Assessment of the quality of determining the coordinates of air objects by cooperative radar systems for air surveillance
DOI:
https://doi.org/10.30837/rt.2023.3.214.09Keywords:
radar system, airspace, cooperative system, synchronous system, surveillance system, air object, evaluation, quality, coordinate, distance, heightAbstract
In the presented work, based on the classification of airspace surveillance radar systems in the form: independent non-cooperative radar surveillance, independent cooperative radar surveillance, dependent cooperative radar surveillance; the quality of determining the coordinates of air objects by the systems under study was assessed. The place and role of these information systems in the information support of airspace control and air traffic control systems is shown. From the calculations carried out, we can draw the following conclusion that the sensitivity of measuring the height of an airborne object significantly depends on the geometry of the location of receiving points of a synchronous network of radar surveillance systems. As the distance between receiving points increases, the area covered by curves of equal sensitivity increases. It is substantiated that when using equal weight in the accuracy of range measurement and in measuring the altitude of an airborne object, the accuracy of the synchronization of the time scales of the receiving points is the value achieved by modern means of time synchronization. The use of the given methodology for assessing the quality of measuring the coordinates of air objects in a synchronous network of cooperative radar surveillance systems for airspace allows us to put forward requirements for the synchronism of time scales in a unified synchronous information network of radar surveillance systems when measuring the coordinates of air objects. It is shown that the price for improving the accuracy of determining the coordinates of air objects by a synchronous network of cooperative radar systems is the complication of the system due to an increase in positions, an increase in the number of transceiver paths, the need to synchronize emission processes, receive signals and control viewing modes.
References
D. Xue, L.-T. Hsu, C.-L. Wu, C.-H. Lee, and K. K. H. Ng. Cooperative Surveillance Systems and digital-technology enabler for a real-time standard terminal arrival schedule displacement // Advanced Engineering Informatics. Vol. 50. P. 101402, 2021. doi:10.1016/j.aei.2021.101402.
Обод І., Свид І., Мальцев О. Обробка даних радіолокаційних систем спостереження повітряного простору : навч. посібник. Харків : Друкарня Мадрид, 2021. 255 с.
Обод І. І., Старокожев С. В., Свид І. В. Оптимізація виявлення сигналів запиту в кооперативних системах спостереження // VIІІ Міжн. наук.-пр. конф. «Обробка сигналів і негаусівських процесів», присвяч. пам’яті проф. Ю.П. Кунченка : тези доповідей. Черкаси : ЧДТУ, 2021. 117–119.
Обод І.І., Стрельницький О.О. Захист інформації в мережі систем спостереження повітряного простору // Системи обробки інформації. 2016. № 2(139). С. 47–49.
Svyd I. et al. Noise immunity of data transfer channels in Cooperative Observation Systems: Comparative Analysis // 2018 International Scientific-Practical Conference Problems of Infocommunications. Science and Technology (PIC S&T), 2018. doi:10.1109/infocommst.2018.8632019.
Pleninger S. The testing of MLAT method application by means of usage low-cost ADS-B receivers // MAD – Magazine of Aviation Development. 2014. Vol. 2, no. 7. P. 8. doi:10.14311/mad.2014.07.02.
Lo S. C. and Enge P. Capacity Study of Multilateration (MLAT) based navigation for alternative position navigation and timing (APNT) services for Aviation // Navigation. 2012. Vol. 59, no. 4. P. 263–279.doi:10.1002/navi.25.
Garcia M. A., Mueller R., Innis E., and B. Veytsman. An enhanced altitude correction technique for improvement of WAM position accuracy // 2012 Integrated Communications, Navigation and Surveillance Conference, 2012. doi:10.1109/icnsurv.2012.6218375.
Обод І.І., Стрельницький О.О. Інформаційна безпека інформаційної мережі систем спостереження повітряного простору // Системи обробки інформації. 2015. № 9(134). С. 96–98.
Atkinson S. GPS synchronization of WAM systems – pros and cons [Electronic resource] / Simon Atkinson, Chris Heyes: paper for International Symposium on Enhanced Solutions for Aircraft and Vehicle Surveillance Applications (ESAVS 2010), 16-18 March 2010. Berlin, 2010.
Stefanski J. Asynchronous wide area multilateration system // Aerospace Science and Technology. 2014. Vol. 36. P. 94–102. doi: 10.1016/j.ast.2014.03.016.
D. He, X. Lu, W. Wang and J. Su. Analysis of Wide Area Multilateration Localization Accuracy Under Dif-ferent Stations Layout ond Aircraft Height // DEStech Transactions on Engineering and Technology Research, 2017. doi: 10.12783/dtetr/iceta2016/7068.
J. Gao, J. Zou, and N. Guo. A secondary surveillance radar data analysis technique based on geometrical method // Lecture Notes in Electrical Engineering. 2020. Vol. 517. P. 707–715.
J. Ye, R. Shi, F. Liang, Y. Li, and H. Lin. Research and simulation analysis on research on secondary radar signal coverage // IAEAC 2021 – IEEE 5th Advanced Information Technology, Electronic and Automation Control Conference. 2021. P. 2308–2311.
Pleninger S. Relationship between the transponder triggering area and the SSR Mode S surveillance coverage map // New Trends in Civil Aviation. 2022-October. P. 81–85.
Minteuan G., Pastrav A., and Palade T. Monopulse secondary surveillance radar – environment impact on target detection // 2022 International Workshop on Antenna Technology, iWAT 2022.P. 86–89.
Stevens. Brian L., Frank L. Lewis, and Eric N. Johnson. Aircraft control and simulation: dynamics, controls design, and autonomous systems. John Wiley & Sons, 2015.
Svyd I. et al. Comparative quality analysis of the air objects detection by the Secondary Surveillance Radar // 2019 IEEE 39th International Conference on Electronics and Nanotechnology (ELNANO), 2019. doi:10.1109/elnano.2019.8783539.
Kim E. and Sivits K. Blended secondary surveillance radar solutions to improve air traffic surveillance // Aerospace Science and Technology. 2005. Vol. 45. Р. 203–208.
Strohmeier M. Large-scale analysis of aircraft transponder data // IEEE Aerospace and Electronic Systems Magazine. 2017. Vol. 32, no. 1. P. 42–44. doi:10.1109/maes.2017.160149.
Leonardi M. and Fausto D. D. Secondary surveillance radar transponders classification by RF Fingerprinting // 2018 19th International Radar Symposium (IRS), 2018. doi:10.23919/irs.2018.8448244.
David S. and Vitolo A. J. Airborne IFF transponder antenna system with Omni and steerable cardioid patterns, Aug. 1970. Р. 279–283.
Обод І.І., Стрельницький О.О., Андрусевич В.А. Методи підвищення якості інформаційного забезпечення системами спостереження повітряного простору // Системи обробки інформації. 2014. № 4(120). С. 53–55.
Pavlova D. B. et al. Comparative analysis of data consolidation in Surveillance Networks // 2019 10th International Conference on Dependable Systems, Services and Technologies (DESSERT), 2019. doi:10.1109/dessert.2019.8770008.
Svyd I., Obod I., Maltsev O., Тkachova T., and Zavolodko G. Optimal request signals detection in cooperative surveillance systems // 2019 IEEE 2nd Ukraine Conference on Electrical and Computer Engineering (UKRCON), 2019. doi:10.1109/ukrcon.2019.8879840.
I. Obod et al. Optimization of the quality of information support for consumers of Cooperative Surveillance Systems // Data-Centric Business and Applications. 2020. P. 133–155. doi:10.1007/978-3-030-43070-2_8.
Обод І.І., Стрельницький О.О., Андрусевич В.А. Порівняльний аналіз двох методів обробки сигналів відповіді запитальних систем спостереження // Системи обробки інформації. 2014. № 1(117). С. 41–43.
S. Ramasamy R. Sabatini and Gardi A. Cooperative and Non-Cooperative Sense-and-Avoid in the CNS+A Context: A Unified Methodology // Proceedings of IEEE International Conference on Unmanned Aircraft Systems (ICUAS 2016). Washington DC (USA), June 2016. Print ISBN: 978-1-4673-9333-1.
A. del Corte-Valiente and J. M. Gomez-Pulido. Identification of aircraft in a non-cooperative surveillance system. the case sutudy of aircraft type Canadair Regional Jet // Advances in Automation and Robotics Research in Latin America. 2017. P. 245–254. doi:10.1007/978-3-319-54377-2_21.
I. Svyd et al. Optimizing the request signals detection of aircraft secondary radar system transponders // 2022 IEEE 41st International Conference on Electronics and Nanotechnology (ELNANO), 2022. doi:10.1109/elnano54667.2022.9926991.
Обод І.І., Стрельницький О.О., Андрусевич В.А. Синтез та аналіз оптимальних виявлювачів сигналів запиту в літакових відповідачах запитальних систем спостереження повітряного простору // Зб. наук. пр. Харк. нац. ун-ту Повітряних Сил. 2014. № 4(41). С. 8–11.
G. Jiang, Y. Fan, and H. Yuan. Assessing the capacity of Air Traffic Control Secondary Surveillance Radar System // 2019 Cross Strait Quad-Regional Radio Science and Wireless Technology Conference (CSQRWC), 2019. doi:10.1109/csqrwc.2019.8799146.
Svyd I., Obod I., Maltsev O., Tkachova T., and Zavolodko G. // Improving noise immunity in identification friend or Foe Systems,” 2019 IEEE 2nd Ukraine Conference on Electrical and Computer Engineering (UKRCON), 2019. doi:10.1109/ukrcon.2019.8879812.
Mahipathi A. C., Gunnery S., Srihari P., D’Souza J., and Jena P. Constrained Radar waveform optimization for a cooperative radar-communication system // Physical Communication. 2023. Vol. 57, p. 101984. doi:10.1016/j.phycom.2022.101984.
Obod I. et al. Assessing SSR relative data capacity // 2021 IEEE 3rd Ukraine Conference on Electrical and Computer Engineering (UKRCON), 2021. doi:10.1109/ukrcon53503.2021.9575971
Edstaller S. and Mueller D. A cooperative radar system with active reference target synchronization for kinematic target analysis // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 2021. Vol. 69, no. 9. P. 4118–4131. doi:10.1109/tmtt.2021.3079236.
Obod I., Svyd I., Maltsev O., and B. Bakumenko. Comparative analysis of noise immunity systems identification friend or foe // 2020 IEEE 40th International Conference on Electronics and Nanotechnology (ELNANO), 2020. doi:10.1109/elnano50318.2020.9088856.
Strelnytskyi O. et al. Assessment reliability of data in the identification friend or Foe Systems // 2019 IEEE 39th International Conference on Electronics and Nanotechnology (ELNANO), 2019. doi:10.1109/elnano.2019.8783397.
Svyd I. et al. Method of increasing the identification friend or Foe Systems Information Security // 2019 3rd International Conference on Advanced Information and Communications Technologies (AICT), 2019. doi:10.1109/aiact.2019.8847853.
Svyd I., Obod I., Maltsev O., Shtykh I., and G. Zavolodko. Model and method for detecting request signals in identification friend or Foe Systems // 2019 IEEE 15th International Conference on the Experience of Designing and Application of CAD Systems (CADSM), 2019. doi:10.1109/cadsm.2019.8779322.
Otsuyama T., Honda J., J. Naganawa J., and Miyazaki H. Analysis of signal environment on 1030/1090MHz Aeronautical Surveillance Systems // 2018 IEEE International Symposium on Electromagnetic Compatibility and 2018 IEEE Asia-Pacific Symposium on Electromagnetic Compatibility (EMC/APEMC), 2018. doi:10.1109/isemc.2018.8394048.
Svyd I. et al. Fusion of Airspace Surveillance Systems Data // 2019 3rd International Conference on Advanced Information and Communications Technologies (AICT), 2019. doi:10.1109/aiact.2019.8847916
Svyd I., Maltsev O., Obod I., and Zavolodko G. Fusion method of primary surveillance radar data and IFF Systems Data // 2020 IEEE 11th International Conference on Dependable Systems, Services and Technologies (DESSERT), 2020. doi:10.1109/dessert50317.2020.9125040.
Semenets V., Svyd I., Obod I., Maltsev O., and Tkach M. Quality Assessment of measuring the coordinates of airborne objects with a secondary surveillance radar // Data-Centric Business and Applications. 2021. P. 105–125, doi:10.1007/978-3-030-71892-3_5.
Обод І.І., Свид І.В.. Порівняльний аналіз якості виявлення повітряних об’єктів запитальними системами спостереження // Системи обробки інформації. 2010. Вип. 9 (90). Харків : ХУПС, 2010. С. 74–76.
Obod I. et al. Fusion the coordinate data of airborne objects in the networks of Surveillance Radar Observation Systems // Data-Centric Business and Applications, 2020. P. 731–746, doi:10.1007/978-3-030-43070-2_31.
Bliss D. W. Cooperative radar and communications signaling: The estimation and information theory odd couple // 2014 IEEE Radar Conference, 2014. doi:10.1109/radar.2014.6875553.
Обод І.І., Стрельницький О.О., Андрусевич В.А. Структура та показники якості обробки інформації систем спостереження повітряного простору // Системи обробки інформації. 2013. № 8(115). С. 80–83.
Обод І.І., Стрельницький О.О., Буланий О.А. Просторовий метод підвищення пропускної здатності телекомунікаційних мереж // Системи обробки інформації. 2014. № 9(125). С. 140–142.
Обод І.І.,Стрельницький О.О.,Свид І.В.,Семенова Є.Ю. Аналіз інформаційних процесів обміну даними у системі контролю повітряного простору // Системи озброєння і військова техніка. 2016. № 3(47). С. 88–90.
. Черних П., Обод І.І., Свид І.В. Інформаційне забезпечення на основі мереж спостереження повітряного простору // Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2011. 2/9(50). С. 23–25. doi: 10.15587/1729-4061.2011.1850.
Shevtsov I. et al. A Method for Increasing the Capacity of Radio Systems of Short-Range Navigation // 2022 IEEE 2nd Ukrainian Microwave Week (UkrMW), Ukraine, 2022. P. 629–633. doi: 10.1109/UkrMW58013.2022.10037138.
Starokozhev S. et al. Frequency Efficiency Evaluation of Query Airspace Surveillance Systems // 2021 IEEE 8th International Conference on Problems of Infocommunications, Science and Technology (PIC S&T), Kharkiv, Ukraine, 2021. P. 501–505. doi: 10.1109/PICST54195.2021.9772190.
Starokozhev S. et al. Optimization of the Probability of Transmission of Flight Data in the Response Channel of Secondary Radar Systems // 2021 IEEE 8th International Conference on Problems of Infocommunications, Science and Technology (PIC S&T), Kharkiv, Ukraine, 2021. P. 511–515. doi: 10.1109/PICST54195.2021.9772199.
Semenets V. et al. Method of increasing the relative throughput of requesting radar systems // Przegląd Elektrotechniczny. 2022. Vol. 1, no. 11. P. 99–103. doi: 10.15199/48.2022.11.17.
Свид І. В. Обробка радіолокаційної інформації систем спостереження повітряного простору : монографія. Дніпро : ЛІРА ЛТД, 2022. 224 с.
Jiang Y., Yang Z., Bo C., and Zhang D. Continuous IFF response signal recognition technology based on capsule network // Lecture Notes of the Institute for Computer Sciences, Social Informatics and Telecommunications Engineering, 2021, P. 455–468. doi: 10.1007/978-3-030-90196-7_39.
Обод І.І., Шевцова В.В. Відносна пропускна спроможність запитальних систем передачі інформації системи контроля повітряного простору // Системи обробки інформації. 2013. № 2(109). С. 74–76.
Обод І.І., Стрельницький О.О. Інформаційна безпека інформаційної мережі систем спостереження повітряного простору // Системи обробки інформації. 2015. № 9(134). С. 96–98.
I. Svyd et al. Analysis of the impact of interference on the time position of signals in requesting Airspace Observation Systems // 2021 IEEE 8th International Conference on Problems of Infocommunications, Science and Technology (PIC S&T), 2021. doi:10.1109/picst54195.2021.9772138.
Shevtsov I. et al. Quality Evaluation of flight data transmission by the response channel of Secondary Radar // 2022 IEEE 9th International Conference on Problems of Infocommunications, Science and Technology (PIC S&T), 2022. doi:10.1109/picst57299.2022.10238528.
Starokozhev S. et al. Comparative analysis of methods for processing data transmission information codes by secondary radar channels // 2022 IEEE 9th International Conference on Problems of Infocommunications, Science and Technology (PIC S&T), 2022. doi:10.1109/picst57299.2022.10238651.
Starokozhev S., Shevtsov I., Datsenko O., Chumak V., and Sierikov A. Signal provision of address systems identification friend or foe // 2022 IEEE 9th International Conference on Problems of Infocommunications, Science and Technology (PIC S&T), 2022. doi:10.1109/picst57299.2022.10238675.
Бакуменко Б.В., Обод І.І. Методи підвищення завадозахищеності запитувальних радіотехнічних систем // Системи обробки інформації. 2006. № 9(58). С. 10–12.
Свид І.В. та інш. Порівняльний аналіз методів визначення координат повітряних об’єктів системами широкозонової мультилатерації // Радіотехніка. 2022. Вип. 209, C. 162–177. doi: 10.30837/rt.2022.2.209.16.
Обод І.І., Яценко І.Л., Можаєв О.О. Оцінка інформаційної ємності мобільних інформаційних мереж // Системи обробки інформації. 2014. № 5(121). С. 136–138.
Свид І.В. Порівняльний аналіз якості виявлення повітряних об’єктів вторинними радіолокаційними системами // Радіотехніка. 2023. Вип. 213. C. 78–87. doi: 10.30837/rt.2023.2.213.09.
Andrusevich V., Obod I. Assessment of the quality of information support by air radar surveillance systems // Advanced Information Systems. 2021. Vol. 5, No. 2. S.78–82. DOI: https://doi.org/10.20998/2522-9052.2021.2.10
Свид І.В. Показники якості інформаційного забезпечення користувачів сполученими системами спостереження повітряного простору // Радіотехніка. 2011. Вип. 165. С. 157–160.
Черних О.П., Обод І.І., Охрименко М.Ю. Розподілена обробка інформації у сполучених мережах систем спостереження повітряного простору // Системи обробки інформації. 2011. № 2(92). С. 180–182.
Обод І.І., Шевцова В.В. Методи підвищення швидкості передачі запитальних систем передачі інформації // Системи обробки інформації. 2013. № 4(111). С. 23–26.
Обод І.І., Шевцова В.В. Порівняльний аналіз запитальних систем передачі інформації системи контролю повітряного простору // Зб. наук. пр. Харк. нац. ун-ту Повітряних Сил. 2013. № 1(34). С. 123–125.
Обод І.І., Шевцова В.В. Пропускна спроможність відповідачів запитальних систем передачі польотної інформації // Системи обробки інформації. 2013. № 1(108). С. 105–108.
Свид І. В., Обод І. І. Завадостійкість радіолокаційних систем ідентифікації за ознакою «свій-чужий»: монографія. Харків : Друкарня Мадрид, 2021. 254 с.
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Authors who publish with this journal agree to the following terms:
1. Authors retain copyright and grant the journal right of first publication with the work simultaneously licensed under a Creative Commons Attribution License that allows others to share the work with an acknowledgement of the work's authorship and initial publication in this journal.
2. Authors are able to enter into separate, additional contractual arrangements for the non-exclusive distribution of the journal's published version of the work (e.g., post it to an institutional repository or publish it in a book), with an acknowledgement of its initial publication in this journal.
3. Authors are permitted and encouraged to post their work online (e.g., in institutional repositories or on their website) prior to and during the submission process, as it can lead to productive exchanges, as well as earlier and greater citation of published work (See The Effect of Open Access).
