Main sea clutter characteristics impacting small slow moving targets detection by marine radars
Вісник НТУУ "КПІ". Серія Радіотехніка, Радіоапаратобудування.
Переглянути архів Інформація| Поле | Співвідношення | |
| Title |
Main sea clutter characteristics impacting small slow moving targets detection by marine radars
Основные характеристики морского клатера, влияющие на обнаружение малоразмерных малоподвижных целей морскими РЛС Основні характеристики морського клатера, що впливають на виявлення малорозмірних малорухомих цілей морськими РЛС |
|
| Creator |
Mrachkovskiy, O. D.; Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут”
Turko, S. I.; Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут” |
|
| Subject |
sea clatter, K-distribution; resonant scattering; compound model; texture; speckle; spikes; attractor; Lyapunov exponent
морской клатер; K-распределение; резонансное рассеяние; составная модель; текстура; спекл; спайки; аттрактор; показатель Ляпунова морський клатер, K-розподіл; резонансне розсіювання; компонована модель; текстура; спекл; спайки; атрактор; показник Ляпунова |
|
| Description |
Searching of the sea clutter mathematical model is carried out in this paper. It is suitable to create based on it algorithm for small slow moving targets detection by marine radars. The compound Gaussian model for modeling sea clutter amplitude stochastic distribution is selected as a result of the sources analysis, because it was confirmed by most of researches. The discussed in the literature model based on chaos theory is choosen as perspective alternative for stochastic model; its advantage of using it for such problems solution must be definitively proved or denied. It was proposed many different distributions for high resolution sea clutter amplitude data modeling. The most frequently reported in the literature are K, Log-Normal and Weibull distributions. K distribution belonging to a compound-Gaussian model has the most significant theoretical and experimental background. This distribution choice is physically explained basing on the processes taking place when electromagnetic waves scattered from capillarity and gravity sea waves create a composed echo. Signal representing this echo is the product of two random components, called texture and speckle. Texture is the result of scattering from gravity waves, has a Gamma pdf (in case of K distribution) and corresponds to slow-varying large-scale structure. Speckle is the result of scattering from isolated scatterers (capillarity waves), has a Rayleigh pdf and corresponds to rapid varying small-scale structure. So, K distribution envelope is a compound distribution consisting of a locally Rayleigh distribution speckle whose mean is modulated by a gamma distribution texture. All researches consider Rayleigh pdf for speckle. The lognormal, generalized Gaussian, inverse gamma and some other distributions were proposed for the texture. Due to literature analyses it is seen that texture distribution depends on radar range resolution, but strong dependence is not proved. Some scientists modified K distribution to K-A distribution consisting of the Rayleigh, gamma and Poisson distributions to describe better spikes appearence caused by whitecaps and bursts. Using of Weibull-Weibull (WW) and KK distributions was proposed for high grazing angle and high resolution sea clutter. Doppler characteristics of the sea clutter has been investigated by many researchers and now we have well developed theory. It is known empirical behavior of sea clutter doppler spectrum for different conditions – grazing angle, resolution, wind speed, polarisation and others. Lee, Walker and Ward models are used for sea clutter doppler spectrum describing. Fast moving targets can be effectively detected in heavy sea clutter by doppler radars. But existing theory cannot improve detection of slow moving small targets in heavy sea clutter, because slow moving targets have doppler shift compared to doppler shift of sea clutter. Correlation properties of high resolution sea clutter cannot be derived from its doppler spectrum. In alternative to stohastic model, many researches prefer deterministic model and use chaos theory to describe sea clutter. This choise is based on the fact that both hydrodynamic and electromagnetic therory relying on deterministic models only. If deterministic theory usefulness in applying to high resolution see clutter description be proved completely, it can lead to great progress for small targets in heavy sea clutter detection; because in this case sea clutter behavior can be predicted if initial conditions are precisely known. Using chaotic model for high resolution sea clutter description is highly disputed in recent years, and many researches have questioned first results of high resolution sea clutter describing with chaotic theory usage by Haykin. But great possibilities can give deterministic model for small targets detection definitively proving its ability to describe high resolution sea clutter data precisely causes different scientists to return to chaos theory again and again. Promising results in this field was obtained by using multifractal theory, but still there are not strong methodological background of using deterministic models for small slow moving targets in sea clutter detection, so it is required to make research to prove or deny deterministic models usefulness for high resolution sea clutter data description.
В работе осуществляется поиск математической модели морского клатера, пригодной для создания на ее основе алгоритма обнаружения малоразмерных малоподвижных целей морскими РЛС. В результате анализа источников для моделирования стохастического распределения амплитуды морского клатера избирается составная Гауссова модель, поскольку ее состоятельность подтверждена наибольшим количеством исследователей. В качестве перспективной альтернативы стохастической модели избирается обсуждаемая в литературе модель, основанная на теории хаоса, преимущество использования которой для решения данного класса задач требует окончательного подтверждения или отрицания. В роботі здійснюється пошук математичної моделі морського клатера, придатної для створення на її основі алгоритму виявлення малорозмірних малорухомих цілей морськими РЛС. В результаті аналізу джерел для моделювання стохастичного розподілу амплітуди морського клатера обирається компонована Гаусова модель, оскільки її адекватність підтверджена найбільшою кількістю дослідників. В якості перспективної альтернативи стохастичній моделі обирається обговорювана в останнє десятиліття в літературі модель, основана на теорії хаосу, перевага використання якої для вирішення даного класу задач потребує остаточного підтвердження або заперечення. |
|
| Publisher |
National Technical University of Ukraine
|
|
| Date |
2013-04-29
|
|
| Type |
info:eu-repo/semantics/article
info:eu-repo/semantics/publishedVersion |
|
| Format |
application/pdf
|
|
| Identifier |
http://radap.kpi.ua/radiotechnique/article/view/463
|
|
| Source |
BULLETIN of National Technical University of Ukraine. Series RADIOTECHNIQUE. RADIOAPPARATUS BUILDING; № 52 (2013); 136-150
Вісник НТУУ "КПІ". Серія Радіотехніка, Радіоапаратобудування; № 52 (2013); 136-150 Вестник НТУУ "КПИ". Серия Радиотехника, Радиоаппаратостроение; № 52 (2013); 136-150 |
|
| Language |
ukr
|
|
| Relation |
http://radap.kpi.ua/radiotechnique/article/view/463/506
|
|
| Rights |
1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.3. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
|
|