Bistatic RCS in WinProp

JM_21554

Hello,

I recently asked in a case whether it is possible to create a bistatic RCS in Feko and then use it in WinProp. The answer was that WinProp is unfortunately only designed for monostatic RCS. 

I therefore asked myself what difference it makes for WinProp whether I use a monostatic RCS or a bistatic one (i.e. created in CADFEKO with Plane Wave Source from 360° direction and Far Field with 360°). 
As far as I understand it, WinProp only uses the .ffe of the RCS as a lookup table to then calculate the resulting paths as with ray tracing. Is that correct?

Additionally: Does it make a difference for WinProp whether I import a CAD model directly into my WallMan file and use it to perform simulations in the project via ray tracing or whether I use the CAD model to create an RCS in CADFEKO and then simulate with it? Apart from the simulation time.

Thanks for your help!

Best regards!

Reiner_Hoppe

Hallo Julian,

vielen Dank, auch Ihnen alles Gute für ein gesundes und erfolgreiches neues Jahr!

Es ist geplant in Zukunft "bistatic" RCS für einzelne Einfallsrichtungen zu verwenden, z.B. um die Rückstreuung eines Windrads beim Einfall aus einer bestimmten Richtung zu analysieren.

Die generelle Verwendung von bistatischen RCS würde bei der Vorberechnung in Feko aufgrund der sehr großen Anzahl von Winkelkombinationen (Einfall- und Ausfallswinkel) sowohl eine große Rechenzeit als auch dann einen hohen Speicherbedarf erfordern, insbesondere bei hoher Winkelauflösung.

Bei der Verwendung von monostatischen RCS werden Interaktionen zwischen den Objekten vernachlässigt. Da jede weitere Interaktion (Reflexion, Beugung, Streuung) eine zusätzliche Dämpfung bedeutet, können solche Mehrfachumlenkungen je nach Frequenzbereich und Empfangsschwelle vernachlässigt werden. In diesem Fall kann die Verwendung von monostatischen RCS vorteilhaft sein.

 

Viele Grüße,

Reiner Hoppe

Zeina

Hi,

Indeed, currently only monostatic RCS can be used in WinProp. This is due the fact that this feature was introduced for virtual-drive test computation acceleration were only the monostatic direction is of interest. In these cases vehicle models with a very large number of polygons can be replaced by their RCS during SRT computations, instead of being considered one by one if the full model is used.

If you only have an *.ffe with bistatic information and for some reason you cannot run/create a monostatic *.ffe, a workaround is to preprocess the file you haveand extract the monostsatic data into a new file. You can then use this file in WinProp.

There might be updates to this feature in futur releases.

Best Regards,

Zeina

Reiner_Hoppe

Hi,
when using the monostatic RCS in WinProp there is a check if the direction of the back-scattered ray is inverse to the direction of the incident ray, because the monostatic RCS is only valid for this case, which is then useful for radar sensors where Tx and Rx are at the same position.
There would be no such check when using a bistatic RCS, but so far the usage of bistatic RCS is not supported in WinProp

Computing the RCS in Feko applies different solvers compared to using the same CAD model in WinProp and applying the ray tracing model. From this perspective there can be some differences expected which depend on the specific object.

Best regards,
Reiner

JM_21554

Thank you for both of your answers, but I am a bit confused now.

 

So according to your answer reinerh, the results also differ, if I use the RCS of the same CAD model in WinProp and also use ray tracing in WinProp compared to use the CAD model in WinProp with ray tracing directly?

 

But then the RCS should also not be used for projects in which multipaths occur and therefore the path is not reflected back in the exact opposite direction, do I understand that correctly? 

I have drawn a simple example (see attachments):

So the car has a monostatic radar at the front bumper and is imported via the normal CAD model in WinProp. Also the house is imported via a normal CAD model. For the truck I used the RCS calculated in Feko. 

The blue path from the car to the truck and back should be correct when using the RCS with the truck, but the orange multipath to the truck and the house back to the car will then deliver a wrong result, isn't it?

But then you couldn't use the RCS in Winprop for any project with multipaths, i.e. with more than two objects?

 

Thank you very much and best regards!

Reiner_Hoppe

JM_21554 said:

Thank you for both of your answers, but I am a bit confused now.

 

So according to your answer reinerh, the results also differ, if I use the RCS of the same CAD model in WinProp and also use ray tracing in WinProp compared to use the CAD model in WinProp with ray tracing directly?

 

But then the RCS should also not be used for projects in which multipaths occur and therefore the path is not reflected back in the exact opposite direction, do I understand that correctly? 

I have drawn a simple example (see attachments):

So the car has a monostatic radar at the front bumper and is imported via the normal CAD model in WinProp. Also the house is imported via a normal CAD model. For the truck I used the RCS calculated in Feko. 

The blue path from the car to the truck and back should be correct when using the RCS with the truck, but the orange multipath to the truck and the house back to the car will then deliver a wrong result, isn't it?

But then you couldn't use the RCS in Winprop for any project with multipaths, i.e. with more than two objects?

 

Thank you very much and best regards!

Hi,

by using the monostatic RCS imported in WinProp you get basically the directly back-scattered rays from the object to the sensor (Tx/Rx), plus there could be also rays having a single interaction (e.g. ground reflection) before and after the RCS interaction, because of the angular condition for the monostatic RCS it will exactly the same interaction point before and after the RCS interaction point.

Rays like the orange one as shown in your picture (sensor => RCS => building => sensor) will be not computed, because of the angular condition for the monostatic RCS, here you would need the bistatic RCS. However there might be rays like sensor => building => RCS => building => sensor computed, even with the monostatic RCS.

Overall the results might differ, if using the RCS as computed in Feko and using the same CAD model in WinProp with ray tracing directly, because of the different solvers implemented in Feko and WinProp.

Best regards,
Reiner

JM_21554

reinerh said:

Hi,

by using the monostatic RCS imported in WinProp you get basically the directly back-scattered rays from the object to the sensor (Tx/Rx), plus there could be also rays having a single interaction (e.g. ground reflection) before and after the RCS interaction, because of the angular condition for the monostatic RCS it will exactly the same interaction point before and after the RCS interaction point.

Rays like the orange one as shown in your picture (sensor => RCS => building => sensor) will be not computed, because of the angular condition for the monostatic RCS, here you would need the bistatic RCS. However there might be rays like sensor => building => RCS => building => sensor computed, even with the monostatic RCS.

Overall the results might differ, if using the RCS as computed in Feko and using the same CAD model in WinProp with ray tracing directly, because of the different solvers implemented in Feko and WinProp.

Best regards,
Reiner

Hallo Reiner,

ich denke ich kann Ihnen auch auf Deutsch antworten.

 

Ich habe gerade noch einmal eine meiner Simulationen mit einem RCS von einem Fahrrad überprüft. Sie haben recht:

Im monostatischen Radarfall, wie vorher in Skizze beschrieben, treten beim RCS nur Pfade auf die direkten zurück zur Antenne kommen (s. Anhang: Fahrrad monostatic).

Allerdings im bistatischen Radarfall berechnet es trotz dem monostatic RCS Pfade, die nicht direkt zurückreflektiert bzw. zurückgestreut sind (s. Anhang: Fahrrad bistatic). Für diese dürfte ich ja dann auch kein monostatic RCS verwenden, richtig? Die berechnete Leistung wird in diesem Fall dann wohl nicht korrekt sein. 

 

Das bistatische RCS von mehreren Objekten, darunter auch dem Fahrrad, würde ich gerne in Feko berechnen und anschließend in WinProp nutzen. Ich möchte damit Szenarien, wie das oben beschrieben bistatische simulieren. Laut dem Support ist dies aber nicht möglich, da WinProp nur für monostatische RCS ausgelegt ist. 

Haben Sie schon einmal probiert mit bistatischen RCS in WinProp zu arbeiten?

 

Vielen Dank für Ihre Hilfe und beste Grüße!

Julian

 

 

Reiner_Hoppe

JM_21554 said:

Hallo Reiner,

ich denke ich kann Ihnen auch auf Deutsch antworten.

 

Ich habe gerade noch einmal eine meiner Simulationen mit einem RCS von einem Fahrrad überprüft. Sie haben recht:

Im monostatischen Radarfall, wie vorher in Skizze beschrieben, treten beim RCS nur Pfade auf die direkten zurück zur Antenne kommen (s. Anhang: Fahrrad monostatic).

Allerdings im bistatischen Radarfall berechnet es trotz dem monostatic RCS Pfade, die nicht direkt zurückreflektiert bzw. zurückgestreut sind (s. Anhang: Fahrrad bistatic). Für diese dürfte ich ja dann auch kein monostatic RCS verwenden, richtig? Die berechnete Leistung wird in diesem Fall dann wohl nicht korrekt sein. 

 

Das bistatische RCS von mehreren Objekten, darunter auch dem Fahrrad, würde ich gerne in Feko berechnen und anschließend in WinProp nutzen. Ich möchte damit Szenarien, wie das oben beschrieben bistatische simulieren. Laut dem Support ist dies aber nicht möglich, da WinProp nur für monostatische RCS ausgelegt ist. 

Haben Sie schon einmal probiert mit bistatischen RCS in WinProp zu arbeiten?

 

Vielen Dank für Ihre Hilfe und beste Grüße!

Julian

 

 

Hallo Julian,

der Strahlweg im zweiten Bild (bistatic.png) scheint die Winkelbedingung für den monostatischen RCS in der Tat nicht zu erfüllen. Wenn wir das Projekt bekommen könnten (am besten als .zip in ProMan exportiert) versuchen wir den Hintergrund zu klären.

Bislang ist WinProp nicht auf die Verwendung von bistatischen RCS ausgelegt. Das Problem ist auch, dass die Vorberechnung dieser bistatischen RCS für sämtliche Einfallswinkel sehr viel Rechenzeit in Anspruch nehmen würde und auch der Datenumfang wäre sehr groß.

Viele Grüße,
Reiner

JM_21554

reinerh said:

Hallo Julian,

der Strahlweg im zweiten Bild (bistatic.png) scheint die Winkelbedingung für den monostatischen RCS in der Tat nicht zu erfüllen. Wenn wir das Projekt bekommen könnten (am besten als .zip in ProMan exportiert) versuchen wir den Hintergrund zu klären.

Bislang ist WinProp nicht auf die Verwendung von bistatischen RCS ausgelegt. Das Problem ist auch, dass die Vorberechnung dieser bistatischen RCS für sämtliche Einfallswinkel sehr viel Rechenzeit in Anspruch nehmen würde und auch der Datenumfang wäre sehr groß.

Viele Grüße,
Reiner

Hallo Reiner,

 

anbei finden Sie das gezippte Project zu dem oben genannten

Szenario mit dem RCS vom Fahrrad.

 

Vielen Dank für Ihre Hilfe!

 

Beste Grüße

Julian

Reiner_Hoppe

Hallo Julian,

vielen Dank für die Bereitstellung des Projektes, wir werden es uns sobald wie möglich anschauen.

Welche Version von WinProp nutzen Sie?

Viele Grüße,
Reiner

JM_21554

reinerh said:

Hallo Julian,

vielen Dank für die Bereitstellung des Projektes, wir werden es uns sobald wie möglich anschauen.

Welche Version von WinProp nutzen Sie?

Viele Grüße,
Reiner

Hallo Reiner,

für dieses Projekt habe ich die Version 2022.3 verwendet.

Vielen Dank!

Beste Grüße

Julian

Reiner_Hoppe

Hallo Julian,

vielen Dank!

Meine Kollegen haben dieses Problem bereits für die 2023.0.2 Version gefixt.
Damit wird der monostatic RCS Strahl nur dann berechnet falls die Winkelbedingung mit 1 Grad Toleranz erfüllt wird.

Viele Grüße
Reiner

JM_21554

reinerh said:

Hallo Julian,

vielen Dank!

Meine Kollegen haben dieses Problem bereits für die 2023.0.2 Version gefixt.
Damit wird der monostatic RCS Strahl nur dann berechnet falls die Winkelbedingung mit 1 Grad Toleranz erfüllt wird.

Viele Grüße
Reiner

Hallo Reiner,

ich wünsche Ihnen noch ein gesundes, neues Jahr!

 

Vielen Dank für diese Info.

Ist denn in Zukunft geplant, dass es möglich wird, bistatische RCS in WinProp einzubinden?

 

Ich bin nur noch ein wenig überrascht, dass diese Pfade nicht berechnet werden bzw. in den Versionen eigentlich nicht berechnet werden sollten. Ich kann das RCS demnach ja wirklich nur für ein monostatisches Szenario, also ein Szenario mit nur zwei Objekten im Freiraum nutzen. Für alle anderen Fälle muss ich zwangsläufig das Objekt an sich einfügen.

 

Vielen Dank für Ihre Hilfe!

 

Beste Grüße

Julian

Reiner_Hoppe

Hallo Julian,

vielen Dank, auch Ihnen alles Gute für ein gesundes und erfolgreiches neues Jahr!

Es ist geplant in Zukunft "bistatic" RCS für einzelne Einfallsrichtungen zu verwenden, z.B. um die Rückstreuung eines Windrads beim Einfall aus einer bestimmten Richtung zu analysieren.

Die generelle Verwendung von bistatischen RCS würde bei der Vorberechnung in Feko aufgrund der sehr großen Anzahl von Winkelkombinationen (Einfall- und Ausfallswinkel) sowohl eine große Rechenzeit als auch dann einen hohen Speicherbedarf erfordern, insbesondere bei hoher Winkelauflösung.

Bei der Verwendung von monostatischen RCS werden Interaktionen zwischen den Objekten vernachlässigt. Da jede weitere Interaktion (Reflexion, Beugung, Streuung) eine zusätzliche Dämpfung bedeutet, können solche Mehrfachumlenkungen je nach Frequenzbereich und Empfangsschwelle vernachlässigt werden. In diesem Fall kann die Verwendung von monostatischen RCS vorteilhaft sein.

 

Viele Grüße,

Reiner Hoppe

JM_21554

reinerh said:

Hallo Julian,

vielen Dank, auch Ihnen alles Gute für ein gesundes und erfolgreiches neues Jahr!

Es ist geplant in Zukunft "bistatic" RCS für einzelne Einfallsrichtungen zu verwenden, z.B. um die Rückstreuung eines Windrads beim Einfall aus einer bestimmten Richtung zu analysieren.

Die generelle Verwendung von bistatischen RCS würde bei der Vorberechnung in Feko aufgrund der sehr großen Anzahl von Winkelkombinationen (Einfall- und Ausfallswinkel) sowohl eine große Rechenzeit als auch dann einen hohen Speicherbedarf erfordern, insbesondere bei hoher Winkelauflösung.

Bei der Verwendung von monostatischen RCS werden Interaktionen zwischen den Objekten vernachlässigt. Da jede weitere Interaktion (Reflexion, Beugung, Streuung) eine zusätzliche Dämpfung bedeutet, können solche Mehrfachumlenkungen je nach Frequenzbereich und Empfangsschwelle vernachlässigt werden. In diesem Fall kann die Verwendung von monostatischen RCS vorteilhaft sein.

 

Viele Grüße,

Reiner Hoppe

Hallo Reiner,

 

entschuldigen Sie die verspätete Antwort.

Okay, vielen Dank für die ausführliche Erklärung im gesamten Beitrag. Das ist schade, dass sich die RCS (noch) nicht bistatisch nutzen, aber dann weiß ich jetzt zumindest, wie ich meine Simulationen zu gestalten habe.

 

Vielen Dank für Ihre Hilfe und

schon einmal ein schönes Wochenende!

 

Beste Grüße

Julian