. Shaeffer, M.T Tuley. 2004. ,,Radar Cross Section", 2nd ed., ch. 5, Scitech, Raleigh.
• [22] Uluisik C., L Sevgi. 2004.,,Radar Cross Section (RCS) Prediction Techniques; From High-Frequency Asymptotics to Numerical Simulations". 2004 URSIEMTS International Symposium on Electromagnetic Theory, Pisa.
• [23] Garrido E. 2000.,,Graphical User Interface for a Physical Optics Radar Cross Section Prediction Code", ch. II, Naval Postgraduate School.
• [24] Brand M.G.E, L.J van Ewijk., F. Klinker, H. Schippers. 1991. ,,Comparison of RCS Prediction Techniques, Computations and Measurements", International Conference on Computation in Electromagnetics, pp. 39-42, London.
• [25] Cakir G., M. Cakir, L. Sevgi.2014. ,,An FDTD-Based Parallel Virtual Tool for RCS Calculations of Complex Targets", IEEE Antennas and Propagation Magazine, vol. 56, no. 5.
• [26] LifengW, W. Zeyan, M. Zhijun. 2014. ,,A Study of RCS Parallel Computing Based on MPI and FDTD". Applied Mechanics and Materials, vols. 635-637, TransTech Publications.
• [27] Demir V, A.Elsherbeni. 2010.,,Compute Unified Device Architecture (CUDA) Based Finite-Difference Time-Domain (FDTD)". The Applied Computational Electromagnetics Society Journal, vol. 25, no. 4.
• [28] Livesey M., J. Stack, F. Costen, T Nanri, IM. Nakashima. 2012.,,Development of a CUDA Implementation of the 3D FDTD Method". IEEE Antennas and Propagation Magazine, vol. 45, no. 5.
• [29] Raniszewski A. 2014.,,Zrównoleglenie procesu obliczeniowego FDTD z wykorzystaniem procesorów graficznych". Praca doktorska, Politechnika Warszawska, Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, Instytut Radioelektroniki.
• [30] Harrington R. 1993.,,Field Computation by Moment Methods'i, Wiley-IEEE Press.
• [31] Chatzigeorgiadis F. 2004 “Development of Code for a Physical Optics Radar Cross Section Prediction and Analysis Application". Naval Postgraduate School.
• [32] Quo L, A. Wang, J. Ma.2009 ,,Study on EM Scattering from 2-D Target above 1-D Large Scale Rough Surface with Low Grazing Incidence by Parallel MOM Based on PC Clusters". Progress in Electromagnetics Research, PIER 89.
• [33] Padhy V, N. Balakrishnan, R Murthy. 2014.,,RCS Computation of 3D-wake Vortex Using Method of Moments". Progress in Electromagnetics Research Symposium Proceedings.
• [34] Dong H., S.Gong, R Zhang, J.Ma, B. Zhao. 2015.,,Fast and Accurate Analysis of Broadband RCS Using Method of Moments with Loop-Tree Basis Function". IET Microwaves, Antennas and Propagation.
• [35] Reddy C., M. Deshpande, C.Cockrell, F. Beck. 1998.,,Fast RCS Computation over a Frequency Band Using Method of Moments in Conjunction with Asymptotic Waveform Evaluation Technique" .IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 46, no. 8.
• [36] Balanis C. 1989.,Advanced Engineering Electromagnetics".ch. 13, John Wiley & Sons.
• [37] Skolnik M.1990. “Radar Handbook", 2nd Ed.,ch. 11, McGraw-Hill.
• [38] Lo YT, S.W. Lee. ,,Antenna Handbook", vol. I, ch. 4.1, Chapman&Hall, 1993.
• [39] Klement D. 1988. ,,Special Problems in Applying the Physical Optics -Method for Backscatter Computations of Complicated Objects". IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 36.
• [40] Uluisik C., G. Cakir, M. Cakir, L. Sevgi.2008.,,Radar Cross Section (RCS) Modelling and Simulation, Part I, ch. 3, IEEE Antennas and Propagation Magazine, vol. 50, no. 1,
• [41] Hwang J. 2015. ,,Radar Cross Section Analysis Using Physical Optics and Its Applications to Marine Targets". Journal of Applied Mathematics and Physics, 3.
• [42] Damarla T. 2000. ,,A Fast Algorithm for Computing Scattered Fields Using Physical Optics Equivalent Approximation in Half-Space". Army Research Laboratory.
• [43] Keller J. B.1962. “Geometrical Theory of Diffraction". Journal of the Optical Society of America, vol. 52, no. 2, pp. 116-130.
• [44] Bechtel M. 1965. .Application of Geometric Diffraction Theory to Scattering from Cones and Disks". Proceedings of the IEEE, vol. 53, Issue 8.
• [45] Jenn D. 2005. ,,Radar and Laser Cross Section Engineering". 2nd ed, ch. 5.3.1, AIAA.
• [46] Kouyoumjian R. 1974. “A Uniform Geometrical Theory of Diffraction for an Edge in a Perfectly Conducting Surface". Proc. of the IEEE, vol. 62 no. 11.
• [47] Khan J., W. Duan, S. Sherbaz. 2012. ,,Radar Cross Section Prediction and Reduction for Naval Ships" Journal of Marine Science and Applications.ch. 6.2.3
• [48] Brinkley T., R. Marhef ka. 1990. “Uniform Theory of Diffraction Scattering from Structures, Including Higher Order Terms". DTIC AD-A230.
• [49] Ufimtsev R 1962. ,,Method of Edge Waves in the Physical Theory of Diffraction" Soviet Radio.
• [50] Sommerfeld A. 1896. “Mathematische Theorie der Diffraction". Mathematische Annalen, 47.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę