Математическое моделирование радиолокационных изображений кильватерных следов
Abstract
Рассматривается возможность радиолокационного обнаружения надводного судна по его кильватерному следу. Описывается алгоритм представления кильватерного следа на окружающем его фоне в виде взволнованной поверхности. Путём математического моделирования получены реализации радиолокационных изображений кильватерных следов, формируемых в режиме прямого синтезирования апертуры бортового радиолокатора. По данным радиолокационных изображений установлены основные качественные закономерности видимости кильватерного следа от размеров и формы движущегося судна, условий радиолокационного зондирования и окружающей среды.
Keywords:
кильватерный след – ship wake; морская поверхность – sea surface; радиолокатор с синтезированной апертурой – synthetic aperture radar; радиолокация – radiolocation; дистанционное зондирование – remote sensing; математическое моделирование – mathematical modeling.
References
1. Радиоэлектронные системы. Основы построения и теория. Справочник / Я.Д. Ширман, С.Т. Багдасарян, А.С. Маляренко [и др.] ; под ред. Я.Д. Ширмана, 2007. – 515 с.
2. Ширман, Я. Д. Методы радиолокационного распознавания и их моделирование / Я.Д. Ширман, С.А. Горшков, С.П. Лещенко [и др.] // Радиолокация и радиометрия. №2, Выпуск 3. Радиолокационное распознавание и методы математического моделирования. – Москва: Радиотехника, 2000. – С. 64.
3. Кондратенков, Г. С. Радиовидение. Радиолокационные системы дистанционного зондирования Земли / Г.С. Кондратенков, А.Ю. Фролов. – Москва : Радиотехника, 2005. – 368 с.
4. Graziano, M. D. Wake Component Detection in X-Band SAR Images for Ship Heading and Velocity Estimation / M.D. Graziano, M. D’Errico, G. Rufino // Remote Sensing. – 2016. – Vol.8, Iss. 6. – P. 1–15.
5. Radar imaging of Kelvin arms of ship wakes / I. Hennings, R. Romeiser, W. Alpers, A. Viola // International Journal of Remote Sensing. – 1999. – Vol. 20, Iss. 13. – P. 2519–2543.
6. Holthuijsen, L. H. Waves in oceanic and coastal waters / L.H. Holthuijsen. – Cambridge university press, 2010. – 387 p.
7. Кутузов, В. М. Морская радиолокация / В.М. Кутузов, А.А. Коновалов, В.Н. Михайлов : конспект лекций под ред. В.М. Кутузова. – Санкт-Петербург : Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2017. – 167 с.
8. Pierson, W. J. Jr. A proposed spectral form for fully developed wind seas based on the similarity theory of S.A. Kitaigorodskii / W.J. Pierson Jr., L. Moskowitz // Journal of Geophysical Research. – 1964. – Vol. 69, No. 24. – P. 5181–5190.
9. A unified directional spectrum for long and short wind-driven waves / T. Elfouhaily, B. Chapron, K. Katsaros, D. Vandemark // Journal of Geophysical Research: Oceans. – 1997. – Vol. 102, No. 7. – P. 15781–15796.
10. Fung, A. A semi-empirical sea-spectrum model for scattering coefficient estimation / A. Fung, K. Lee // IEEE Journal of Oceanic Engineering. – 1982. – Vol. 7, No. 4. – P. 166–176.
11. Модифицированная версия спектрально-параметрической модели ветрового волнения и результаты ее верификации / И.Н. Давидан, Г.И. Давидан, В.И. Дымов, Т.А. Пасечник // Известия Русского географического общества. – 2010. – Т. 142, № 2. – С. 31.
12. Китайгородский, С. А. Диссипативный интервал в спектре ветровых волн / С.А. Китайгородский. – Москва: Метеорология и гидрология, 2002. – 60 с.
13. Theory of synthetic aperture radar ocean imaging: A marsen view / K. Hasselmann, R. Raney, W. Plant [et al.] // Journal of Geophysical Research: Oceans. – 1985. – Vol. 90, No. 3. – P. 4659–4686.
14. Zilman, G. On detectability of a ship’s Kelvin wake in simulated SAR images of rough sea surface / G. Zilman, A. Zapolski, M. Marom // IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing. – 2015. – Vol. 53, No. 2. – P. 609–619.
15. Romeiser, A. An improved composite surface model for the radar backscattering cross section of the ocean surface: 1. Theory of the model and optimization/validation by scatterometer data / A. Romeiser, W. Alpers, V. Wismann // Journal of Geophysical Research: Oceans. – 1997. – Vol. 102, No. 11. – P. 25237–25250.
16. Zurk, L. M. Comparison of actual and simulated synthetic aperture radar image spectra of ocean waves / L.M. Zurk, W.J. Plant // Journal of Geophysical Research: Oceans. – 1996. – Vol. 101, No. 4. – P. 8913–8931.
17. Gascon, F. Simulation of rough surfaces and analysis of roughness by MATLAB / F. Gascon, F. Salazar // MATLAB – A Ubiquitous Tool for the Practical Engineer. – 2011. – P. 391–420.
18. Волков, В. Ю. Моделирование спекл-изображений и селекция объектов / В.Ю. Волков // Материалы научнотехнической конференции Санкт-Петербургского НТО РЭС им. А. С. Попова, посвященной Дню радио. – 2021. – № 1 (76). – С. 71–74.