seaSpectrum

海面の全方位運動スペクトル モデル

R2022a 以降

説明

seaSpectrum オブジェクトは、SeaSurface オブジェクトの SpectralModel プロパティで使用するためのスペクトル モデルを作成します。

作成

構文

seaspect = seaSpectrum

seaspect = seaSpectrum(Name = Value)

説明

seaspect = seaSpectrum は、既定のプロパティ値をもつ seaSpectrum オブジェクト seaspect を作成します。既定の海面スペクトルと拡散関数は、Elfouhaily モデルに基づいています。Elfouhaily モデルは、全方位に対応した風速依存スペクトルです。波浪スペクトルは、周波数スペクトルと角度拡散関数で構成されます。拡散関数は風向に関して対称であり、波数と風速の両方に依存します。

seaspect = seaSpectrum(Name = Value) は、指定されたプロパティ Name を指定された Value に設定した seaSpectrum オブジェクトを作成します。追加の名前と値のペアの引数は、任意の順序で (Name1 = Value1, ..., NameN = ValueN) のように指定できます。

プロパティ

SpectrumSource — 全方位スペクトルのソース

'Auto' (既定値) | 'Custom'

全方位波浪スペクトルのソース。'Auto' または 'Custom' として指定します。

• 'Auto' を選択すると、Elfouhaily の海洋スペクトルが生成されます。オブジェクトは、Elfouhaily の海洋スペクトルを調整するプロパティを提供します。

• 'Custom' を選択すると、CustomSpectrum プロパティと WaveVectorSpacing プロパティを使用して、全方位波浪スペクトルを指定できます。

データ型: char | string

Resolution — 海面解像度

8 (既定値) | 正のスカラー | 正の値から成る 1 行 2 列のベクトル

海面解像度。正のスカラー、または正の値から成る 1 行 2 列のベクトルとして指定します。解像度ベクトルは [resolutionX resolutionY] の形式をとります。ここで、resolutionX と resolutionY はそれぞれ x 方向と y- 方向の解像度を表します。解像度がスカラーの場合、x 方向の解像度と y 方向の解像度は同じになります。

海面の物理的な長さは、SeaSurface オブジェクトの Boundary プロパティにおける x 次元と y 次元の範囲の差として計算されます。海面の長さは、Resolution プロパティで指定された間隔でサンプルが配置されます。0.02 m 未満の波の運動は微小であるため、長さを 0.02 m 未満に設定すべきではありません。単位はメートルです。

データ型: double

CustomSpectrum — 全方位波浪スペクトル

M 行 N 列の行列

全方位波浪スペクトル。M 行 N 列の行列として指定します。M と N は、それぞれ海面高度データを x 次元と y 次元で取得する際の逆高速フーリエ変換 (IFFT) の長さを決定します。

カスタム ケースの解像度は、Resolution = surface length./size(CustomSpectrum) として計算されます。ここで、surface length は、seaSurface の Boundary プロパティの x 次元と y 次元の範囲の差として計算される、海面の物理的な長さです。

依存関係

このプロパティを有効にするには、SpectrumSource プロパティの値を 'Custom' に設定します。

データ型: double

WaveVectorSpacing — 波数ベクトル領域の間隔

2*pi/1024 (既定値) | 正のスカラー | 1 行 2 列の実数値のベクトル

正の波数ベクトル領域の間隔。スカラーまたは 1 行 2 列の次元ベクトル [kx ky] として指定します。このプロパティは、それぞれ x 次元と y 次元における波数ベクトルの間隔を表します。単位はラジアン/メートルです。この値は通常、WaveVectorSpacing <= 2*pi/surface length として設定されます。ここで、surface length は、seaSurface の Boundary プロパティの x 次元と y 次元の範囲の差として計算される、海面の物理的な長さです。

依存関係

このプロパティを有効にするには、SpectrumSource プロパティを 'Custom' に設定します。

データ型: double

例

海洋スペクトルからの表面の作成

1024×1024 m の正方形の海面を作成します。風速約 20 m/s、吹走距離 250 km の、高海面状態 6 に対する NRL 反射率モデルを仮定します。SurfaceManager の UseOcclusion を false に設定します。

レーダー シナリオを作成します。

scene = radarScenario;

NRL モデルを使用して反射率をモデル化します。

refl = surfaceReflectivitySea(Model = 'NRL',SeaState = 6, ...
    Polarization = 'V')

refl = 
  surfaceReflectivitySea with properties:

    EnablePolarization: 0
                 Model: 'NRL'
              SeaState: 6
          Polarization: 'V'
               Speckle: 'None'

rng(2033)
spec = seaSpectrum(Resolution = 2);
bnds = [0 1024; 0 1024];
srf = seaSurface(scene,Boundary = bnds, ...
    WindSpeed = 20,Fetch = 250e3, ...
    SpectralModel = spec);
mgr = scene.SurfaceManager;
mgr.UseOcclusion = false

mgr = 
  SurfaceManager with properties:

    EnableMultipath: 0
       UseOcclusion: 0
           Surfaces: [1×1 radar.scenario.SeaSurface]

x = linspace(srf.Boundary(1,1),srf.Boundary(1,2),1000);
y = linspace(srf.Boundary(2,1),srf.Boundary(2,2),1000);
[X,Y] = meshgrid(x,y);
X1 = X(:)';
Y1 = Y(:)';
hts = height(srf,[Y1;X1]);
hts = reshape(hts,length(x),length(y));
surf(x,y,hts)
axis equal
shading interp
ylabel('X (m)')
xlabel('Y (m)')
zlabel('Height (m)')

カスタム波浪スペクトルを使用した海面

カスタム波浪スペクトルを使用して正方形の海面を作成します。中程度の海面状態の JONSWAP 波浪スペクトルをインポートします。このスペクトルは 64 行 64 列の行列で、物理的な長さは 512 m です。

scene = radarScenario(IsEarthCentered = false);

カスタム スペクトルを使用してシーンに海面を追加します。

load('jonswap.mat');
spec = seaSpectrum(SpectrumSource = 'Custom', ...
    CustomSpectrum = Psi, WaveVectorSpacing = 2*pi/512)

spec = 
  seaSpectrum with properties:

       SpectrumSource: 'Custom'
       CustomSpectrum: [64×64 double]
    WaveVectorSpacing: 0.0123

srf = seaSurface(scene,Boundary = [-256 256; -256 256], ...
    SpectralModel = spec)

srf = 
  SeaSurface with properties:

                WindSpeed: 10
            WindDirection: 0
                    Fetch: Inf
            SpectralModel: [1×1 seaSpectrum]
        RadarReflectivity: [1×1 surfaceReflectivitySea]
    ReflectionCoefficient: [1×1 radar.scenario.SurfaceReflectionCoefficient]
          ReflectivityMap: 1
          ReferenceHeight: 0
                 Boundary: [2×2 double]

x = linspace(srf.Boundary(2,1),srf.Boundary(2,2),1000);
y = linspace(srf.Boundary(1,1),srf.Boundary(1,2),1000);
[X,Y] = meshgrid(x,y);
X1 = X(:)';
Y1 = Y(:)';
hts = height(srf,[Y1;X1]);
hts = reshape(hts,length(x),length(y));
surf(x,y,hts)
axis equal
shading interp
ylabel('X (m)')
xlabel('Y (m)')
zlabel('Height (m)')

参照

[1] Elfouhaily, T., B. Chapron, K. Katsaros, and D. Vandemark. "A Unified Directional Spectrum for Long and Short Wind-Driven Waves." Journal of Geophysical Research: Oceans 102, no. C7 (July 15, 1997): 15781-96. https://doi.org/10.1029/97JC00467

[2] Tessendorf, Jerry. "Simulating Ocean Water." Presented at SigGraph, 1999 - 2004.

バージョン履歴

R2022a で導入

参考

radarScenario | seareflectivity | seaSurface | SurfaceManager