DETERMINING THE DISTANCE TO THE TARGET IN PASSIVE RADAR OF SURFACE OBJECTS

DETERMINING THE DISTANCE TO THE TARGET IN PASSIVE RADAR OF SURFACE OBJECTS

Subject and Purpose. While outperforming active radar methods for range, stealth, and energy consumption, passive radar has a significant disadvantage: it cannot determine the target distance and coordinates when only one reference receiving point is available. We seek to develop a passive radar met...

Full description

Saved in:
Bibliographic Details
Date:2025
Main Authors: Mytsenko, I. M., Roenko, O. M.
Format: Article
Language:Ukrainian
Published: Видавничий дім «Академперіодика» 2025
Subjects:
passive radar
radio-beacon buoy
amplifier-repeater
target distance
Online Access:http://rpra-journal.org.ua/index.php/ra/article/view/1467
Tags: Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:Radio physics and radio astronomy

Institution

Radio physics and radio astronomy
id oai:ri.kharkov.ua:article-1467
record_format ojs
institution Radio physics and radio astronomy
baseUrl_str
datestamp_date 2025-06-18T13:23:35Z
collection OJS
language Ukrainian
topic passive radar
radio-beacon buoy
amplifier-repeater
target distance
spellingShingle passive radar
radio-beacon buoy
amplifier-repeater
target distance
Mytsenko, I. M.
Roenko, O. M.
DETERMINING THE DISTANCE TO THE TARGET IN PASSIVE RADAR OF SURFACE OBJECTS
topic_facet passive radar
radio-beacon buoy
amplifier-repeater
target distance
пасивна радіолокація
радіобуй
підсилювач-ретранслятор
відстань до цілі
format Article
author Mytsenko, I. M.
Roenko, O. M.
author_facet Mytsenko, I. M.
Roenko, O. M.
author_sort Mytsenko, I. M.
title DETERMINING THE DISTANCE TO THE TARGET IN PASSIVE RADAR OF SURFACE OBJECTS
title_short DETERMINING THE DISTANCE TO THE TARGET IN PASSIVE RADAR OF SURFACE OBJECTS
title_full DETERMINING THE DISTANCE TO THE TARGET IN PASSIVE RADAR OF SURFACE OBJECTS
title_fullStr DETERMINING THE DISTANCE TO THE TARGET IN PASSIVE RADAR OF SURFACE OBJECTS
title_full_unstemmed DETERMINING THE DISTANCE TO THE TARGET IN PASSIVE RADAR OF SURFACE OBJECTS
title_sort determining the distance to the target in passive radar of surface objects
title_alt ВИЗНАЧЕННЯ ВІДСТАНІ ДО ЦІЛІ ПРИ ПАСИВНІЙ РАДІОЛОКАЦІЇ НАДВОДНИХ ОБ’ЄКТІВ
description Subject and Purpose. While outperforming active radar methods for range, stealth, and energy consumption, passive radar has a significant disadvantage: it cannot determine the target distance and coordinates when only one reference receiving point is available. We seek to develop a passive radar method and technical means for its implementation to establish the target distance over the sea surface with a single reference receiving point.Methods and Methodology. The idea behind the proposed passive radar method for determining target distance is to use a floating radio-beacon buoy beyond the radio horizon. The buoy is equipped with a transmitter that poses no radiation hazard to coastal areas. A ground-based receiver is installed on the shore to catch both the direct signal from the buoy and the signal reflected from the waterborne target. The performance of the system is evaluated through numerical modelling and analysis.Results. The mechanisms of radio wave propagation beyond the radio horizon have been thoroughly analyzed. Based on this analysis, a functional diagram of the proposed passive radar, which employs a surface radio buoy equipped with a transmitter and an amplifier-repeater, has been developed. In this scheme, an additional radio wave propagation path emerges from the target to the amplifier-repeater and then to the ground-based receiver on the shore. The time delay between the radio beacon signal and the main signal from the target has been determined, as well as the angle between the target and radio-beacon directions. The difference in signal path lengths along the main and additional paths has been established. For the practical implementation of the proposed scheme, the operation principle of passive radar has been supplemented with algorithms for determining the surface target distance. The operation of the devices has been described in detail.Conclusion. A method has been developed to construct an over-the-horizon passive radar system that determines the target distance using, among others, an amplifier-repeater mounted on a radio beacon buoy beyond the radio horizon. The algorithm for finding the surface target distance has been validated through mathematical modeling of radar propagation paths.Keywords: passive radar; radio-beacon buoy; amplifier-repeater; target distanceManuscript submitted 15.01.2025Radio phys. radio astron. 2025, 30(2): 101-108REFERENCES1. Skolnik, M.I. ed., 1990. Radar handbook. 2nd ed. Publisher. McGraw-Hill Professional. ISBN 0-07-057913-X.2. Howland, P.E., 1994. A Passive Metric Radar Using the Transmitters of Opportunity. In: 1994 Int. Conf. on Radar: proc. Paris, France, May 1994, pp. 251—256.3. Nordwall, B.D., 1998. Silent Sentry A New Type of Radar. Aviat. Week Space Technol., 30, pp. 70—71.4. Kulpa, K., and Czekała, Z., 2003. Long-Range Performance Increase in Passive PCL Radar. In: 2003 3rd Multinational Conference on Passive and Covert Radar (PCR-2003): proc. University of Washington Applied Physics Laboratory, Seattle, Washington, 21—23 Oct. 2003.5. Meyer, M.G., and Sahr, J.D., 2003. Passive coherent scatter radar interferometer implementation, observations, and analy- sis. Radio Sci., 39(3). DOI: https://doi.org/10.1029/2003RS0029856. Willis,  N.,  2004.  Bistatic  Radar.  2nd  ed.  SciTech  Publishing,  Institution  of  Engineering  and  Technology.  329  p. ISBN 1-891121-45-6.7. Willis, N.J., Griffiths, H.D., and Davis, M.E., 2007. Advances in Bistatic Radar. Institution of Engineering and Technology. 494 p. ISBN 978-1-891121-48-7.8. Mytsenko, I.M., Roenko, O.M., 2021. On the possibility of estimating the distance to the target by passive radar methods in the case of distant tropospheric propagation of radio waves. Radiophys. Electron., 26(4), pp. 22—27. DOI: https://doi.org/10.15407/rej2021.04.0229. Mytsenko, I.M., Roenko, O.M., 2023. Environmentally safe over-the-horizon radar of the meter range for the protection of territorial waters. Radio Phys. Radio Astron., 28(4), pp. 287—295. DOI: https://doi.org/10.15407/rpra28.04.28710. Dzyuba, V.P., Eremka, V.D., Zykov, A.F., Milinevskyi, L.P., Mytsenko, I.M., Prokopenko, O.I., Roenko, O.M., Rozkishnyi, D.V., 2012. Physical foundations and radio-electronic means of control of the surface situation and navigation. Moscow—Kyiv—Minsk—Sevastopol:  Weber  Publ.11. Huijsing, J., 2011. Operational Amplifiers-Theory and Design. Springer. DOI: https://doi.org/10.1007/978-94-007-0596-8
publisher Видавничий дім «Академперіодика»
publishDate 2025
url http://rpra-journal.org.ua/index.php/ra/article/view/1467
work_keys_str_mv AT mytsenkoim determiningthedistancetothetargetinpassiveradarofsurfaceobjects
AT roenkoom determiningthedistancetothetargetinpassiveradarofsurfaceobjects
AT mytsenkoim viznačennâvídstanídocílípripasivníjradíolokacíínadvodnihobêktív
AT roenkoom viznačennâvídstanídocílípripasivníjradíolokacíínadvodnihobêktív
first_indexed 2025-07-17T11:25:06Z
last_indexed 2025-07-17T11:25:06Z
_version_ 1839769129813278720
spelling oai:ri.kharkov.ua:article-14672025-06-18T13:23:35Z DETERMINING THE DISTANCE TO THE TARGET IN PASSIVE RADAR OF SURFACE OBJECTS ВИЗНАЧЕННЯ ВІДСТАНІ ДО ЦІЛІ ПРИ ПАСИВНІЙ РАДІОЛОКАЦІЇ НАДВОДНИХ ОБ’ЄКТІВ Mytsenko, I. M. Roenko, O. M. passive radar; radio-beacon buoy; amplifier-repeater; target distance пасивна радіолокація; радіобуй; підсилювач-ретранслятор; відстань до цілі Subject and Purpose. While outperforming active radar methods for range, stealth, and energy consumption, passive radar has a significant disadvantage: it cannot determine the target distance and coordinates when only one reference receiving point is available. We seek to develop a passive radar method and technical means for its implementation to establish the target distance over the sea surface with a single reference receiving point.Methods and Methodology. The idea behind the proposed passive radar method for determining target distance is to use a floating radio-beacon buoy beyond the radio horizon. The buoy is equipped with a transmitter that poses no radiation hazard to coastal areas. A ground-based receiver is installed on the shore to catch both the direct signal from the buoy and the signal reflected from the waterborne target. The performance of the system is evaluated through numerical modelling and analysis.Results. The mechanisms of radio wave propagation beyond the radio horizon have been thoroughly analyzed. Based on this analysis, a functional diagram of the proposed passive radar, which employs a surface radio buoy equipped with a transmitter and an amplifier-repeater, has been developed. In this scheme, an additional radio wave propagation path emerges from the target to the amplifier-repeater and then to the ground-based receiver on the shore. The time delay between the radio beacon signal and the main signal from the target has been determined, as well as the angle between the target and radio-beacon directions. The difference in signal path lengths along the main and additional paths has been established. For the practical implementation of the proposed scheme, the operation principle of passive radar has been supplemented with algorithms for determining the surface target distance. The operation of the devices has been described in detail.Conclusion. A method has been developed to construct an over-the-horizon passive radar system that determines the target distance using, among others, an amplifier-repeater mounted on a radio beacon buoy beyond the radio horizon. The algorithm for finding the surface target distance has been validated through mathematical modeling of radar propagation paths.Keywords: passive radar; radio-beacon buoy; amplifier-repeater; target distanceManuscript submitted 15.01.2025Radio phys. radio astron. 2025, 30(2): 101-108REFERENCES1. Skolnik, M.I. ed., 1990. Radar handbook. 2nd ed. Publisher. McGraw-Hill Professional. ISBN 0-07-057913-X.2. Howland, P.E., 1994. A Passive Metric Radar Using the Transmitters of Opportunity. In: 1994 Int. Conf. on Radar: proc. Paris, France, May 1994, pp. 251—256.3. Nordwall, B.D., 1998. Silent Sentry A New Type of Radar. Aviat. Week Space Technol., 30, pp. 70—71.4. Kulpa, K., and Czekała, Z., 2003. Long-Range Performance Increase in Passive PCL Radar. In: 2003 3rd Multinational Conference on Passive and Covert Radar (PCR-2003): proc. University of Washington Applied Physics Laboratory, Seattle, Washington, 21—23 Oct. 2003.5. Meyer, M.G., and Sahr, J.D., 2003. Passive coherent scatter radar interferometer implementation, observations, and analy- sis. Radio Sci., 39(3). DOI: https://doi.org/10.1029/2003RS0029856. Willis,  N.,  2004.  Bistatic  Radar.  2nd  ed.  SciTech  Publishing,  Institution  of  Engineering  and  Technology.  329  p. ISBN 1-891121-45-6.7. Willis, N.J., Griffiths, H.D., and Davis, M.E., 2007. Advances in Bistatic Radar. Institution of Engineering and Technology. 494 p. ISBN 978-1-891121-48-7.8. Mytsenko, I.M., Roenko, O.M., 2021. On the possibility of estimating the distance to the target by passive radar methods in the case of distant tropospheric propagation of radio waves. Radiophys. Electron., 26(4), pp. 22—27. DOI: https://doi.org/10.15407/rej2021.04.0229. Mytsenko, I.M., Roenko, O.M., 2023. Environmentally safe over-the-horizon radar of the meter range for the protection of territorial waters. Radio Phys. Radio Astron., 28(4), pp. 287—295. DOI: https://doi.org/10.15407/rpra28.04.28710. Dzyuba, V.P., Eremka, V.D., Zykov, A.F., Milinevskyi, L.P., Mytsenko, I.M., Prokopenko, O.I., Roenko, O.M., Rozkishnyi, D.V., 2012. Physical foundations and radio-electronic means of control of the surface situation and navigation. Moscow—Kyiv—Minsk—Sevastopol:  Weber  Publ.11. Huijsing, J., 2011. Operational Amplifiers-Theory and Design. Springer. DOI: https://doi.org/10.1007/978-94-007-0596-8 Предмет і мета роботи. Як відомо, пасивна радіолокація в порівнянні з методами активної радіолокації, поруч із перевагами, тобто більшою дальністю виявлення цілей, прихованістю, меншим споживанням енергії, має суттєвий недолік, а саме неможливість визначення відстані до цілі та її координат за наявності одного опорного приймального пункту. Мета досліджень полягає в розробці методу визначення відстані до цілі за наявності одного опорного приймального пункту при пасивній радіолокації над морською поверхнею та засобів для реалізації такого методу.Методи та методологія. В основу запропонованого методу визначення відстані до цілі при пасивній радіолокації покладено ідею використання надводного радіобуя, встановленого за межами радіогоризонту. Передавальний пристрій, встановлений на радіобуї, не загрожує опроміненням прибережної території, а приймальний пристрій, розташований на березі, приймає прямий сигнал від радіобуя та відбитий від надводного об’єкту. Для оцінки роботи системи використано методи аналізу та числового моделювання.Результати роботи. Ретельно проаналізовано механізми поширення радіохвиль за радіогоризонтом. На основі цього аналізу розроблено функціональну схему запропонованого пасивного радара, в якому використовується надводний радіобуй, оснащений передавачем і підсилювачем-ретранслятором. У цій схемі додатковий шлях поширення радіохвиль виникає від цілі до підсилювача-ретранслятора, а потім до наземного приймача на березі. Визначено часову затримку між сигналом радіомаяка та основним сигналом від цілі, а також кут між напрямками цілі та радіомаяка. Встановлено різницю довжин шляхів сигналу вздовж основного та додаткового шляхів. Для практичної реалізації запропонований принцип роботи пасивного радара доповнено алгоритмами визначення дальності до надводної цілі. Детально описано роботу пристроїв.Висновки. Розроблено метод побудови загоризонтної пасивної радіолокаційної системи, яка визначає дальність до цілі, використовуючи, серед іншого, підсилювач-ретранслятор, встановлений на радіобуї за радіогоризонтом. Алгоритм визначення дальності до надводної цілі було перевірено за допомогою математичного моделювання траєкторій поширення радіолокаційних сигналів.Ключові слова: пасивна радіолокація; радіобуй; підсилювач-ретранслятор; відстань до ціліСтаття надійшла до редакції 15.01.2025Radio phys. radio astron. 2025, 30(2): 101-108БІБЛІОГРАФІЧНИЙ СПИСОК1. Skolnik M.I., ed. Radar handbook. 2nd ed. Publisher. McGraw-Hill Professional, 1990. ISBN 0-07-057913-X.2. Howland P.E. A Passive Metric Radar Using the Transmitters of Opportunity. 1994 Int. Conf. on Radar: proc. Paris, France, May 1994. P. 251—256.3. Nordwall B.D. Silent Sentry A New Type of Radar. Aviat. Week Space Technol. 1998. No 30. P. 70—71.4. Kulpa K., and Czekała Z. Long-Range Performance Increase in Passive PCL Radar. 2003 3rd Multinational Conference on Passive and Covert Radar (PCR-2003): proc. University of Washington Applied Physics Laboratory, Seattle, Washington, 21—23 Oct. 2003.5. Meyer M.G., and Sahr J.D. 2003. Passive coherent scatter radar interferometer implementation, observations, and analysis.Radio Sci. 2003. Vol. 39, Iss. 3. DOI: 10.1029/2003RS0029856. Willis N. Bistatic Radar. 2nd ed. SciTech Publ., Institution of Engineering and Technology, 2004. 329 p. ISBN 1-891121-45- 6.7. Willis N.J., Griffiths H.D., and Davis M.E. Advances in Bistatic Radar. Institution of Engineering and Technology, 2007. 494 p. ISBN 978-1-891121-48-7.8. Миценко I.M., Роєнко О.М. Про можливість оцінювання відстані до цілі методами пасивної радіолокації при далекому тропосферному поширенні радіохвиль. Радіофізика та електроніка. 2021. T. 26, № 4. С. 22—27. DOI: 10.15407/rej2021.04.0229. Миценко I.M., Роєнко О.М., 2023. Екологічно безпечна загоризонтна РЛС метрового діапазону для охорони територіальних вод. Радiофiзика i радiоастрономiя. Т. 28, № 4. С. 287—295. DOI: 10.15407/rpra28.04.28710. Дзюба В.П., Єремка В.Д., Зиков А.Ф., Міліневський Л.П., Миценко І.М., Прокопенко О.І., Роєнко О.М., Розкішний Д.В., 2012. Фізичні основи та радіоелектронні засоби контролю надводної обстановки та судноплавства. Москва—Київ—Мінськ—Севастополь: Вебер, 2012. 196 с.11. Huijsing J. Operational Amplifiers-Theory and Design. Springer, April, 2011. L.F. Chernogor, M.B. Shevelev V.N. Karazin Kharkiv National University 4, Svobody Sq., Kharkiv, 61022, Ukraine Видавничий дім «Академперіодика» 2025-06-12 Article Article application/pdf http://rpra-journal.org.ua/index.php/ra/article/view/1467 10.15407/rpra30.02.101 РАДИОФИЗИКА И РАДИОАСТРОНОМИЯ; Vol 30, No 2 (2025); 101 RADIO PHYSICS AND RADIO ASTRONOMY; Vol 30, No 2 (2025); 101 РАДІОФІЗИКА І РАДІОАСТРОНОМІЯ; Vol 30, No 2 (2025); 101 2415-7007 1027-9636 10.15407/rpra30.02 uk http://rpra-journal.org.ua/index.php/ra/article/view/1467/pdf Copyright (c) 2025 RADIO PHYSICS AND RADIO ASTRONOMY

Similar Items