Algoritmo de detección de visibilidad de facetas para el cálculo de la Sección Recta Radar

Abstract

[ANGLÈS] In this project, a new algorithm for computing the Physical Optics of a radar target has been developed to be implementated in GRECO. This is a software package for calculating the Radar Cross Section. It includes several computation methods such as Physical Optics, ray tracing or the diffracted field by the wedges. All of them are based in high frequency approaches that allow the computation of complex object's Radar Cross Section using computer simulation. Before this project, GRECO was based on graphic processing techniques so as to obtain the geometrical characteristics of the target, but this had some kind of limitations. In this report these limitations have been analyzed, finding their causes and their impact in the overall result. The main cause of these restrictions is quantification. Graphical processing algorithms works directly with the image of the object on screen. This image, after all, is a finite pixel map that contain 8-bit values. Therefore the working data is both restricted to the integer position of the pixel and quantified. The main part of this project is focused on the development of the algorithm for the correct discrimination of visible surfaces that aims to solve the problem mentioned above. It works directly with the flat facets mesh which makes a better approximation of the geometry of the model. When visible facets have been identified, the PO contribution is calculated with the well-known Gordon's formula. Once the new algorithm has been completed, the problems and limitations have been analyzed and fixed. Finally, a test of its performance has been made in both, accuracy and speed. The results of the test have allowed to compare the algorithm with alternative state of the art techniques. This new way of calculating the Physical Optics aims to upgrate GRECO adapting it to the new possibilities offered by today's processors.

[CASTELLÀ] El programa GRECO es un paquete de software utilizado para calcular la Sección Recta Radar. Incluye varios métodos como Óptica Física, trazado de rayos o cálculo del campo difractado por las aristas. Todos ellos están basados en el uso de aproximaciones de alta frecuencia que permiten el cálculo incluso de objetos complejos mediante simulación con ordenador. En este proyecto se explica un nuevo algoritmo para el cálculo de la Óptica Física. Anteriormente, GRECO utilizaba técnicas de procesado gráfico que permitían obtener las características geométricas del blanco pero que presentaban una serie de limitaciones. El trabajo ha sido analizar cuales eran, detectando las causas de las mismas y su impacto en el resultado global. Se ha comprobado que la causa principal de estas restricciones es la cuantificación. Los algoritmos anteriores trabajan directamente sobre la imagen del objeto en pantalla. Esta imagen, al fin y al cabo, es un mapa finito de píxeles que contiene valores de 8 bits. Por lo tanto, los datos con los que se trabaja están restringidos a la posición discreta de los píxeles y además, cuantizados. La parte principal del trabajo realizado en este Proyecto Final de Carrera se centra en el desarrollo de un nuevo método para la discriminación correcta de superficies iluminadas que pretende solucionar los errores del algoritmo anterior. Se ha ideado una manera de detección real de las superficies en lugar de los píxeles visibles. De este modo se trabaja directamente con las mallas de facetas planas que se aproximan mejor a la geometría del modelo y así evitar este tipo de limitaciones. La contribución de las facetas iluminadas se calcula con la conocida fórmula de Gordon. Una vez implementado el nuevo algoritmo se han analizado los problemas que aparecen y la forma de solucionarlos. Finalmente se ha realizado un análisis de sus prestaciones tanto en precisión como en velocidad, para posteriormente compararlo con las técnicas alternativas (estado del arte). Con esta nueva forma de cálculo de la Óptica Física se ha modernizado el programa GRECO adaptándolo a la tecnología y las nuevas posibilidades que ofrecen los procesadores actuales.

[CATALÀ] El programa GRECO és un paquet de software utilitzat per a calcular la Secció Recta Radar. Inclou diversos mètodes com Òptica Física, traçat de raigs o càlcul del camp difractat per les arestes. Tots ells estan basats en l'ús d'aproximacions d'alta freqüència que permeten el càlcul fins i tot d'objectes complexos mitjançant simulació amb ordinador. En aquest projecte s'explica un nou algoritme per al càlcul de l'Òptica Física. Anteriorment, GRECO utilitzava tècniques de processament gràfic que permetien obtenir les característiques geomètriques del blanc però que presentaven una sèrie de limitacions. El treball ha estat analitzar quines eren, detectant les causes de les mateixes i el seu impacte en el resultat global. S'ha comprovat que la causa principal d'aquestes restriccions és la quantificació. Els algoritmes anteriors treballen directament sobre la imatge de l'objecte en pantalla. Aquesta imatge, al cap i a la fi, és un mapa finit de píxels que conté valors de 8 bits. Per tant, les dades amb què es treballa estan restringides a la posició discreta dels píxels i més, quantitzades. La part principal del treball realitzat en aquest Projecte Final de Carrera es centra en el desenvolupament d'un nou métode per a la discriminació correcta de superfícies il·luminades que pretén solucionar els errors de l'algorisme anterior. S'ha ideat una manera de detecció les superfícies en lloc dels píxels visibles. D'aquesta manera es treballa de forma directa amb les malles de facetes planes que s'aproximen millor a la geometria del model i així evitar aquest tipus de limitacions. La contribució de les facetes il·luminades es calcula directament amb la coneguda fórmula de Gordon. Un cop implementat el nou algorisme s'han analitzat els problemes que apareixen i la forma de solucionar-los. Finalment s'ha realitzat una anàlisi de les seves prestacions tant en precisió com en velocitat, per a posteriorment comparar-lo amb les tècniques alternatives (estat de l'art). Amb aquesta nova forma de càlcul de l'Òptica Física s'ha modernitzat el programa GRECO adaptant-lo a la tecnologia i les noves possibilitats que ofereixen els processadors actuals.