تخمین زاویه اهداف مبهم در رادار مونو پالس از طریق ایجاد مجموعه آنتن‌های متعدد با استفاده از یک آنتن اضافی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، دانشگاه پدافند هوایی خاتم الانبیا، تهران، ایران

2 دانشیار ، دانشگاه خواجه نصیر الدین طوسی، تهران، ایران

3 استادیار، دانشگاه امام حسین (ع)، تهران ، ایران

چکیده

رادارهای مونو پالس مرسوم نمی‌توانند جهت دو هدف نزدیک به هم را که در یک سلول رزولوشن قراردارند، با استفاده از نسبت مونوپالس تشخیص دهند. در این مقاله، سیگنال‌های مونوپالس مقایسه دامنه به صورت مجازی از سیگنال‌های دریافتی رادار مونوپالس مقایسه فاز تولید می‌شوند، سپس روشی برای تخمین زوایای دو هدف مبهم نزدیک به هم، با استفاده از یک پالس دریافتی از چهار کانال مستقل ارائه می‌شود. اگر دو هدف دارای زاویه سمت یا ارتفاع یکسانی باشند، روش پیشنهادی نمی‌تواند زاویه‌های آن‌ها را تشخیص دهد، لذا، از یک آنتن اضافی برای تشخیص زوایای چنین اهدافی استفاده می‌شود. در این مطالعه، آرایه آنتن به چند مجموعه که با هم همپوشانی دارند تقسیم می‌شود تا جهت ورود اهداف را در دو مختصات متفاوت تشخیص دهند. با استفاده از ترکیب خروجی‌های چند مجموعه آنتن، عملکرد و دقت تخمین زاویه، بهبود می‌یابد. در ادامه تاثیر SNR، تفاوت زاویه بین اهداف و اختلاف فاز سیگنال‌های دو هدف متمایز بر دقت تخمین زاویه بررسی شده است. اثر بخشی و کارایی روش پیشنهادی با مقایسه روابط و شبیه‌سازی‌های دقیق تایید می‌شود.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Angle estimation of unresolved targets in monopulse radar via creating multiple antenna sets using an extra antenna

نویسندگان [English]

  • Habib Rezaei 1
  • Mohammad Ali Sebt 2
  • NadAli Zarei 3
  • goudarz saadati moghadam 3
1 Assistant Professor, Khatam Al Anbia Air Defense University, Tehran, Iran
2 Associate Professor, K.N. Toosi University, Tehran, Iran
3 Assistant Professor, Imam Hossein University, Tehran, Iran
چکیده [English]

Conventional monopulse radar cannot detect the direction of two closely-spaced targets in one resolution cell by utilizing the monopulse ratio. In this study, virtual amplitude-comparison monopulse signals are generated from the received phase-comparison monopulse signals, then a solution for estimation of the angles of two unresolved targets using a single snapshot of four independent channels is presented. If both targets have the same azimuth or elevation angle, the proposed scheme cannot detect their angles; an additional antenna is required, to detect such targets' angles. In this study, the antenna array is divided into multiple overlapping sets, to detect the direction of two targets at generalized positions in two different coordinates. Combining the outputs from multiple antenna sets improves the angle estimation performance and accuracy. The impact of SNR, the angle difference between the targets, and the phase difference of target signals on the accuracy of angle estimation have also been explained. The effectiveness of the proposed method is validated by comparing the exact solutions and simulations.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Monopulse radar
  • unresolved targets
  • direction of arrival estimation

Smiley face

مراجع

[1]     Samuel M. Sherman, David K. Barton, “Monopulse Principles and Techniques (2nd ed.)”, Boston, MA: Artech House, pp. 187–223, 2011.
[2]     Gogineni, S. Nehorai, “Monopulse MIMO radar for target tracking,” IEEE Trans. Aerospace. Electron. System, 47, (1), pp. 755–768, 2011.
[3]     Z. Wang, A. Sinha, P. Willett, “Angle estimation for two unresolved targets with monopulse radar,” IEEE Transactions On Aerospace and Electronic Systems, 998 – 1019, 2004.
[4]     Wang, L, Z. Xu, X. Liu, et al, “Estimation of unresolved targets number based on Gerschgorindisks,” IEEE International Conference on Signal Processing, Communications and Computing (ICSPCC), 1–5, Beijing, China, 2017.
[5]     Ma. J, L. Shi, J. Liu, “Improved two-targets resolution using dual-polarization radar with interlaced subarray partition,” IEEE International Conference on Electronic Measurement & Instruments, 397–400, China, 2017.
[6]     Gorji. A, R. Tharmarasa, W. D. Blair, “Multiple unresolved target localization and tracking using colocated MIMO radars”, IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, Vol. 48, No. 3, 2498–2517, 2012.
[7]     Seung-Phill Lee, Byung-Lae Cho, Sang-Min Lee, “Unambiguous Angle Estimation of Unresolved Targets in Monopulse Radar,” IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, VOL.51, NO. 2, April 2015.
[8]     Bosse. J, and O. Rabaste, “Subspace rejection for matching pursuit in the presence of unresolved targets,” IEEE Transactions on Signal Processing, Vol. 66, No.8, 2018.
[9]     Shengbin Luo Wang, Zhen-Hai Xu, Xinghua Liu, Wei Dong, Guoyu Wang, “A Novel Scheme for Detection and Estimation of Unresolved Targets With Stepped-Frequency Waveform,”  IEEE Access, Volume 7, 2019.
[10]  Zhao, Y. N., Z. Q. Zhou, X. L. Qiao, “Angle estimation for two closely spaced targets with polarization monopulse radar,” Proceeding of 2005 Asia-Pacific Microwave Conference, 3– 8, Suzhou, China, 2005.
[11]  S. M. Solhi Juybari, J. Mazloum, “Sensor Placement in Localization of Multiple Sources in the Presence of Distance Dependent Noise,” Journal of “Radar”, Vol. 7, No. 1, 2019, (In Persian).
[12]  Zhiyong Song, Fei Cai, and Qiang Fu, “A Joint Detection and Tracking Algorithm for Unresolved Target and Radar Decoy,” Progress in Electromagnetics Research, Vol. 83, 43–60, 2019.
[13]  Zhenxing Lu, Yunjie Li, Meiguo Gao, “Direction estimation for two steady targets in monopulse radar,” Journal of Systems Engineering and Electronics, February, Vol. 26, No. 1, pp.61–68, 2015.
[14]  Zheng, Y. Tseng, Yu K-B, “Closed-form four-channel monopulse two-target Resolution,” IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, 39, 3, 1083—1089, 2003.
[15]  Yufei, W. Jiazhi, M. Longfei Sh, “Algorithm supplement of four-channel two-target resolution for amplitude-comparison monopulse radar,” Electronics Letters, Vol. 57 No. 17, 2021.
[16]  Wang Jianlu, Xu Xiong, Dai Huanya, Sun Danhui, Qiao Huidong, “Method for four-channel monopulse radar to resist dual-source angle deception jamming,” The Journal of Engineering IET, 2018.
[17]  Seifallah Jardak, S. Ahmed, Mohamed-Slim, Alouini, “Generalised two target localisation using passive monopulse radar”, IET Radar Sonar Navig, Vol. 11, pp. 932-936, 2017.
[18]  Seifallah Jardak, S.Ahmed, Mohamed-Slim Alouini, “Two Target Localization Using Passive Monopulse Radar,” 2015 IEEE radar conference.
[19]  Shengbin Luo Wang, Zhen-Hai Xu, Xiao Yang, Zhongren Li, Guoyu Wang, “Efficient and Unambiguous Two-Target Resolution via Subarray-Based Four-Channel Monopulse,” IEEE Transactions On Signal Processing, VOL. 68, 2020.
[20]  David F. Crouse, “Comments on Closed-Form Four-Channel Monopulse Two-Target Resolution,” IEEE Transaction Aerospace Electronic System, January 2012, VOL. 48, NO.1.
[21]  Habib, Rezaei. Mohammad Ali Sebt, Nadali, Zarei, Goudarz Saadati Moghadam, “Unambiguous Direction Estimation and Localization of Two Unresolved Targets via Monopulse Radar,” Electronics, 11(22), 3780, 2022. 
[22]  Habib, Rezaei. Mohammad Ali Sebt, Nadali, Zarei, Goudarz Saadati Moghadam, “Closed-form angle estimation of unresolved targets in monopulse radar to counter the angular electronic attack,” IET Signal Processing, 2023.
رادار
دوره 11، شماره 1
شماره پیاپی 29، فصلنامه بهار و تابستان
شهریور 1402

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 05 فروردین 1402
  • تاریخ بازنگری: 09 تیر 1402
  • تاریخ پذیرش: 07 مرداد 1402
  • تاریخ انتشار: 01 شهریور 1402

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار