Beregning av siktelinjer over lengre avstander på jordas overflate

Denne rapporten undersøker hvordan siktelinjeberegninger og utsiktsberegninger kan ta høyde for jordas krumning uten å kreve en kraftig økning i antall beregninger. De fleste militære simuleringer vil kreve at slike beregninger utføres for å se hvorvidt det er fri sikt mellom simulerte enheter i et syntetisk terreng, blant annet for å bestemme om enhetene kan detektere eller skyte på hverandre. Algoritmene i denne rapporten ble utarbeidet for å brukes i prosjekt 1387 (TAKTIKK) på FFI, som bruker mange forskjellige simuleringssystemer som kobles sammen til et helhetlig syntetisk miljø. Målet er å skape en programvaretjeneste for siktelinjer som kan brukes inn i flere forskjellige simuleringssystemer. For å oppnå dette må beregningene kunne utføres raskt og med små feil, og de må være gyldige for både visuelle siktelinjer og radarsiktelinjer. Rapporten analyserer denne typen beregninger matematisk, og deretter utarbeides det algoritmer basert på matematikken. Algoritmene måles opp mot tidsbruk, minnebruk og størrelsen på introduserte feil. Et mulig alternativ kan være å transformere terrengmodellen for å ta høyde for jordas krumning. Flere forenklede transformasjoner undersøkes, men disse viser seg å introdusere uakseptable feil, som kun kan korrigeres ved å bruke mye minne og regnekraft. Deretter undersøkes det om siktelinjen i stedet kan transformeres til sfæriske koordinater, som lett kan oversettes til de koordinatsystemene som brukes i de fleste terrengmodeller. En analytisk løsning av denne transformasjonen vil kreve mye regnekraft, men en iterativ løsning som bruker numerisk integrering vil kunne beregnes raskt. Denne løsningen tar også høyde for at jorda ikke er en sfære, men i stedet ligner mer på en oblat sfæroide. Feilene som oppstår ved denne tilnærmingen, viser seg å være mindre enn feilmarginen i de fleste terrengmodeller, og de er derfor akseptable. Til sist undersøkes det om avbøyning av radarbølger i atmosfæren også kan representeres i den forenklede modellen. Avbøyningen kan tilnærmes som en korreksjon til de tidligere modellene ved å representere siktelinjen som en sirkelbue. Denne korreksjonen krever ikke nevneverdig mye ekstra regnekraft.