• Journal of electromagnetic engineering and science
• /
• 제18권2호
• /
• pp.136-140
• /
• 2018

We propose an improved semi-empirical scattering model for X-band radar backscattering from rough sea surfaces. This new model has a wider validity range of wind speeds than does the existing semi-empirical sea spectrum (SESS) model. First, we retrieved the small-roughness parameters from the sea surfaces, which were numerically generated using the Pierson-Moskowitz spectrum and measurement datasets for various wind speeds. Then, we computed the backscattering coefficients of the small-roughness surfaces for various wind speeds using the integral equation method model. Finally, the large-roughness characteristics were taken into account by integrating the small-roughness backscattering coefficients multiplying them with the surface slope probability density function for all possible surface slopes. The new model includes a wind speed range below 3.46 m/s, which was not covered by the existing SESS model. The accuracy of the new model was verified with two measurement datasets for various wind speeds from 0.5 m/s to 14 m/s.

• 한국음향학회지
• /
• 제28권3호
• /
• pp.174-186
• /
• 2009

경계면이 존재하는 해양에서의 수중 음파 전달 모델링 시 일반적으로 평평한 경계면을 가정하고 Rayleigh가 제안했던 반사계수를 이용해 반사파를 계산할 수 있다. 하지만 해수면이나 해저면과 같은 실제 해양의 경계면은 불규칙적인 거칠기를 가진다. 이러한 경계면에서의 반사 손실은 실험식이나 산란 이론에 기반한 간섭 반사 계수를 계산하여 구할 수 있다. 본 논문에서는 섭동 이론, Kirchhoff 근사법, 작은 가지 근사법과 같은 산란 이론을 이용하여 유체-유체 경계면에 대한 간섭 반사 계수를 각각 유도한다. 이를 이용하여 임의의 거칠기를 가지는 해수면과 해저면에 대한 각 산란 이론의 간섭 반사계수를 계산하며, 이 결과를 Rayleigh 반사 계수와 비교하여 경계면의 거칠기에 따른 반사 손실을 분석한다. 또한, 섭동 이론과 Kirchhoff 근사법의 결과를 일반적으로 적용 범위가 넓은 작은 기울기 근사법의 결과와 비교하여 각 이론의 유효범위에 대해 고찰한다.

• 전기학회논문지
• /
• 제59권6호
• /
• pp.1114-1119
• /
• 2010

This paper is concerned with an numerical analysis of electromagnetic wave propagation from randomly rough surfaces as a desert, sea surface and so on. We propose discrete ray tracing method (DRTM) for analysis of characteristics of wave propagation along one dimensional (1D) and two dimensional (2D) random rough surfaces. The point of the present method is to discretize not only rough surface but also ray tracing. This technique helps saving computer memories and does simplifying ray searching algorithm resulting in saving computation time. Numerical calculations are carried out for 1D and 2D random rough surfaces and electric field distributions are shown to check the effectiveness of the proposed DRTM.

• 대한원격탐사학회지
• /
• 제26권1호
• /
• pp.21-27
• /
• 2010

본 논문에서는 기름이 유출된 바다 표면의 레이더 산란에 대한 수치해석적 연구를 보여준다. 우선, 풍속에 따라서 불규칙적인 거칠기를 갖는 바다 표면을 생성한 다음에, 유전율이 높은 거친 바닷물 표면 위에 유전율이 낮은 기름층을 두어 기름이 유출된 바다 표면을 생성한다. 서로 다른 표면 거칠기, 기름층의 두께와 유전율, 주파수, 편파, 입사각의 조합으로 이루어진 다양한 형태의 기름 유출 바다에 대한 레이더 후방산란계수를 모멘트 법(Method of Moments)/ 몬테카를로(Monte-Carlo) 방법을 이용하여 계산한다. 이 수치해석적 방법은 이론적인 산란 모델로 계산 가능한 간단한 구조에 대해서 이론 모델 결과와 비교함으로써 그 정확성을 검증한다. 이 수치해석적 방법으로 기름이 유출된 바다 표면에서의 후방산란계수의 감소를 분석하며, 이 분석 결과는 결과적으로 SAR 영상에서의 기름층의 발견 및 식별에 도움을 줄 것이다.

• Journal of electromagnetic engineering and science
• /
• 제10권2호
• /
• pp.61-66
• /
• 2010

This paper is concerned with an analysis of the back scattering of electromagnetic waves from a target moving along random rough surfaces such as the desert, and sea. First, the discrete ray tracing method(DRTM) is introduced, and then, this method is applied to the back scattering problem in order to investigate the effect of the back scattering from random rough surfaces on the electric field intensities. Finally, numerical examples of various height deviations of the Gaussian type of rough surfaces are shown. It is numerically demonstrated that the back scattering is dominated by the diffractions related to the reflections from the random rough surfaces.

• 한국전자파학회논문지
• /
• 제17권1호
• /
• pp.39-44
• /
• 2006

본 논문에서는 바다 표면에서 전파의 페이딩 현상을 해석하는데 필요한 bistatic coherent reflectivity를 Monte-Carlo/모멘트 법과 physical optics(PO) 모델을 이용하여 비교하고 계산하였다. 모멘트 법 계산을 위해서 우선 Gaussian 형태로 불규칙한 바다 표면을 생성하였다. 풍속과 유의 파고 등에 대한 태안 앞바다에서의 실제 측정 데이터를 사용하여 이 표면을 생성하였으며, 두 변수간의 관계식을 유도함으로써 측정하기 쉬운 변수인 풍속에 의해 바다 표면 상태를 예측할 수 있는 모델을 만들었다. 평면에서의 결과를 비교함으로써 모멘트 법 모델을 검증하였고, 거친 표면의 경우에 비교적 정확한 수치 해석 방법인 Monte-Carlo/모멘트 법과 간단히 계산이 가능한 이론식인 PO 모델을 비교함으로써 거친 표면에서 PO 모델의 적용 가능한 조건을 찾아내었으며, 전파 경로 해석법을 이용하여 실제 전파의 페이딩 현상을 해석할 때에 사용되는 PO 모델의 유효성을 검증하였다.

• 한국표면공학회지
• /
• 제48권6호
• /
• pp.349-353
• /
• 2015

In this paper, arc thermal spray coating was conducted onto the SS400 steel using Inconel 625 wires in order to improve the durability of marine steel structures, and then investigated cavitation damage behavior of Inconel 625 coating layer in sea water. For the Inconel 625 coating layer, surface hardness appeared similar to that of existing high velocity oxy-fuel coating technology with 380~480 HV, but the porosity of about 6 % was larger relatively. During the cavitation experiment, pit damages were originated and grown at the rough surface and pore defect area of Inconel 625 coating layer. And, after the 72 hours of experimental time, weight loss of Inconel 625 coating layer exhibited gradually increasing tendency due to surface damage effect of the undercut.

• 대한원격탐사학회지
• /
• 제18권5호
• /
• pp.255-261
• /
• 2002

Strong and coherent radar backscattering signals are observed over oyster sea farms that consist of artificial structures installed on the bottom. We successfully obtained 21 coherent interferograms from 11 JERS-1 SAR data sets even though orbital baselines (up to 2 km) or temporal baselines (up to 1 year) were relatively large. The coherent phases preserved in the sea farms are probably formed by double bouncing from sea surface and the sea farming structures, and consequently they are correlated with tide height (or instantaneous sea level). Phase unwrapping is required to restore the absolute sea level. We show that radar backscattering intensity is roughly correlated with the sea surface height, and utilize the fact to determine the wrapping counts. While the SAR image intensity gives a rough range of absolute sea level, the interferometric phases provide the detailed relative height variations within a limit of $2{\pi}$ (or 15.3 cm) with respect to the sea level at the moment of the master data acquisition. A combined estimation results in an instantaneous sea level. The radar measurements were verified using tide gauge records, and the results yielded a correlation coefficient of 0.96 with an r.m.s. error of 6.0 cm. The results demonstrate that radar interferometry is a promising approach to sea level measurement in the near coastal regions.

• 한국전자파학회논문지
• /
• 제28권10호
• /
• pp.788-793
• /
• 2017

본 논문에서는 거친 바다표면의 마이크로파 반사를 계산할 수 있는 이론적 모델의 정확도를 검증한다. 우선 Pierson-Moskowitz 해양 스펙트럼을 이용하여 거친 바다표면을 생성하였다. 생성된 바다표면의 유의파고와 유효높이(root-mean square height)값을 추정하여 풍속에 따른 유의파고, 유효높이 관계식을 유도하였고, 다른 측정 데이터들과 비교하였다. 수치해석적 방법을 이용하여 다양한 거칠기 조건(풍속)에서 생성된 바다표면의 반사계수를 계산하였고, 기존에 반사계수를 계산하기 위해 사용하는 이론적 모델인 Ament 모델, PO(Physical Optics) 모델, GO(Geometrical Optics) 모델, B-M(Brown-Miller) 모델과 비교하였다. 비교적 거칠기가 매우 낮은 경우($kh_{rms}$<0.4, k는 파수, $h_{rms}$는 RMS 높이) 외에는 Ament 모델은 정확하지 않았다. 또한 거칠기가 크지 않은 바다($kh_{rms}$<10)에서는 PO, GO, B-M 모델들의 정확도가 보장되지만, 풍속이 높아 거칠기가 높은 바다($kh_{rms}$>10)에서는 입사각이 $70^{\circ}$ 이하에서는 PO 모델과 GO 모델이 수치해석결과와 비교적 잘 일치하였으며, $80^{\circ}$ 이상에서는 B-M 모델이 수치해석 결과와 비교적 잘 일치함을 보였다.

• 한국정보통신학회논문지
• /
• 제18권8호
• /
• pp.1818-1826
• /
• 2014

해면 상태의 변화는 수중 음향 통신 수신 신호에 전방 산란 및 도플러 확산을 야기하여 수신 신호의 진폭, 주파수 및 위상은 시간적으로 변화한다. 따라서 통신채널의 일관성 대역폭과 페이딩 변화에 의해 고속 동기식 디지털 통신 성능은 장애를 받게 된다. 본 논문에서는 2가지의 해면 상태에서 QPSK의 성능을 평가하였다. 해면 산란이 성능에 미치는 영향은 LFM 신호를 이용하여 구한 채널의 임펄스 응답과 시간 일관성을 기반으로 해석하였다. 잔잔한 해면보다 거친 해면 상태의 임펄스 응답은 불안정하고 일관성 시간은 짧다. 이러한 결과와 수신 신호의 포락선, 진폭 및 위상과의 관계를 해석하여 QPSK의 비트 오류율이 해면 상태와 직접적으로 관계되는 것을 확인하였다.