Метод минимизации объема вычислений при имитации отражений радиоволн от земной поверхности

Аннотация

Введение: имитация отражений от поверхности Земли является важным этапом в процессе тестирования и оценки работоспособности радиолокационных станций. Для создания имитационной модели поверхности область, на которой планируется использовать радиолокационную станцию, разбивается на множество небольших участков. Каждый из этих участков рассматривается как точечный отражатель. Эхосигнал от области поверхности формируется как совокупность сигналов от точечных отражателей, входящих в нее, что требует значительных вычислительных ресурсов. Цель: обосновать методы минимизации объема вычислений при расчете отраженных от земной поверхности сигналов для имитационного моделирования работы радиолокационных станций. Результаты: моделирование отраженного от Земли сигнала сводится к вычислению свертки последовательности, описывающей структуру земной поверхности, и последовательности, описывающей зондирующий сигнал. Вычисление свертки эффективно по методу перекрытия с накоплением, где всю последовательность разделяют на несколько секций. Показано, что при вычислении частичных сверток с использованием преобразования Фурье гармоники, имеющие низкую энергетику, могут быть проигнорированы без значительного влияния на точность вычислений. Для каждой из секций можно использовать различные методы оптимизации в зависимости от свойств сигналов, отраженных от земной поверхности. Эти свойства зависят от удаленности рассматриваемого участка от радиолокационной станции. В зоне, расположенной близко к радиолокационной станции, вклад отражений от участков сильно зависит от их местоположения. Фактически отражения формируют только близлежащие участки. Получены выражения для оценки ошибок, которые возникают из-за пренебрежения отражениями от удаленных участков. Показано, что в зоне, находящейся на значительном расстоянии от радиолокационной станции, отражающие участки принимают точечный характер, что позволяет непосредственно вычислять свертку без применения быстрых алгоритмов. Практическая значимость: представленные методы оптимизации вычислений могут быть использованы для разработки имитаторов эхосигналов.