We develop a new technique for a dual-function system with joint radar and communication platforms. Sidelobe control of the transmit beamforming in tandem with waveform diversity enables communication links using the same pulse radar spectrum. Multiple simultaneously transmitted orthogonal waveforms are used for embedding a sequence of LB bits during each radar pulse. Two weight vectors are designed to achieve two transmit spatial power distribution patterns, which have the same main radar beam, but differ in sidelobe levels towards the intended communication receivers. The receiver interpretation of the bit is based on its radiated beam. The proposed technique allows information delivery to single or multiple communication directions outside the mainlobe of the radar. It is shown that the communication process is inherently secure against intercept from directions other than the pre-assigned communication directions. The employed waveform diversity scheme supports a multiple-input multiple-output radar operation mode. The performance of the proposed technique is investigated in terms of the bit error rate.

Radar is considered an important technology for health monitoring and fall detection in elderly assisted living due to a number of attributes not shared by other sensing modalities. In this article, we describe the signal processing algorithms and techniques involved in elderly fall detection using radar. A human?s radar signal returns differ in their Doppler characteristics, depending on the nature of the human gross motor activities. These signals are nonstationary in nature, inviting time-frequency analysis in both its linear and bilinear aspects, to play a fundamental role in motion identification, including fall features determination and classification. This article employs real fall data to demonstrate the success of existing detection algorithms as well as to report on some of the challenges facing technology developments for fall detection.

The last decade witnessed a growing demand on radio frequency that is driven by technological advances benefiting the end consumer but requiring new allocations of frequency bandwidths. Further, higher data rates for faster communications and wireless connections have called for an expanded share of existing frequency allocations. Concerns for spectrum congestion and frequency unavailability have spurred extensive research efforts on spectrum management and efficiency within the same type of service and have led to cognitive radio and cognitive radar. On the other hand, devising schemes for coexistence among different services have eased the competition for spectrum resources, especially for radar and wireless communication systems. Both systems have been recently given a common portion of the spectrum by the Federal Communications Commission.

We present imaging results of a ground penetrating radar (GPR) dataset collected for permafrost studies at the APEX (Alaska Peatland EXperiment) BETA site, which is located approximately 30 miles southwest of Fairbanks, Alaska. The measurements were collected in an out-and-back style survey using a dual-frequency GPR with ultra-wide bandwidth centered at 170 MHz and 600 MHz. At each center frequency, we employ both conventional frequency-domain backprojection method and a sparse reconstruction technique with total variation minimization for subsurface image formation. As the latter minimizes the image gradient, it provides better edge preservation and improved reconstruction of extended targets, such as the permafrost table, compared to backprojection. We explore fusion of dual-frequency and dualscan subsurface images and compare performance of various combinations of image formation and fusion methods in terms of enhanced detection of the top of the permafrost table.

We propose interpolated RELAX (IRELAX) which is a RELAX algorithm incorporating a spatial frequency interpolation method to provide enhanced direction-of-arrival (DOA) estimation. IRELAX is implemented in the coarray-domain of fully-augmentable sparse arrays. The interpolation method approximates the periodogram peak by a parabola and employs three discrete Fourier transform samples around the peak to refine the DOA estimates. Due to the simplicity and efficiency of the interpolation method, the proposed variant allows low-complexity, fast DOA estimation of multiple sources. We provide supporting simulation results with a minimum redundancy array which demonstrate the improved DOA estimation performance of the proposed algorithm over RELAX.