Virtual Antenna Array Vertical Sounding Radar Concept for Solving Super-Resolution Problems

Abstract

Due to the significant increase in the density of traffic flows, especially air ones, technologies of high-precision spatial determination of air objects are increasingly being introduced into ground-based radio engineering transport control systems. The article presents the synthesis and formation of the required directivity diagram of a small aperture antenna array of a vertical sounding radar (VS radar). The task of increasing the accuracy of measuring the angular coordinates of air objects and implementing super-resolution in a VS radar with a small-element antenna array requires solving serious problems associated, first of all, with the formation of the amplitude-phase distribution of the probing signal on the physical elements of the small-element antenna array in conjunction with virtual antenna elements, provided that the energy potential and signal-to-noise ratio at the receiver output are sufficient under conditions of a small antenna aperture and pulse power of the probing signal. The use of VS radar data as part of surveillance radars will ensure the overlap of the blind zone of the dead funnel of the surveillance radar, and thus form a continuous radar field in the upper hemisphere of space.

About the authors

V. N. Ratushniak

Siberian Federal University

Author for correspondence.
Email: oborona-81@yandex.ru
Candidate of Technical Sciences, Associate Professor 79, Svobodny Avenue, Krasnoyarsk, 660041, Russia

E. N. Garin

Siberian Federal University

Email: egarин@sfu-kras.ru
Doctor of Technical Sciences, Professor 79, Svobodny Avenue, Krasnoyarsk, 660041, Russia

A. M. Mekaev

Siberian Federal University

Email: AMekaev@sfu-kras.ru
Graduate student 79, Svobodny Avenue, Krasnoyarsk, 660041, Russia

A. V. Lykho

Siberian Federal University

Email: alykho@sfu-kras.ru
Graduate student 79, Svobodny Avenue, Krasnoyarsk, 660041, Russia

References

  1. Bolkhovskaya O. V., Sergeev V. A., Maltsev A. A. (2023). Detection and determination of the position of the signal source in the near zone of the circular antenna array. Antennas. 5(285): 23-37.
  2. Dmitriev D. D., Ratushnyak V. N., Gladyshev A. B. (2021). Electronic control of the antenna array pattern of a vertical atmospheric sounding radar. IOP Conference Series. Krasnoyarsk City Administration for Science and Technology. 2021. Conference, ser. 1889, 032020.
  3. Ermolaev V. T., Flaksman A. G., Shmonin O. A. (2020). Application of the virtual antenna array concept in MIMO radar in the presence of reflections from the earth's surface. News of universities. Radiophysics. LXIII(3): 240–249.
  4. Ermolaev V., Flaksman A., Shmonin O. (2019). Limitations of the antenna configuration for MIMO radar due to reflection from the ground. International Conference on Engineering and Telecommunications 2019. 1-5.
  5. Gershman A. B., Ermolaev V. T., Flaksman A. G. (1988). Adaptive resolution of uncorrelated sources by angular coordinate. News of universities. Radiophysics. 31(8): 941–946
  6. Monzingo R. A., Miller T. W. (1986). Adaptive Antenna Arrays: Introduction to Theory. Moscow: Radio and Communications, 1986. 448 p.
  7. Pistolkors A. A., Litvinov O. S. (1991). Introduction to the Theory of Adaptive Antennas. Moscow: Federal State Unitary Enterprise "Academic Scientific Publishing, Production, Printing and Book Distribution Center "Nauka", 1991. 200 p. EDN XXJMPR.
  8. Ratushnyak V. N., Dmitriev D. D., Mekaev A. M. (2025). On the issue of detecting small-sized and low-visibility unmanned aerial vehicles by surveillance radar stations. Journal of the Siberian Federal University. Series: Engineering and Technology. 18(2): 258–270.
  9. Ratynsky M. V. Adaptation and superresolution in antenna arrays. Moscow: Radio and Communications, 2003. 200 p. EDN QMMMVL.
  10. Safonova A. V. (2016). Effective algorithms for estimating the angular coordinates of radio sources : specialty 05.12.14 "Radar and radio navigation" : abstract of the dissertation for the degree of Candidate of Technical Sciences / Safonova Anastasia Vladimirovna. Ryazan, 2016. 22 p.
  11. Sergeev V. A., Bolkhovskaya O. V., Maltsev A. A. (2022). Testing the hypothesis about a flat wave front of a signal received by a multi-element antenna array. Wave electronics and its application in information and telecommunication systems (WECONF). 2022.
  12. Shmonin O. A. (2022). Development of methods for two-dimensional angular resolution of radiation sources in adaptive antenna systems : dissertation for the degree of Candidate of Physico-mathematical Sciences / Oleg Andreevich Shmonin, 2022. 141 p.
  13. Vladimirov V. M., Dmitriev D. D., Ratushnyak V. N., Kolupaev A. Yu. (2022). Experimental studies of the vertical sounding radar station model. Journal of the Siberian Federal University. Series: Engineering and Technology. 15(7): 874–884.
  14. Vladimirov V., Ratushnyak V., Vyakhirev V., Tyapkin I. (2019). Features of Atmosphere Scanning and Construction of Vertical Sounding Radar Stations with a Low-Element Antenna Array. Spacecraft and Technologies. 3-4(30): 237-242.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».