Kotelnikov Institute of Radio Engineering and Electronics of RAS Русский Sign in Submit a paper
Journal of Radio Electronics Online scientific journal · eISSN 1684-1719
2026, № 3 · RADIO ENGINEERING

Evaluation of the computational efficiency of a low-cost method for calculating the two-dimensional spatial Bartlett spectrum

P.I. Soganov1, M.A. Stepanov1

1 Novosibirsk State Technical University, Novosibirsk, Russia
Full text DOI: 10.30898/1684-1719.2026.3.11 UDC 621.396.965 EDN QVKGTU

Abstract

This paper examines a method for calculating a two-dimensional spatial spectrum as a combination of two one-dimensional ones. Expressions are derived that allow us to estimate the reduction in the number of addition and multiplication operations required to calculate the two-dimensional spatial spectrum depending on the number of antenna array elements. The reduction in the number of mathematical operations required to calculate the two-dimensional spatial spectrum when it is calculated as a combination of two one-dimensional ones is estimated. It is shown that, with a single target in the resolution element, the two-dimensional spatial spectrum calculated as a combination of two one-dimensional ones is identically equal to the two-dimensional spatial spectrum estimated using the classical method. It is established that, with multiple objects in the resolution element, the shape of the two-dimensional spatial spectrum estimated as a combination of two one-dimensional ones is distorted-it differs from the spectrum estimated using the classical method. Distortions in the shape of the two-dimensional spatial spectrum calculated as a combination of two one-dimensional ones lead to the appearance of false targets and masking of the true ones.

  • spatial spectrum
  • Bartlett's algorithm
  • BeamScan
  • computational complexity
Аннотация (на русском)

Оценка вычислительной эффективности экономичного метода расчета двумерного спектра Бартлетта

В работе рассмотрен способ вычисления двумерного пространственного спектра как совокупности двух одномерных. Получены выражения, позволяющие оценить снижение количества операций сложения и умножения, необходимых для вычисления двумерного пространственного спектра в зависимости от количества элементов антенной решетки. Оценено снижение математических операций, требуемых для вычисления двумерного пространственного спектра, при его расчете как совокупности двух одномерных. Показано, что при одной цели в элементе разрешения двумерный пространственный спектр, рассчитанный как совокупность двух одномерных, тождественно равен двумерному пространственному спектру, оцененному классическим способом. Установлено, что при нескольких объектах в элементе разрешения происходят искажения формы двумерного пространственного спектра, оцененного как совокупность двух одномерных - он отличается от спектра, оцененного классическим способом. Искажения формы двумерного пространственного спектра, рассчитанного как совокупность двух одномерных, приводят к появлению ложных целей и маскированию истинных.

For citation

Soganov P.I., Stepanov M.A. Evaluation of the computational efficiency of a low-cost method for calculating the two-dimensional spatial Bartlett spectrum // Journal of Radio Electronics. – 2026. – No. 3. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2026.3.11

References

  1. Harry L. Van Trees. Optimum Array Processing: Part IV of Detection, Estimation, and Modulation Theory. New York: John Wiley & Sons, Inc., 2002. 1472 с.
  2. Справочник по радиолокации / под. ред. М.И. Сколника. Пер. с англ. под общей ред. В.С. Вербы. В 2 книгах. Книга 1. Москва: Техносфера, 2014. Т. 1. 672 с.
  3. Job M., Yadav R.S. A Study on High-Resolution Algorithms MUSIC, MVDR, ESPRIT, Beamscan, and Root-MUSIC for Narrowband Signals // International Conference on Data Analytics & Management. - Singapore: Springer Nature Singapore, 2023. - P. 133-143.
  4. Job M., Yadav R. S. High resolution doa estimation of narrowband signal for music, mvdr and beamscan algorithm //2023 11th International Symposium on Electronic Systems Devices and Computing (ESDC). - IEEE, 2023. - V. 1. - P. 1-5. https://doi.org/10.1109/ESDC56251.2023.10149863
  5. Mahafza B.R. Radar Systems Analysis and Design Using Matlab. - Crc Press, 2018. 772 p.
  6. Степанов М.А., Соколов В.С. Соотношения для расчета диаграммы направленности MIMO РЛС при различающихся антеннах приемных и передающих элементов, формирующих ее // Информационно-Управляющие Системы. - 2024. - Т. 128. - № 1. - С. 56-63.
  7. Mailoux R.J. Phased array antenna handbook, 2nd ed. - Norwood, MA: Artech House antennas and propagation library, 2005. 515 с.
  8. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике (для научных работников и инженеров). 4-е изд. - Москва: Издательство "Наука", 1978. 832 с.