creexpCrede Experto: транспорт, общество, образование, языкCrede Experto: transport, society, education, language2312-1327Иркутский филиал ФГБОУ ВО «МГТУ ГА»10.51955/2312-1327_2025_2_43creexp-73Research ArticleСИСТЕМЫ НАБЛЮДЕНИЯ И ОРГАНИЗАЦИИ ВОЗДУШНОГО ДВИЖЕНИЯКонцепция виртуальной антенной решетки РЛС вертикального зондирования для решения задач сверхразрешенияVirtual antenna array vertical sounding radar concept for solving super-resolution problemshttps://orcid.org/0000-0002-6365-5165РатушнякВ. Н.RatushniakV. N.

Василий Николаевич Ратушняк - кандидат технических наук, доцент

пр. Свободный, 79 Красноярск, 660041

 Vasiliy N. Ratushniak - Candidate of Technical Sciences, Associate Professor 

79, Svobodny Avenue Krasnoyarsk, 660041

oborona-81@yandex.ruhttps://orcid.org/0009-0003-5381-0285ГаринЕ. Н.GarinE. N.

Евгений Николаевич Гарин - доктор технических наук, профессор 

пр. Свободный, 79 Красноярск, 660041

Evgeniy N. Garin - Doctor of Technical Sciences, Professor

79, Svobodny Avenue Krasnoyarsk, 660041

egarin@sfu-kras.ruhttps://orcid.org/0009-0003-3511-9319МекаевА. М.MekaevA. M.

Артем Михайлович Мекаев - аспирант

пр. Свободный, 79 Красноярск, 660041

Artem M. Mekaev - Graduate student

79, Svobodny Avenue Krasnoyarsk, 660041

AMekaev@sfu-kras.ruhttps://orcid.org/0009-0001-6263-432XЛыхоА. В.LykhoA. V.

Андрей Вячеславович Лыхо - аспирант

 пр. Свободный, 79 Красноярск, 660041

Andrey V. Lykho - Graduate student

79, Svobodny Avenue Krasnoyarsk, 660041

alykho@sfu-kras.ruСибирский федеральный университетSiberian Federal University202527112025024355Copyright © Ратушняк В.Н., Гарин Е.Н., Мекаев А.М., Лыхо А.В., 20252025Ратушняк В.Н., Гарин Е.Н., Мекаев А.М., Лыхо А.В.Ratushniak V.N., Garin E.N., Mekaev A.M., Lykho A.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://ce.if-mstuca.ru/jour/article/view/73

В связи со значительным возрастанием плотности транспортных потоков, особенно воздушных, в наземные радиотехнические системы управления транспортом все активнее внедряются технологии высокоточного пространственного определения воздушных объектов. В статье приводится синтез требуемой диаграммы направленности антенной решетки малой апертуры радиолокационной станции вертикального зондирования (РЛС ВЗ). Задача повышения точности измерения угловых координат воздушных объектов и реализации сверхразрешения в РЛС ВЗ с малоэлементной антенной решеткой требует решения серьезных проблем, связанных, прежде всего, с формированием амплитудно-фазового распределения зондирующего сигнала на физических элементах малоэлементной антенной решетки в сопряжении с виртуальными антенными элементами при условии достаточного энергетического потенциала и отношения сигнал/шум на выходе приемника в условиях малой апертуры антенны и импульсной мощности зондирующего сигнала. Применение данных РЛС ВЗ в составе обзорных РЛС обеспечит перекрытие слепой зоны мертвой воронки обзорной РЛС и таким образом сформирует сплошное радиолокационное поле в верхней полусфере пространства

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.

обзорная радиолокационная станциямалоэлементные антенные решеткиугловое сверхразрешениеметоды обработки сигналовэффективность применения РЛСsurveillance radar stationlow-element antenna arraysangular super-resolutionsignal processing methodsradar application efficiencyReferencesБолховская О. В. Обнаружение и определение положения источника сигнала в ближней зоне круговой антенной решетки / О. В. Болховская, В. А. Сергеев, А. А. Мальцев // Антенны. 2023. № 5(285). С. 23-37. DOI 10.18127/j03209601-202305-03. EDN KYXMIW.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.Гершман А. Адаптивное разрешение некоррелированных источников по угловой координате / А. Б. Гершман, В. Т. Ермолаев, А. Г. Флаксман // Изв. вузов. Радиофизика. 1988. Т. 31. № 8. С. 941-946.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.Дмитриев Д. Д. Электронное управление диаграммой направленности антенной решетки вертикальной радиолокационной станции зондирования атмосферы / Д. Д. Дмитриев, В. Н. Ратушняк, А. Б. Гладышев // Серия конференций IOP. Администрация города Красноярска по науке и технологиям. 2021. Конференция, сер. 1889, 032020.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.Ермолаев В. Ограничения конфигурации антенны для MIMO-радара, обусловленные отражением от земли / В. Ермолаев, А. Флаксман, О. Шмонин // Международная конференция по технике и телекоммуникациям 2019. 2019. С. 1-5.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.Ермолаев В. Т. Применение концепции виртуальной антенной решетки в MIMO-радаре при наличии отражений от земной поверхности / В. Т. Ермолаев, А. Г. Флаксман, О. А. Шмонин // Известия высших учебных заведений. Радиофизика. 2020. Т. 63, № 3. С. 240-249. EDN IEIPBF.Gershman A. B., Ermolaev V. T., Flaksman A. G. (1988). Adaptive resolution of uncorrelated sources by angular coordinate. News of universities. Radiophysics. 31(8): 941–946Монзинго Р. А. Адаптивные антенные решетки: Введение в теорию. / Р. А. Монзинго, Т. У. Миллер. М.: Радио и связь, 1986. 448 с.Monzingo R. A., Miller T. W. (1986). Adaptive Antenna Arrays: Introduction to Theory. Moscow: Radio and Communications, 1986. 448 p.Особенности сканирования атмосферы и построения радиолокационных станций вертикального зондирования с малоэлементной антенной решеткой / В. М. Владимиров, В. Н. Ратушняк, В. А. Вяхирев, И. В. Тяпкин // Космические аппараты и технологии. 2019. Т. 3, № 4(30). С. 237-242. DOI 10.26732/2618-7957-2019-4-237-242. EDN ILEQQA.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.Пистолькорс А. А. Введение в теорию адаптивных антенн / А. А. Пистолькорс, О. С. Литвинов. М.: Федеральное государственное унитарное предприятие "Академический научно-издательский, производственно-полиграфический и книгораспространительский центр "Наука", 1991. 200 с. EDN XXJMPR.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.Ратушняк В. Н. К вопросу об обнаружении малоразмерных и малозаметных беспилотных летательных аппаратов обзорными радиолокационными станциями / В. Н. Ратушняк, Д. Д. Дмитриев, А. М. Мекаев // Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Техника и технологии. 2025. Т. 18. № 2. С. 258-270.Ratynsky M. V. Adaptation and superresolution in antenna arrays. Moscow: Radio and Communications, 2003. 200 p. EDN QMMMVL.Ратынский М. В. Адаптация и сверхразрешение в антенных решетках. М.: Радио и связь, 2003. 200 с. EDN QMMMVL.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.Сафонова А. В. Эффективные алгоритмы оценивания угловых координат источников радиоизлучения : специальность 05.12.14 «Радиолокация и радионавигация» : автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук / Сафонова Анастасия Владимировна. Рязань, 2016. 22 с. EDN ZQGZYN.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.Сергеев В. А. Проверка гипотезы о плоском волновом фронте сигнала, принимаемого многоэлементной антенной решеткой / В. А. Сергеев, О. В. Болховская, А. А. Мальцев // Волновая электроника и ее применение в информационных и телекоммуникационных системах (WECONF). 2022.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.Шмонин О. А. Разработка методов двумерного углового разрешения источников излучения в адаптивных антенных системах : диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук / Шмонин Олег Андреевич, 2022. 141 с. EDN GXAUCE.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.Экспериментальные исследования макета радиолокационной станции вертикального зондирования / В. М. Владимиров, Д. Д. Дмитриев, В. Н. Ратушняк, А. Ю. Колупаев // Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Техника и технологии. 2022. Т. 15. № 7. С. 874–884. DOI 10.17516/1999-494X-0442. EDN ZFMJGV.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.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.