مدل‌سازی انتشاری حلقه‌وار یک رادار زمین‌نفوذ هواپایه ایستای و استخراج پارامترهای مؤثر در آشکارسازی هدف مدفون

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران

2 دانشیار، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران

چکیده

هدف اصلی این مقاله بررسی پارامترها و مؤلفه‌های تأثیرگذار در آشکارسازی یک هدف مدفون توسط یک سکوی راداری هواپایه ایستا به وسیله مدل‌سازی انتشاری حلقه‌وار می‌باشد. در این مدل‌سازی ابعاد محدوده پوشش آنتن در سطح و زیرسطح، با لحاظ نمودن کلیه پارامترهای مؤثر در آن محاسبه گردیده است که به ما این امکان را می‌دهد تا با استفاده از تئوری انتقال تابشی و مشخص شدن مقدار جریان ورودی در هر محیط، توان پراکنده‌شده و توان جذب‌شده در آن محیط را بدست آوریم. یکی از نکات پراهمیت در کاربری این نوع رادارهای زمین‌نفوذ هواپایه انتخاب مناسب فرکانس مرکزی و پهنای باند فرکانسی لازم جهت آشکارسازی بهتر می‌باشد. در این مقاله نحوه انتخاب پارامترهای طراحی رادار و مصالحه بین داشتن عمق نفوذ و داشتن قدرت تفکیک به‌صورت مناسب با استفاده از نمودارهای مرزبندی شده ارائه شده و می‌تواند به‌عنوان یک جدول از پیش تعیین‌شده در حافظه رادار قرار گیرد. هم‌چنین با چینش سناریوهای متعدد شبیه‌سازی، میزان سیگنال برگشتی از هدف مدفون در دو نرم‌افزار CST و GPR_Sim اندازه‌گیری و از طریق معادلات، عمق قرارگیری اهداف با دقت قابل قبولی در حدود کمتر از 2 درصد سنجیده و راستی آزمایی شده است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Loop propagation modeling of a Static ground penetrating radar and extraction of effective parameters in detecting a buried target

نویسندگان [English]

  • Ehsan Shahroosvand 1
  • Morteza Kazerooni 2
1 PhD student, Malek Ashtar University of Technology, Tehran, Iran
2 Associate Professor, Malek Ashtar University of Technology, Tehran, Iran
چکیده [English]

The main goal of this article is to investigate the parameters and components influencing the detection of a buried target by a static airborne radar platform by means of loop propagation modeling. In this modeling, the dimensions of the antenna coverage range on the surface and subsurface have been calculated by taking into account all the effective parameters, which allows us to use the radiative transfer theory and determine the amount of input current in each environment, the scattered and absorbed power obtained in the medium. One of the important points in the applications of this type of airborne radars is the proper selection of the central frequency and the frequency bandwidth required for better detection. In this paper, how to choose the parameters of radar design and compromise between having penetration depth and having the resolution are properly presented using delimited diagrams that can be placed as a predefined table in radar memory. Also, with the arrangement of several scenarios, the amount of return signal from the buried target has been measured and verified in CST and GPR_Sim software, and through equations, the depth of its placement has been revealed with an acceptable accuracy of less than 2%.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Ground-penetrating radar design
  • surface and subsurface antenna coverage
  • loop propagation modeling of ground penetrating radar

Smiley face

مراجع

          [1] D. Nectaria, J. D. Redman, C. M. Hogan, and A. Peter Annan, “Air-launched GPR depth of investigation, ”Society of Exploration Geophysicists, pp. 228–231, 2020.
[2]     R. Tilley, H. R. Sadjadpour, and F. Dowla, “GPR Imaging for Deeply Buried Objects : A Comparative Study Based on Compositing of Scanning Frequencies and a Chirp Excitation Function, ” 2019.
[3]     D. Reichman, J. M. Malof, and L. M. Collins, “Algorithm Development for Deeply Buried Threat Detection in GPR Data,” vol. 9823, pp. 1–8, 2016.
[4]     S. K. I. Khaki, M. R. Seif, “Modeling, Processing And Interpreting Ground Penetrating Radar (GPR) Data for Detecting Tunnels with a Case Study, ” Passiv. Def. Q, vol. 9, no. 1, pp. 47–56, 2018.(in persian)
[5]     R. Ahmadi, N. Fathianpour, and G. H. Norouzi, “Comparison of the performance of ANN and SVM methods in automatic detection of hidden cylindrical targets in GPR images, ” J. Min. Eng., vol. 10, no. 26, pp. 69–89, 2015. (in persian)
[6]     V. maleki, S. Khazaei, and K. Alimohammadi, “Analysis of Ground Penetrating Radar Method in Detecting Subsurface Targets Based on Simulating Electromagnetic Waves” J. Adv. Def. Sci. Technol, vol. 10, no. 2, pp. 159–168, 2019. (in persian)
[7]     H. M. Jol, Ground Penetrating Radar Theory and Applications. Elsevier Science, 2008.
[8]     F. T. Ulaby, D. G. Long, and A. Fung, Microwave Radar and Radiometric Remote Sensing.
[9]     S. Pradhan and B. Gupta, “Estimation of Ground Footprint for Airborne Antenna Systems,” in 2019 URSI Asia-Pacific Radio Science Conference (AP-RASC), pp. 1–3, 2019.
[10]   A. Lahiry, “Hybrid Amplitude Control Antenna Array System for Energy Efficient W-CDMA Network with Adaptive Coverage and Capacity,” Wirel. Pers. Commun., vol. 99, Mar. 2018.
[11]   M. I. Skolnik, Radar Handbook, Third Edition. McGraw-Hill Education, 2008.
[12]   J. A. Richards, Remote Sensing with Imaging Radar. Springer Berlin Heidelberg, 2009.
[13]   D. J. Daniels, “Ground Penetrating Radar,” Encyclopedia of RF and Microwave Engineering. Apr. 15, 2005.
[14]   Y. Guzel and U. of Dayton. School of Engineering, A Fast Matched Filtered Method for Ground Penetrating Radar Tomographic Imaging. University of Dayton, 2019.
[15]   A. P. Annan, “Ground Penetrating Radar Principles, Procedures & Applications,” 2003.
[16]   D. Edemsky, A. Popov, I. Prokopovich, and V. Garbatsevich, “Airborne Ground Penetrating Radar, Field Test, ” Remote Sensing, vol. 13, no. 4. 2021.
[17]   G.Patent, “GROUND-PENETRATING RADAR : OPERATION,” no. 44, 2019.
[18]   L. Dang, H. Yang, and B. Teng, “Detection imaging of impulse borehole well-logging radar,” EURASIP J. Image Video Process, vol. 2018.
رادار
دوره 10، شماره 1 - شماره پیاپی 27
شماره پیاپی 27، فصلنامه بهار و تابستان
تیر 1401
صفحه 55-66

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 20 اردیبهشت 1401
  • تاریخ بازنگری: 25 تیر 1401
  • تاریخ پذیرش: 23 مرداد 1401
  • تاریخ انتشار: 20 شهریور 1401

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار