Hybrid Cartesian/unstructured numerical method for efficient evaluation of scattered fields: Application to buried object detection from airborne platforms
Méthode numérique hybride cartésienne/non structurée pour l’évaluation efficace des champs diffractés : Application à la détection d'objets enfouis à partir de plates-formes aéroportées
Résumé
This paper focuses on the study and development of an efficient numerical method designed to simulate the radar cross section (RCS) of objects buried in lossy ground and illuminated by a plane wave. The primary objective aligns with the overarching challenge of detecting buried targets in the ground using an airborne radar system. In this scenario, a source antenna illuminates a considered 3D domain, and sensors receive the scattered field from the targets. To enable accurate and efficient simulations, the proposed tool utilizes a Cartesian/unstructured mesh and employs hybrid method that combines two finite volume solvers. In the contents of the paper, we first present a strategy for obtaining Cartesian/unstructured meshes. Subsequently, we study the hybridization of two specific finite volume schemes. Additionaly, a ground and a Near‐ to Far‐field model are introduced for buried targets. To validate and showcase the advantages of our hybrid approach, practical examples are presented. Finally, the strategy designed for handling meshes composed of multiple Cartesian and unstructured zones is detailed.
Cet article porte sur l'étude et le développement d'une méthode numérique efficace conçue pour simuler la Surface Equivalente Radar (SER) d'objets enfouis dans un sol à pertes et éclairés par une onde plane. L'objectif principal s'aligne sur le défi primordial de la détection de cibles enfouies dans le sol à l'aide d'un système radar aéroporté. Dans ce scénario, une antenne source illumine un domaine 3D considéré, et des capteurs reçoivent le champ diffusé par les cibles. Pour permettre des simulations précises et efficaces, l'outil proposé utilise un maillage cartésien/non structuré et emploie une méthode hybride qui combine deux solveurs de volumes finis. Dans ce document, nous présentons d'abord une stratégie pour obtenir des maillages cartésiens/non structurés. Ensuite, nous étudions l'hybridation de deux schémas de volumes finis spécifiques. De plus, nous introduisons un modèle de sol et un modèle de transformation champ proche / champ lointain dans le cas de cibles enfouies. Des exemples pratiques sont présentés pour valider et mettre en évidence les avantages de notre approche hybride. Enfin, la stratégie conçue pour traiter les maillages composés de multiples zones cartésiennes et non structurées est détaillée.
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