ROOT-MUSIC MEASUREMENTS OF TARGET ELEVATION ANGLES WITH ACCOUNT OF RADIO WAVE’S PHASE FRONT SPHERICITY

ROOT-MUSIC MEASUREMENTS OF TARGET ELEVATION ANGLES WITH ACCOUNT OF RADIO WAVE’S PHASE FRONT SPHERICITY

Subject and Purpose. The paper is an effectiveness study of the root-MUSIC technique as applied to elevation angle measurements of low-altitude radar targets over the sea, specifically with account of the radio waves’ phase front sphericity. The purpose is to find out whether and how much can the me...

Повний опис

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Дата:2023
Автор: Pedenko, Yu. O.
Формат: Стаття
Мова:Ukrainian
Опубліковано: Видавничий дім «Академперіодика» 2023
Теми:
root-MUSIC
elevation angle
low-altitude target
elevation measuring errors
phase front sphericity
multipath
thermal noise
simulation
Онлайн доступ:http://rpra-journal.org.ua/index.php/ra/article/view/1384
Теги: Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:Radio physics and radio astronomy

Репозитарії

Radio physics and radio astronomy
id rpra-journalorgua-article-1384
record_format ojs
institution Radio physics and radio astronomy
baseUrl_str
datestamp_date 2023-07-04T08:26:00Z
collection OJS
language Ukrainian
topic root-MUSIC
elevation angle
low-altitude target
elevation measuring errors
phase front sphericity
multipath
thermal noise
simulation
spellingShingle root-MUSIC
elevation angle
low-altitude target
elevation measuring errors
phase front sphericity
multipath
thermal noise
simulation
Pedenko, Yu. O.
ROOT-MUSIC MEASUREMENTS OF TARGET ELEVATION ANGLES WITH ACCOUNT OF RADIO WAVE’S PHASE FRONT SPHERICITY
topic_facet root-MUSIC
elevation angle
low-altitude target
elevation measuring errors
phase front sphericity
multipath
thermal noise
simulation
root-MUSIC
кут місця
маловисотна ціль
похибки вимірювання
сферичність фазового фронту
багатопроменеве поширення
тепловий шум
моделювання
format Article
author Pedenko, Yu. O.
author_facet Pedenko, Yu. O.
author_sort Pedenko, Yu. O.
title ROOT-MUSIC MEASUREMENTS OF TARGET ELEVATION ANGLES WITH ACCOUNT OF RADIO WAVE’S PHASE FRONT SPHERICITY
title_short ROOT-MUSIC MEASUREMENTS OF TARGET ELEVATION ANGLES WITH ACCOUNT OF RADIO WAVE’S PHASE FRONT SPHERICITY
title_full ROOT-MUSIC MEASUREMENTS OF TARGET ELEVATION ANGLES WITH ACCOUNT OF RADIO WAVE’S PHASE FRONT SPHERICITY
title_fullStr ROOT-MUSIC MEASUREMENTS OF TARGET ELEVATION ANGLES WITH ACCOUNT OF RADIO WAVE’S PHASE FRONT SPHERICITY
title_full_unstemmed ROOT-MUSIC MEASUREMENTS OF TARGET ELEVATION ANGLES WITH ACCOUNT OF RADIO WAVE’S PHASE FRONT SPHERICITY
title_sort root-music measurements of target elevation angles with account of radio wave’s phase front sphericity
title_alt ROOT-MUSIC MEASUREMENTS OF TARGET ELEVATION ANGLES WITH ACCOUNT OF RADIO WAVE’S PHASE FRONT SPHERICITY
description Subject and Purpose. The paper is an effectiveness study of the root-MUSIC technique as applied to elevation angle measurements of low-altitude radar targets over the sea, specifically with account of the radio waves’ phase front sphericity. The purpose is to find out whether and how much can the measurement accuracy be improved through account of the phase front sphericity, as compared with the classical approach assuming a plane phase front.Methods and Methodology. The work proceeds from computer simulation, considering a variety of sea roughness levels, and covers a range of radio wave reflection conditions from a nearly specular return to strong diffuse reflection from the sea surface. The simulation involves a wide range of target distances within the far-field region with respect to the receive array.Results. A new approach has been suggested for taking into account the phase-front sphericity of the radio waves arriving from the target. The level of errors of elevation angle measurements has been estimated and compared with such shown by the conventionalroot-MUSIC method which assumes a plane phase front for the waves reflected from the target. The comparison concerns a wide range of sea roughness levels and target separations.Conclusion. It has been established that the proposed version of the root-MUSIC technique which takes wave front sphericity into  account can significantly reduce the errors in elevation angle measurements for low-altitude targets.Keywords: root-MUSIC, elevation angle, low-altitude target, elevation measuring errors, phase front sphericity, multipath, thermal noise, simulationManuscript submitted 29.09.2021Radio phys. radio astron. 2022, 27(2): 110-120REFERENCES1. Pedenko, Y., Reznichenko, N., Zuykov, V. and Labazov, S., 2020. The root-MUSIC method versus the amplitude sum-difference monopulse method in radar tracking of low-elevation targets over rough sea. In: 2020 IEEE Ukrainian Microwave Week (UkrMW). Kharkiv, Ukraine, 21—25 Sept. 2020.  DOI: https://doi.org/10.1109/UkrMW49653.2020.92525822. Marple, S.L., 1987. Digital spectral analysis: with applications. Prentice-Hall, Englewood Cliffs, NJ.3. Shakhtarin, B.I. and Kovrigin, V.A., 2005. Methods of spectral estimation of random processes: a training manual. Moscow: Gelios Publ. (in Russian).4. Barton, D.K. and Ward, H.R., 1969. Handbook of Radar Measurement. Prentice-Hall, Englewood Cliffs, NJ.5. Razskazovskiy, V.B., Pedenko, Yu.A., 2003. A model for millimeter- and centimeter-waves field over a sea surface designs for investigation the methods for low-flying targets elevation angle measurement. In: V.M. Yakovenko, ed. 2003. Radiofizika i elektronika. Kharkov: IRE NAS of Ukraine Publ. 8(1), pp. 22—33 (in Russian).6. Becкman, P., Spizzichino, A., 1963. The scattering of electromagnetic wave from rough surface. London: Pergamon press.7. Barton, D.K., 1974. Low-Angle Tracking. Proceedings of the IEEE, 62(1), pp. 687—704. DOI: https://doi.org/10.1109/PROC.1974.95098. Pedenko, Yu.A., 2013. The choice of root-MUSIC parameters for radar measurements of target elevation angles near sea surface. Radiofiz. Elektron., 4(18)(1), pp. 53—58 (in Russian).9. Pedenko, Yu.A., 2016. Radar elevation angle measurements of low-altitude targets over the sea by root-MUSIC method under interference from multipath and thermal noise оf direction finder. Radiofiz. Elektron., 7(21)(1), pp. 22—33 (in Russian). DOI: https://doi.org/10.15407/rej2016.01.02210. Pedenko, Yu.A., 2014. Measuring places angles over the sea using root-MUSIC method. Choice of solutions. Radiofiz. Elektron., 5(19)(4), pp. 33—41 (in Russian).
publisher Видавничий дім «Академперіодика»
publishDate 2023
url http://rpra-journal.org.ua/index.php/ra/article/view/1384
work_keys_str_mv AT pedenkoyuo rootmusicmeasurementsoftargetelevationangleswithaccountofradiowavesphasefrontsphericity
first_indexed 2025-12-02T15:24:49Z
last_indexed 2025-12-02T15:24:49Z
_version_ 1851756937448783872
spelling rpra-journalorgua-article-13842023-07-04T08:26:00Z ROOT-MUSIC MEASUREMENTS OF TARGET ELEVATION ANGLES WITH ACCOUNT OF RADIO WAVE’S PHASE FRONT SPHERICITY ROOT-MUSIC MEASUREMENTS OF TARGET ELEVATION ANGLES WITH ACCOUNT OF RADIO WAVE’S PHASE FRONT SPHERICITY Pedenko, Yu. O. root-MUSIC; elevation angle; low-altitude target; elevation measuring errors; phase front sphericity; multipath; thermal noise; simulation root-MUSIC; кут місця; маловисотна ціль; похибки вимірювання; сферичність фазового фронту; багатопроменеве поширення; тепловий шум; моделювання Subject and Purpose. The paper is an effectiveness study of the root-MUSIC technique as applied to elevation angle measurements of low-altitude radar targets over the sea, specifically with account of the radio waves’ phase front sphericity. The purpose is to find out whether and how much can the measurement accuracy be improved through account of the phase front sphericity, as compared with the classical approach assuming a plane phase front.Methods and Methodology. The work proceeds from computer simulation, considering a variety of sea roughness levels, and covers a range of radio wave reflection conditions from a nearly specular return to strong diffuse reflection from the sea surface. The simulation involves a wide range of target distances within the far-field region with respect to the receive array.Results. A new approach has been suggested for taking into account the phase-front sphericity of the radio waves arriving from the target. The level of errors of elevation angle measurements has been estimated and compared with such shown by the conventionalroot-MUSIC method which assumes a plane phase front for the waves reflected from the target. The comparison concerns a wide range of sea roughness levels and target separations.Conclusion. It has been established that the proposed version of the root-MUSIC technique which takes wave front sphericity into  account can significantly reduce the errors in elevation angle measurements for low-altitude targets.Keywords: root-MUSIC, elevation angle, low-altitude target, elevation measuring errors, phase front sphericity, multipath, thermal noise, simulationManuscript submitted 29.09.2021Radio phys. radio astron. 2022, 27(2): 110-120REFERENCES1. Pedenko, Y., Reznichenko, N., Zuykov, V. and Labazov, S., 2020. The root-MUSIC method versus the amplitude sum-difference monopulse method in radar tracking of low-elevation targets over rough sea. In: 2020 IEEE Ukrainian Microwave Week (UkrMW). Kharkiv, Ukraine, 21—25 Sept. 2020.  DOI: https://doi.org/10.1109/UkrMW49653.2020.92525822. Marple, S.L., 1987. Digital spectral analysis: with applications. Prentice-Hall, Englewood Cliffs, NJ.3. Shakhtarin, B.I. and Kovrigin, V.A., 2005. Methods of spectral estimation of random processes: a training manual. Moscow: Gelios Publ. (in Russian).4. Barton, D.K. and Ward, H.R., 1969. Handbook of Radar Measurement. Prentice-Hall, Englewood Cliffs, NJ.5. Razskazovskiy, V.B., Pedenko, Yu.A., 2003. A model for millimeter- and centimeter-waves field over a sea surface designs for investigation the methods for low-flying targets elevation angle measurement. In: V.M. Yakovenko, ed. 2003. Radiofizika i elektronika. Kharkov: IRE NAS of Ukraine Publ. 8(1), pp. 22—33 (in Russian).6. Becкman, P., Spizzichino, A., 1963. The scattering of electromagnetic wave from rough surface. London: Pergamon press.7. Barton, D.K., 1974. Low-Angle Tracking. Proceedings of the IEEE, 62(1), pp. 687—704. DOI: https://doi.org/10.1109/PROC.1974.95098. Pedenko, Yu.A., 2013. The choice of root-MUSIC parameters for radar measurements of target elevation angles near sea surface. Radiofiz. Elektron., 4(18)(1), pp. 53—58 (in Russian).9. Pedenko, Yu.A., 2016. Radar elevation angle measurements of low-altitude targets over the sea by root-MUSIC method under interference from multipath and thermal noise оf direction finder. Radiofiz. Elektron., 7(21)(1), pp. 22—33 (in Russian). DOI: https://doi.org/10.15407/rej2016.01.02210. Pedenko, Yu.A., 2014. Measuring places angles over the sea using root-MUSIC method. Choice of solutions. Radiofiz. Elektron., 5(19)(4), pp. 33—41 (in Russian). Предмет і мета роботи. У роботі досліджено ефективність методу root-MUSIC при радіолокаційному вимірюванні кутів місця маловисотних цілей над морем з урахуванням сферичності фазового фронту радіохвиль, що приймаються. Мета роботи полягала в тому, щоб з’ясувати можливість та ступінь підвищення точності вимірювань з урахуванням сферичності порівняно з класичним підходом, в основу якого покладено наявність плоского фронту радіохвиль.Методи і методологія. Дослідження проводилося за допомогою комп’ютерного моделювання. Вивчення ефективності запропонованого способу здійснювалося за різних ступенів хвилювання моря. Це дозволило охопити умови від переважнодзеркального до сильного дифузного відбиття радіохвиль від його поверхні. Також при моделюванні використовувався широкий діапазон відстаней до цілі,  розташований у дальній зоні приймальної антенної решітки.Результати. Запропоновано спосіб урахування сферичності фазового фронту хвиль, що приймаються від цілі. Отримано значення похибок вимірювання кутів місця цілей методом root-MUSIC звичайним способом, тобто на основі гіпотези про наявність плоского фронту хвиль, а також похибок, отриманих з урахуванням його сферичності. Виконано порівняння цих похибок при різних ступенях хвилювання моря та в широкому діапазоні відстаней.Висновки. Встановлено, що запропонований спосіб урахування сферичності фронту хвиль дозволяє істотно зменшити похибки вимірювання кутів місця маловисотних цілей з використнням методу root-MUSIC.Ключові слова: root-MUSIC, кут місця, маловисотна ціль, похибки вимірювання, сферичність фазового фронту, багатопроменеве поширення, тепловий шум, моделюванняСтаття надійшла до редакції  06.12.2021Radio phys. radio astron. 2022, 27(2): 110-120БІБЛІОГРАФІЧНИЙ СПИСОК1. Pedenko, Y., Reznichenko, N., Zuykov, V. and Labazov, S., 2020. The root-MUSIC method versus the amplitude sum-difference monopulse method in radar tracking of low-elevation targets over rough sea. In: 2020 IEEE Ukrainian Microwave Week (UkrMW). Kharkiv, Ukraine, 21—25 Sept. 2020. DOI:10.1109/UkrMW49653.2020.9252582.22. Marple, S.L., 1987. Digital spectral analysis: with applications. Prentice-Hall, Englewood Cliffs, NJ.3. Shakhtarin, B.I. and Kovrigin, V.A., 2005. Methods of spectral estimation of random processes: a training manual. Moscow: Gelios Publ. (in Russian).4. Barton, D.K. and Ward, H.R., 1969. Handbook of Radar Measurement. Prentice-Hall, Englewood Cliffs, NJ.5. Razskazovskiy, V.B., Pedenko, Yu.A., 2003. A model for millimeter- and centimeter-waves field over a sea surface designs for investigation the methods for low-flying targets elevation angle measurement. In: V.M. Yakovenko, ed. 2003. Radiofizika i elektronika. Kharkov: IRE NAS of Ukraine Publ. 8(1), pp. 22—33 (in Russian).6. Becкman, P., Spizzichino, A., 1963. The scattering of electromagnetic wave from rough surface. London: Pergamon press.7. Barton, D.K., 1974. Low-Angle Tracking. Proceedings of the IEEE, 62(1), pp. 687—704. DOI: https://doi.org/10.1109/PROC.1974.9509.8. Pedenko, Yu.A., 2013. The choice of root-MUSIC parameters for radar measurements of target elevation angles near sea surface. Radiofiz. Elektron., 4(18)(1), pp. 53—58 (in Russian).9. Pedenko, Yu.A., 2016. Radar elevation angle measurements of low-altitude targets over the sea by root-MUSIC method under interference from multipath and thermal noise оf direction finder. Radiofiz. Elektron., 7(21)(1), pp. 22—33 (in Russian).10. Pedenko, Yu.A., 2014. Measuring places angles over the sea using root-MUSIC method. Choice of solutions. Radiofiz. Elektron., 5(19)(4), pp. 33—41 (in Russian). Видавничий дім «Академперіодика» 2023-06-15 Article Article application/pdf http://rpra-journal.org.ua/index.php/ra/article/view/1384 10.15407/rpra27.02.110 РАДИОФИЗИКА И РАДИОАСТРОНОМИЯ; Vol 27, No 2 (2022); 110 RADIO PHYSICS AND RADIO ASTRONOMY; Vol 27, No 2 (2022); 110 РАДІОФІЗИКА І РАДІОАСТРОНОМІЯ; Vol 27, No 2 (2022); 110 2415-7007 1027-9636 10.15407/rpra27.02 uk http://rpra-journal.org.ua/index.php/ra/article/view/1384/pdf Copyright (c) 2022 RADIO PHYSICS AND RADIO ASTRONOMY

Схожі ресурси