EngeeRadars.surfaceReflectivity
Нормированная отражательная способность поверхности.
| Библиотека |
|
Описание
Системный объект EngeeRadars.surfaceReflectivity создает интерфейс для системного объекта EngeeRadars.SurfaceReflectivitySea. Используйте EngeeRadars.surfaceReflectivity для генерации нормированной эффективной площади рассеяния (ЭПР) и, при необходимости, пятнистой структуры в зависимости от частоты и угла скольжения для морской поверхности.
Нормированная ЭПР используется для расчета ЭПР и отражений от поверхностных помех. Пятнистость — это множитель, используемый для того, чтобы поверхностные помехи выглядели более шумными, и особенно применим к приложениям обработки изображений. Прикрепите объект EngeeRadars.surfaceReflectivity к поверхности
моря с помощью radarScenario.
Чтобы вычислить нормированную отражательную способность поверхности, выполните следующие действия:
-
Создайте объект EngeeRadars.surfaceReflectivity и установите его свойства.
-
Вызовите объект с аргументами, как если бы это была функция.
Чтобы узнать подробнее о том, как работать с системными объектами, см. Системные объекты Engee.
Синтаксис
Создание
-
refl = EngeeRadars.surfaceReflectivity(surfacetype)— создает системный объект нормированной отражательной способностиreflс типом поверхности surfacetype, заданным в качестве входного аргумента как"Sea". Используйтеreflдля генерации нормированной эффективной площади рассеяния как функции частоты и угла скольжения. -
refl = EngeeRadars.surfaceReflectivity(surfacetype,Name=Value)— создает системный объект нормированной отражательной способностиreflдля типа поверхности surfacetype с заданными свойствами в виде парыName=Value, гдеName— имя свойства, аValue— соответствующее значение. Можно указать несколько пар «имя-значение», порядок пар не имеет значения. Неуказанные свойства сохраняют свои значения по умолчанию.
Использование
-
nrcs,speck = refl(graz,freq)— возвращает нормированную ЭПРnrcsи мультипликативную пятнистую структуруspeckпри угле скольженияgrazи частотеfreq. -
nrcs,speck = refl(graz,freq,lookangle)— также задает угол обзора радараlookangleповерхности моря, еслиreflявляется объектом EngeeRadars.SurfaceReflectivitySea. Чтобы использовать этот синтаксис, установите для свойства surfacetype значение"Sea", а для свойства Model — одно из значений"APL","GIT","Hybrid","Masuko","Sittrop"или"TSC".
Аргументы
Входные аргументы
#
graz —
угол скольжения, градусы
вектор
Details
Угол скольжения
поверхности относительно радара в градусах, заданный как вектор-строка вещественных значений длиной в диапазоне от 0° до 90°.
#
freq —
передаваемые частоты
скаляр | вектор
Details
Передаваемые частоты в Гц, заданные как положительный скаляр или вектор положительных значений длиной .
#
lookangle —
угол обзора относительно направления ветра
0 (по умолчанию) | скаляр
Details
Угол обзора относительно направления ветра, заданный как скаляр от 0° до 180°. Угол обзора равен нулю при направлении против ветра.
Угол обзора для разных направлений:
-
Против ветра —
0°; -
По ветру —
180°; -
Поперек ветра —
90°.
Зависимости
Чтобы использовать этот аргумент, установите для свойства Model значение "APL", "GIT", "Hybrid", "Masuko", "Sittrop" или "TSC".
| Типы данных |
|
Выходные аргументы
#
nrcs —
нормированная ЭПР
матрица | массив
Details
Нормированная эффективная площадь рассеяния (ЭПР), также называемая поверхностным . Единицы измерения безразмерны, но обычно выражаются в м2/м2. Аргумент nrcs возвращается в виде массива, размеры которого определяются свойствами объекта и входными аргументами:
-
В случае неполяриметрической отражательной способности (значение EnablePolarization равно
false)nrcsвозвращается в виде вещественной матрицы размером на .
-
В случае поляриметрической отражательной способности (значение EnablePolarization равно
true)nrcsвозвращается в виде вещественного массива размером на на на . Для каждого значения и аргументnrcsформирует поляриметрическую матрицу отражательной способности нормированной ЭПР в видегде и — компоненты кросс-поляризации, заданные свойствами ReflectivityHV и ReflectivityVH соответственно, и — компоненты кополяризации, которые для поверхностей моря выводятся из указанной модели, заданной свойством Model.
Возвращаемая нормированная отражательная способность для поляризационных компонентов, заданных свойствами ReflectivityHV и ReflectivityVH,
рассчитывается с использованием интерполяции методом ближайшего соседа при заданном угле скольжения и частоте. Во избежание ошибок интерполяции значения нормированной отражательной способности в этих свойствах должны охватывать углы скольжения от 0 до 90 градусов и все ожидаемые частоты.
Зависимости
Чтобы использовать поляриметрическую матрицу отражательной способности, установите для свойства EnablePolarization значение true.
Свойства
#
surfacetype —
тип поверхности
"Sea"
Details
Тип поверхности, заданный как "Sea".
| surfacetype | Системный объект | Значения по умолчанию |
|---|---|---|
|
EngeeRadars.SurfaceReflectivitySea |
|
| Типы данных |
|
#
EnablePolarization —
активация поляризации
false (по умолчанию) | true
Details
Возможность включить поляризацию. Если установлено значение true, то выходной аргумент nrcs включает поляриметрические компоненты нормированной ЭПР. Свойство EnablePolarization включает дополнительные свойства, связанные с поляризацией, если для него установлено значение true или false.
При значении true можно использовать свойство CrossPolarization. Его установка активирует дополнительные свойства, относящиеся к частотам и углам скольжения, которые можно указать с помощью дополнительных свойств, приведенных в таблице.
| Активированное свойство | surfacetype | Описание |
|---|---|---|
CrossPolarization, заданное как |
|
|
Frequency — частоты |
|
Частоты, связанные с поляриметрическими компонентами отражательной способности. Это свойство можно задать, если для свойства Model установлено любое значение, кроме |
GrazingAngle — углы скольжения |
|
Углы скольжения, связанные с поляриметрическими компонентами отражательной способности. Это свойство можно задать, если для свойства Model установлено любое значение, кроме |
Если установлено значение false, активируется дополнительное свойство, приведенное в таблице ниже.
| Активированное свойство | surfacetype | Описание |
|---|---|---|
Polarization — преобладающая поляризация |
|
Преобладающая поляризация модели отражательной способности моря. Это свойство можно задать, если для свойства Model установлено любое значение, кроме |
| Типы данных |
|
#
CrossPolarization —
тип кросс-поляризации
"Full" (по умолчанию) | "Symmetric"
Details
Тип кросс-поляризации, заданный как "Full" или "Symmetric".
Если установлено значение "Full", это свойство активирует дополнительные свойства, связанные с поляризацией, и влияет на пятнистость:
| Активированное свойство | surfacetype | Описание | Пятнистость | ||
|---|---|---|---|---|---|
ReflectivityHV — компонент кроссполяризованной отражательной способности HV
|
|
|
Если для свойства Speckle установлено любое значение, отличное от |
||
ReflectivityVH — компонент кроссполяризованной отражательной способности VH |
|
|
Если установлено значение "Symmetric", это свойство активирует дополнительное свойство, связанное с поляризацией, и влияет на пятнистость:
| Активированное свойство | surfacetype | Описание | Пятнистость | ||
|---|---|---|---|---|---|
ReflectivityHV — компонент кроссполяризованной отражательной способности HV
|
|
|
|
| Типы данных |
|
#
ReflectivityHV —
нормированные значения отражательной способности HV
zeros(91,2) (по умолчанию) | скаляр | вектор | матрица | массив
Details
Укажите нормированную ЭПР или значения отражательной способности для компонента отражательной способности HV с кросс-поляризацией. HV представляет собой горизонтальное пропускание и вертикальный прием. Свойство может быть задано как вещественная матрица размера на , где соответствует количеству углов, заданному в свойстве GrazingAngle, а — количеству частот в свойстве Frequency.
Возвращаемое значение nrcs для компонентов с кросс-поляризацией рассчитывается с использованием интерполяции методом ближайшего соседа при заданном угле скольжения и частоте. Поэтому нормированные значения отражательной способности должны охватывать углы скольжения от 0 до 90° и все ожидаемые частоты во избежание ошибок интерполяции. Единицы измерения безразмерны, но обычно выражаются в м2/м2.
Зависимости
Чтобы использовать это свойство, установите для свойства EnablePolarization значение true.
Если для свойства surfacetype установлено значение
"Sea", также установите для свойства Model любое значение, отличное от "ConstantGamma".
| Типы данных |
|
#
ReflectivityVH —
нормированные значения отражательной способности VH
zeros(91,2) (по умолчанию) | скаляр | вектор | матрица | массив
Details
Укажите нормированную ЭПР или значения отражательной способности для компонента отражательной способности VH с кросс-поляризацией. VH представляет собой вертикальное пропускание и горизонтальный прием. Свойство может быть задано как вещественная матрица размера на , где соответствует количеству углов, заданному в свойстве GrazingAngle, а — количеству частот в свойстве Frequency.
Возвращаемое значение nrcs для компонентов с кросс-поляризацией рассчитывается с использованием интерполяции методом ближайшего соседа при заданном угле скольжения и частоте. Поэтому нормированные значения отражательной способности должны охватывать углы скольжения от 0 до 90° и все ожидаемые частоты во избежание ошибок интерполяции. Единицы измерения безразмерны, но обычно выражаются в м2/м2.
Зависимости
Чтобы использовать это свойство, установите для свойства EnablePolarization значение true.
Если для свойства surfacetype установлено значение
"Sea", также установите для свойства Model любое значение, отличное от "ConstantGamma".
| Типы данных |
|
#
Frequency —
радиолокационная частота, Гц
[0 1e20] (по умолчанию) | вектор
Details
Частоты в Гц, связанные с компонентами
поляриметрической отражательной способности (ReflectivityHV и ReflectivityVH),
заданные как вектор-строка длиной , где . Если — вектор из двух элементов, он определяет минимальную и максимальную частоты, в пределах которых применимы компоненты отражательной способности. По умолчанию для свойства EnablePolarization установлено значение false, а свойство Frequency игнорируется для
поверхности "Sea".
Зависимости
Чтобы использовать это свойство, для типа поверхности
"Sea", установите для свойства EnablePolarization значение true, а для свойства Model — любое значение, кроме "ConstantGamma".
| Типы данных |
|
#
GrazingAngle —
углы скольжения, градусы
[0:90] (по умолчанию) | вектор
Details
Углы скольжения в градусах, связанные с компонентами
поляриметрической отражательной способности (ReflectivityHV и ReflectivityVH),
заданные как вектор-строка длиной , где . Если — вектор из двух элементов, он определяет минимальный и максимальный углы скольжения, при которых компоненты отражательной способности применимы. По умолчанию для свойства EnablePolarization установлено значение false, а свойство GrazingAngle игнорируется для
поверхности "Sea".
Зависимости
Чтобы использовать это свойство, для типа поверхности
"Sea", установите для свойства EnablePolarization значение true,
а для свойства Model
— любое значение, кроме "ConstantGamma".
| Типы данных |
|
#
Speckle —
тип распределения пятнистости
"None" (по умолчанию) | "Lognormal" | "Rayleigh" | "Weibull"
Details
Тип распределения пятнистости, заданный как одно из значений: "None", "Lognormal", "Rayleigh" или "Weibull". Пятнистость — это множитель, используемый для того, чтобы поверхностные помехи выглядели более шумными, особенно применимый в приложениях обработки изображений.
-
"None"— пятнистая структура не применяется. -
"Lognormal"— пятнистая структура имеет логнормальное распределение. Определите распределение с помощью свойств SpeckleMean и SpeckleStandardDeviation. Значения этих свойств по умолчанию создают пятнистость с нормированным средним логнормальным распределением. -
"Rayleigh"— пятнистая структура имеет распределение Рэлея. Определите распределение с помощью свойства SpeckleScale. Значение этого свойства по умолчанию создает пятнистость с единичным средним распределением Рэлея. -
"Weibull"— пятнистая структура имеет распределение Вейбулла. Определите распределение с помощью свойств SpeckleScale и SpeckleShape. Значения этих свойств по умолчанию создают пятнистость с единичным средним значением распределения Вейбулла.
| Типы данных |
|
#
SpeckleMean —
среднее значение логнормального распределения пятнистой структуры
−0.5*log(2) (по умолчанию) | скаляр
Details
Среднее значение логнормального распределения пятнистой структуры, заданное как скаляр. Если для свойства Speckle установлено значение "Lognormal", пятнистая структура имеет логнормальное распределение, и можно определить это распределение с помощью свойств SpeckleMean и SpeckleStandardDeviation. Значения этих свойств по умолчанию создают пятнистую структуру с нормированным средним логнормальным распределением.
Логнормальное распределение параметризуется средним значением и стандартным отклонением . Ожидаемое значение распределения пятнистой структуры может быть выражено как
Значения и приводят к значению .
Зависимости
Чтобы использовать это свойство, установите для свойства Speckle значение "Lognormal".
| Типы данных |
|
#
SpeckleStandardDeviation —
стандартное отклонение логнормального распределения пятнистой структуры
sqrt(log(2)) (по умолчанию) | скаляр
Details
Стандартное отклонение логнормального распределения пятнистой структуры, заданное как неотрицательный скаляр. Если для свойства Speckle установлено значение "Lognormal", пятнистая структура имеет логнормальное распределение, и можно определить это распределение с помощью свойств SpeckleMean и SpeckleStandardDeviation. Значения этих свойств по умолчанию создают пятнистую структуру с нормированным средним логнормальным распределением.
Логнормальное распределение параметризуется средним значением и стандартным отклонением . Ожидаемое значение распределения пятнистой структуры может быть выражено как
Значения и приводят к значению .
Зависимости
Чтобы использовать это свойство, установите для свойства Speckle значение "Lognormal".
| Типы данных |
|
#
SpeckleScale —
параметр масштаба для распределения пятнистой структуры Вейбулла и Рэлея
sqrt(4/π) (по умолчанию) | скаляр
Details
Параметр масштаба для распределения пятнистой структуры Рэлея и Вейбулла, заданный как неотрицательный скаляр.
-
Если для свойства Speckle установлено значение
"Rayleigh", пятнистая структура имеет распределение Рэлея. Значение по умолчанию для SpeckleScale создает пятнистую структуру с единичным средним значением распределения Рэлея. Распределение Рэлея параметризуется только масштабом пятнистости . Ожидаемое значение распределения пятнистой структуры может быть выражено какЗначение приводит к значению .
-
Если для свойства Speckle установлено значение
"Weibull", пятнистая структура имеет распределение Вейбулла, и можно определить это распределение с помощью свойств SpeckleScale и SpeckleShape. Значения этих свойств по умолчанию создают пятнистую структуру с единичным средним значением распределения Вейбулла. Распределение Вейбулла параметризуется масштабом пятнистости и формой пятен :где — гамма-функция. Значения и приводят к значению .
Зависимости
Чтобы использовать это свойство, установите для свойства Speckle значение "Rayleigh" или "Weibull".
| Типы данных |
|
#
SpeckleShape —
значение формы для распределения Вейбулла
2 (по умолчанию) | скаляр
Details
Если для свойства Speckle установлено значение "Weibull", пятнистая структура имеет распределение Вейбулла, и можно определить это распределение с помощью свойств SpeckleScale и SpeckleShape. Значения этих свойств по умолчанию создают пятнистую структуру с единичным средним значением распределения Вейбулла.
Распределение Вейбулла параметризуется масштабом пятнистости и формой пятен :
где — гамма-функция. Значения и приводят к значению .
Зависимости
Чтобы использовать это свойство, установите для свойства Speckle значение "Weibull".
| Типы данных |
|
Для типа поверхности «Море»
#
Model —
модель отражательной способности моря
"NRL" (по умолчанию) | "APL" | "GIT" | "Hybrid" | "Masuko" | "Nathanson" | "RRE" | "Sittrop" | "TSC" | "ConstantGamma"
Details
Модель отражательной способности моря, заданная как "NRL", "APL", "GIT", "Hybrid", "Masuko", "Nathanson", "RRE", "Sittrop", "TSC" или "ConstantGamma".
| Не рекомендуется использовать модели моря за пределами допустимых диапазонов частоты, углов скольжения и состояния моря. См. раздел Модели отражательной способности моря для получения дополнительной информации о допустимом диапазоне поддерживаемых моделей моря. |
#
SeaState —
состояние моря
1 (по умолчанию) | целое число
Details
Состояние моря, заданное как неотрицательное целое число от 0 до 9. См. раздел Состояния моря для получения дополнительной информации о значениях состояния моря. Если для свойства Model установлено значение "ConstantGamma", вместо SeaState следует указать свойство Gamma.
| Типы данных |
|
#
Polarization —
преобладающая поляризация модели отражательной способности
"H" (по умолчанию) | "V"
Details
Преобладающая поляризация модели отражательной способности поверхности, заданная как "H" или "V". "H" обозначает горизонтальную поляризацию, а "V" — вертикальную.
Зависимости
Чтобы использовать это свойство, установите для свойства EnablePolarization значение false, а для свойства Model — значение "ConstantGamma".
| Типы данных |
|
#
Gamma —
значение гамма-коррекции моря, дБ
−40 (по умолчанию) | скаляр | матрица
Details
Значение гамма-коррекции в дБ, используемое в модели постоянной гамма-коррекции, заданное как скаляр или вещественная матрица размером 2 на 2. Если для свойства Model установлено значение "ConstantGamma", то нужно задать значение гамма-коррекции, представляющее требуемые характеристики поверхности моря на заданной частоте, вместо свойства SeaState. Значение по умолчанию −40 соответствует состоянию моря 3.
-
Если для свойства EnablePolarization установлено значение
false, укажите Gamma как скаляр. -
Если для свойства EnablePolarization установлено значение
true, укажите Gamma как скаляр или матрицу2на2, так чтобыGamma = [GammaHH GammaHV; GammaVH GammaVV]. При задании в виде скаляра предполагается, что все поляриметрические компоненты равны. Если для свойства CrossPolarization установлено значение"Symmetric", значениеGammaVHдолжно быть равно значениюGammaHV.
Можно использовать функцию surfacegamma для получения значения гамма-коррекции для поддерживаемых типов местности и частот.
|
Зависимости
Чтобы использовать это свойство, установите для свойства Model значение "ConstantGamma".
| Типы данных |
|
Примеры
Нормированная отражательная способность с постоянной гамма-коррекцией
Details
Получим нормированную отражательную способность моря с постоянной гамма-коррекцией, используя значение по умолчанию −40 дБ на частоте 10 ГГц и при угле скольжения 10 градусов.
import EngeeRadars: surfaceReflectivity
grazAng = 10
freq = 10e9
refl = surfaceReflectivity("Sea")
println("EnablePolarization: ", refl.EnablePolarization,
"\nModel: ", refl.Model,
"\nGamma: ", refl.Gamma,
"\nSpeckle: ", refl.Speckle)
EnablePolarization: false
Model: NRL
Gamma: -40
Speckle: None
nrcs = refl(grazAng, freq)
([2.50092718146313e-5], 1)
Дополнительно
Модели отражательной способности моря
Details
| Model | Тип | Углы скольжения | Диапазон частот | Состояние моря | Настраиваемые свойства |
|---|---|---|---|---|---|
|
Эмпирический |
|
|
|
SeaState Polarization |
См. [4]. |
Полуэмпирический |
|
|
|
SeaState Polarization |
Полуэмпирический |
|
|
|
SeaState Polarization |
|
|
Полуэмпирический |
|
|
|
SeaState Polarization |
|
Эмпирический |
|
X Ka |
|
SeaState Polarization |
|
Эмпирический |
|
УВЧ L S C X Ku Ka |
|
SeaState Polarization |
См. [10]. |
Математический |
|
|
|
SeaState Polarization |
|
Эмпирический |
|
X |
|
SeaState Polarization |
См. [11]. |
Эмпирический |
|
|
|
SeaState Polarization |
|
Математический |
См. раздел Модель постоянной гамма-коррекции. |
— |
— |
Gamma |
Состояния моря
Details
Состояние моря относится к состоянию поверхности моря. На состояние моря влияют такие факторы, как скорость ветра, высота и период волн. Функция searoughness позволяет получить стандартное отклонение высоты поверхности для заданного состояния моря. Состояние моря обычно классифицируется с помощью кода состояния моря Всемирной метеорологической организации (ВМО), который варьируется от 0 до 9:
-
Состояние моря
0: штиль (зеркально-гладкое) — высота волн0м. -
Состояние моря
1: штиль (слабое волнение, рябь) — высота волн до0.1м. -
Состояние моря
2: спокойное (малые волны) — высота волн от0.1до0.5м. -
Состояние моря
3: легкое волнение — высота волн от0.5до1.25м. -
Состояние моря
4: умеренное волнение — высота волн от1.25до2.5м. -
Состояние моря
5: сильное волнение — высота волн от2.5до4м. -
Состояние моря
6: значительное волнение — высота волн от4до6м. -
Состояние моря
7: большое волнение — высота волн от6до9м. -
Состояние моря
8: очень сильное волнение — высота волн от9до14м. -
Состояние моря
9: исключительное волнение — высота волн более14м.
Модель пятнистой структуры
Details
Пятнистость моделируется как некоррелированный множитель , где — ЭПР помех, а — случайные числа, взятые из независимого одинаково распределенного статистического распределения шума со средним значением, равным единице. Поскольку пятнистость коррелирует с ЭПР подстилающей поверхности, она обычно применяется к интенсивности радиолокационного сигнала. К распределениям шума, используемым в модели пятнистой структуры, относятся логнормальное и рэлеевское распределения, а также распределение Вейбулла.
Литература
-
Barton, David Knox. Radar Equations for Modern Radar. Artech House, 2013.
-
Long, Maurice W. Radar Reflectivity of Land and Sea. 3rd ed, Artech House, 2001.
-
Nathanson, Fred E., et al. Radar Design Principles: Signal Processing and the Environment. 2. ed., Repr, Scitech Publ, 2004.
-
Reilly, J. P., R. L. McDonald, and G. D. Dockery. RF-Environment Models for the ADSAM Program. Report No. A1A97U-070, Laurel, MD: Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory, August 22, 1997.
-
Billingsley, J. Barrie. Low-Angle Radar Land Clutter: Measurements and Empirical Models. William Andrew Pub.: SciTech Pub.; Institution of Electrical Engineers, 2002.
-
Richards, M. A., et al., editors. Principles of Modern Radar. SciTech Pub, 2010.
-
Morchin, Fred E., J. Patrick Reilly, and Marvin Cohen. Radar Design Principles: Signal Processing and the Environment. 2nd ed. New York: McGraw-Hill, 1991.
-
Ulaby, Fawwaz T., and M. Craig Dobson. Handbook of Radar Scattering Statistics for Terrain. Artech House, 1989.
-
Gregers-Hansen, V. and Mittal, R. An Improved Empirical Model for Radar Sea Clutter Reflectivity. NRL/MR/5310-12-9346, Apr. 27, 2012.
-
Ward, Keith D., Simon Watts, and Robert J. A. Tough. Sea Clutter: Scattering, the K-Distribution and Radar Performance. IET Radar, Sonar, Navigation and Avionics Series 20. London: Institution of Engineering and Technology, 2006.
-
Antipov, Irina. Simulation of Sea Clutter Returns. Department of Defence, June 1998.
-
Masuko, Harunobu, Ken’ichi Okamoto, Masanobu Shimada, and Shuntaro Niwa. Measurement of Microwave Backscattering Signatures of the Ocean Surface Using X Band and K a Band Airborne Scatterometers. Journal of Geophysical Research 91, no. C11 (1986): 13065. https://doi.org/10.1029/JC091iC11p13065.