Functional-voxel method for geometric description of a radar detection zone
DOI:
https://doi.org/10.25206/1813-8225-2025-196-43-50Keywords:
functional-voxel method, M-shape, R-functions, homogeneous vector, local geometric characteristics, radiation pattern, radar simulation.Abstract
The study presents an improved methodology for constructing precise geometric models of detection zones for ground-based radar stations. The primary focus is on integrating a functional-voxel approach. The analytical description of the radiation pattern is defined via piecewise functions with angles εmin = 0.1°; ε0 = 1.7°; εmax = 4°. The transformation between polar and Cartesian coordinate systems is accounted for, and R-functions are applied to combine the analytical equations used. The modeling incorporates the Pattern Propagation Factor of the Earth using the following computational methods: decomposition of 5×5 matrices into 4×4 submatrices via Laplace’s method and construction of local approximating planes with coefficient normalization. The study develops 2D-models with a maximum detection range of 125.5 km, as well as 3D-models. Since the functional-voxel method is employed, base M-shapes of local characteristics are constructed. The simulation accuracy aligns with functional-voxel method readings, meaning the model’s values are calculated at each point while maintaining continuity, depending on the scale used.
Downloads
References
(1). Сухоруков А. П., Бабушкин А. К., Михайлов Е. В. [и др.]. Возможности систем геопространственного моделирования в задачах прогнозирования распространения радиоволн и электромагнитной экологии // Радиолокация и радиосвязь: III Всерос. конф. 2009. С. 630–640.
Sukhorukov A. P., Babushkin A. K., Mikhaylov E. V. [et al.]. Vozmozhnosti sistem geoprostranstvennogo modelirovaniya v zadachakh prognozirovaniya rasprostraneniya radiovoln i elektromagnitnoy ekologii [Capabilities of geospatial modeling systems in the problems of radio wave propagation forecasting and electromagnetic ecology]. Radiolokatsiya i Radiosvyaz’. P. 630–640. (In Russ.).
(2). Татарский Б. Г., Ясенцев Д. А., Сурков А. А. Формирование радиолокационных изображений в некогерентных многопозиционных радиолокационных системах // Вопросы электромеханики. Труды ВНИИЭМ. 2024. Т. 198, № 1. С. 47–53. EDN: BAYQMP.
Tatarsky B. G., Yasentsev D. A., Surkov A. A. Formirovaniye radiolokatsionnykh izobrazheniy v nekogerentnykh mnogopozitsionnykh radiolokatsionnykh sistemakh [Formation of radar images in incoherent multi-position radar systems]. Voprosy elektromekhaniki. Trudy VNIIEM. Electromechanical Matters. VNIIEM studies. 2024. Vol. 198, no. 1. P. 47–53. EDN: BAYQMP. (In Russ.).
(3). Дорогов А. Ю., Яшин А. И. Программный комплекс моделирования пакетных радиосетей КВ-диапазона // Наукоемкие технологии в космических исследованиях Земли. 2020. Т. 12, № 6. С. 26–37. DOI: 10.36724/2409-5419-2020-12-6-26-37. EDN: QOBFCL.
Dorogov A. Yu., Yashin A. I. Programmnyy kompleks modelirovaniya paketnykh radiosetey KV-diapazona [Software package for modeling HF-band packet radio networks]. Naukoyemkiye tekhnologii v kosmicheskikh issledovaniyakh Zemli. High Tech in Earth Space Research. 2020. Vol. 12, no. 6. P. 26–37. DOI: 10.36724/2409-5419-2020-12-6-26-37. EDN: QOBFCL. (In Russ.).
(4). Толок А. В. Функционально-воксельный метод в компьютерном моделировании / под ред. С. Н. Васильева. Москва: Физматлит, 2016. 112 с. ISBN 978-5-9221-1680-0.
Tolok A. V. Funktsional’no-voksel’nyy metod v komp’yuternom modelirovanii [Functional-Voxel method in computer modeling] / Ed. by S. N. Vasilyev. Moscow, 2016. 112 p. ISBN 978-5-9221-1680-0. (In Russ.).
(5). Теоретические основы радиолокации / под ред. Я. Д. Ширмана. Москва: Советское радио, 1970. 560 с.
Teoreticheskiye osnovy radiolokatsii [Theoretical radar foundations] / Ed. by Ya. D. Shirman. Moscow, 1970. 560 p. (In Russ.).
(6). Бердышев В. П., Гарин Е. Н., Фомин А. Н. [и др.]. Радиолокационные системы / под общ. ред. В. П. Бердышева. Красноярск: Сиб. федер. ун-т, 2011. 400 с. ISBN 978-5-7638 2479-7.
Berdyshev V. P., Garin E. N., Fomin A. N. [et al.]. Radiolokatsionnyye sistemy [Radar systems] / Ed. by V. P. Berdyshev. Krasnoyarsk, 2011. 400 p. ISBN 978-5-7638 2479-7. (In Russ.).
(7). Справочник по радиолокации. В 2 кн. / под ред. М. И. Сколника; пер. с англ. В. С. Вербы. Москва: Техносфера, 2014. Кн. 1. 672 с. ISBN 978-5-94836-381-3.
Spravochnik po radiolokatsii. V 2 kn. [Handbook of radar systems]. In 2 vols. / Ed. by M. I. Skolnik; trans. from Engl. V. S. Verba. Moscow, 2014. Bk. 1. 672 p. ISBN 978-5-94836-381-3. (In Russ.).
(8). Тяпкин В. Н., Фомин А. Н., Гарин Е. Н. [и др.]. Основы построения радиолокационных станций радиотехнических войск / под общ. ред. В. Н. Тяпкина. 2-е изд., перераб. Красноярск: Сиб. федер. ун-т, 2016. 536 с. ISBN 978-5-7638-3410-9.
Tyapkin V. N., Fomin A. N., Garin E. N. [et al.]. Osnovy postroyeniya radiolokatsionnykh stantsiy radiotekhnicheskikh voysk [Fundamentals of radar systems for radio engineering troops] / Ed. by V. N. Tyapkin. 2nd ed., revised. Krasnoyarsk, 2016. 536 p. ISBN 978-5-7638-3410-9. (In Russ.).
(9). Толок А. В. Применение воксельных моделей в процессе автоматизации математического моделирования // Автоматика и телемеханика. 2009. № 6. С. 167–180. EDN: MWKIBL.
Tolok A. V. Primeneniye voksel’nykh modeley v protsesse avtomatizatsii matematicheskogo modelirovaniya [Using voxel models in automation of mathematical modeling]. Avtomatika i Telemekhanika. 2009. No. 6. P. 167–180. EDN: MWKIBL. (In Russ.).
(10). Рвачев В. Л. Теория R-функций и некоторые ее приложения: моногр. Киев: Наукова думка, 1982. 552 с.
Rvachev V. L. Teoriya R-funktsiy i nekotoryye eye prilozheniya [Theory of R-functions and some of its applications]. Kyiv, 1982. 552 p. (In Russ.).
(11). Максименко-Шейко К. В., Мацевитый А. М., Толок А. В., Шейко Т. И. R-функции и обратная задача аналитической геометрии в трехмерном пространстве // Информационные технологии. 2007. № 10. C. 23–32. EDN: IJQBMN.
Maksimenko-Sheyko K. V., Matsevityy A. M., Tolok A. V., Sheyko T. I. R-funktsii i obratnaya zadacha analiticheskoy geometrii v trekhmernom prostranstve [R-functions and inverse problem of analytic geometry in three-dimensional space]. Informatsionnyye tekhnologii. Information Technologies. 2007. No. 10. P. 23–32. (In Russ.).
(12). Толок А. В. Функционально-воксельный метод в компьютерном моделировании / под ред. С. Н. Васильева. Москва: Физматлит, 2016. 112 с. ISBN 978-5-9221-1680-0.
Tolok A. V. Funktsional’no-voksel’nyy metod v komp’yuternom modelirovanii [Functional-voxel method in computer modeling] / Ed. by S. N. Vasilyev. Moscow, 2016. 112 p. ISBN 978-5-9221-1680-0. (In Russ.).
(13). Толок А. В. Графические образы-модели в информационных технологиях // Прикладная информатика. 2009. № 4. С. 31–40. EDN: KWMTBP.
Tolok A. V. Graficheskiye obrazy-modeli v informatsionnykh tekhnologiyakh [Graphic image-models in information technologies]. Prikladnaya informatika. Applied Informatics. 2009. No. 4. P. 31–40. EDN: KWMTBP. (In Russ.).
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Non-exclusive rights to the article are transferred to the journal in full accordance with the Creative Commons License BY-NC-SA 4.0 «Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 Worldwide License (CC BY-NC-SA 4.0»)
