Radar er et sæt videnskabelige metoder og tekniske midler, der bruges til at bestemme et objekts koordinater og karakteristika ved hjælp af radiobølger. Objektet, der undersøges, omtales ofte som et radarmål (eller blot et mål).
Radarprincip
Radioudstyr og faciliteter designet til at udføre radaropgaver kaldes radarsystemer eller -enheder (radar eller radar). Det grundlæggende ved radar er baseret på følgende fysiske fænomener og egenskaber:
- I udbredelsesmediet er radiobølger, der møder genstande med forskellige elektriske egenskaber, spredt på dem. Bølgen reflekteret fra målet (eller dets egen stråling) gør det muligt for radarsystemer at detektere og identificere målet.
- På lange afstande antages udbredelsen af radiobølger at være retlinet med en konstant hastighed i et kendt medium. Denne antagelse gør det muligt at måle afstanden til målet og dets vinkelkoordinater (med en vis fejl).
- Baseret på Doppler-effekten beregner frekvensen af det modtagne reflekterede signal strålingspunktets radiale hastighedvedrørende RLU.
Historisk baggrund
Radiobølgernes evne til at reflektere blev påpeget af den store fysiker G. Hertz og den russiske elektroingeniør A. S. Popov i slutningen af det 19. århundrede. Ifølge et patent dateret 1904 blev den første radar skabt af den tyske ingeniør K. Hulmeier. Apparatet, som han kaldte et telemobiloskop, blev brugt på skibe, der pløjede Rhinen. I forbindelse med udviklingen af luftfartsteknologien så brugen af radar meget lovende ud som et element i luftforsvaret. Forskning på dette område blev udført af førende eksperter fra mange lande i verden.
I 1932 beskrev Pavel Kondratievich Oshchepkov, en forsker ved LEFI (Leningrad Electrophysical Institute), det grundlæggende princip for radar i sine værker. Han har i samarbejde med kollegerne B. K. Shembel og V. V. Tsimbalin demonstrerede i sommeren 1934 en prototype radarinstallation, der detekterede et mål i en højde af 150 m i en afstand af 600 m.
Typer af radar
Kartenheden af den elektromagnetiske stråling fra målet giver os mulighed for at tale om flere typer radar:
- Passiv radar udforsker sin egen stråling (termisk, elektromagnetisk osv.), der genererer mål (raketter, fly, rumobjekter).
- Aktiv med en aktiv respons udføres, hvis objektet er udstyret med sin egen sender og interaktion med dennesker i henhold til "anmodning - svar"-algoritmen.
- Aktiv med et passivt svar involverer undersøgelse af det sekundære (reflekterede) radiosignal. Radarstationen består i dette tilfælde af en sender og en modtager.
- Semi-aktiv radar er et særligt tilfælde af aktiv, i det tilfælde, hvor modtageren af reflekteret stråling er placeret uden for radaren (det er f.eks. et strukturelt element i et målsøgningsmissil).
Hver art har sine egne fordele og ulemper.
Metoder og udstyr
Alle radarmidler i henhold til den anvendte metode er opdelt i radarer med kontinuerlig og pulserende stråling.
Den første indeholder en sender og en modtager af stråling, der virker samtidigt og kontinuerligt. Ifølge dette princip blev de første radarenheder skabt. Et eksempel på et sådant system er en radiohøjdemåler (en flyenhed, der bestemmer et flys afstand fra jordens overflade) eller en radar, som alle bilister kender til at bestemme et køretøjs hastighed.
I den pulserede metode udsendes elektromagnetisk energi i korte pulser inden for få mikrosekunder. Efter at have genereret et signal, fungerer stationen kun til modtagelse. Efter at have fanget og registreret de reflekterede radiobølger, sender radaren en ny puls, og cyklusserne gentages.
Radardriftstilstande
Der er to hovedfunktioner for radarstationer og enheder. Den første er rumscanning. Det udføres i henhold til en strengsystem. Med en sekventiel gennemgang kan bevægelsen af radarstrålen være cirkulær, spiralformet, konisk, sektorbestemt. For eksempel kan en antennegruppe langsomt rotere i en cirkel (i azimut), mens den samtidig scanner i højden (vipper op og ned). Ved parallel scanning udføres gennemgangen af en stråle af radarstråler. Hver har sin egen modtager, flere informationsstrømme behandles på én gang.
Sporingstilstand indebærer en konstant retning af antennen til det valgte objekt. For at dreje det, i henhold til et bevægende måls bane, bruges specielle automatiserede sporingssystemer.
Algorithme til bestemmelse af rækkevidde og retning
Hastigheden for udbredelse af elektromagnetiske bølger i atmosfæren er 300 tusinde km/s. Ved at kende den tid, som udsendelsessignalet bruger på at dække afstanden fra stationen til målet og tilbage, er det nemt at beregne afstanden til objektet. For at gøre dette er det nødvendigt nøjagtigt at registrere tidspunktet for afsendelse af pulsen og tidspunktet for modtagelse af det reflekterede signal.
For at indhente information om målets placering, bruges stærkt retningsbestemt radar. Bestemmelsen af azimut og elevation (elevation eller elevation) af et objekt foretages af en antenne med en smal stråle. Moderne radarer bruger phased antenna arrays (PAR) til dette, der er i stand til at indstille en smallere stråle og er karakteriseret ved en høj rotationshastighed. Som regel udføres rumscanningsprocessen af mindst to stråler.
Hovedsystemparametre
Fraudstyrs taktiske og tekniske karakteristika afhænger i høj grad af effektiviteten og kvaliteten af opgaverne.
De taktiske indikatorer på radaren omfatter:
- Se område begrænset af minimum og maksimum måldetektionsområde, tilladte azimut- og elevationsvinkler.
- Opløsning i rækkevidde, azimut, højde og hastighed (evnen til at bestemme parametrene for nærliggende mål).
- Målenøjagtighed, som måles ved tilstedeværelsen af grove, systematiske eller tilfældige fejl.
- Støjimmunitet og pålidelighed.
- Graden af automatisering til udtrækning og behandling af den indgående datastrøm.
Specificerede taktiske karakteristika er fastlagt ved design af enheder gennem visse tekniske parametre, herunder:
- bærefrekvens og modulering af genererede svingninger;
- antennemønstre;
- kraften til at sende og modtage enheder;
- Samlet mål og vægt af systemet.
På vagt
Radar er et universelt værktøj, der er meget udbredt i militæret, videnskaben og den nationale økonomi. Anvendelsesområderne udvides støt på grund af udvikling og forbedring af tekniske midler og måleteknologier.
Brugen af radar i militærindustrien giver os mulighed for at løse de vigtige opgaver med at gennemgå og kontrollere rummet, detektere luft, jord og vand mobile mål. Udenradarer, er det umuligt at forestille sig udstyr, der tjener til informationsunderstøttelse af navigationssystemer og skudkontrolsystemer.
Militær radar er kernekomponenten i det strategiske missiladvarselssystem og integrerede missilforsvar.
Radioastronomi
Sendt fra jordens overflade reflekteres radiobølger også fra genstande i det nære og fjerne rum, såvel som fra mål nær Jorden. Mange rumobjekter kunne ikke undersøges fuldt ud kun ved brug af optiske instrumenter, og kun brugen af radarmetoder i astronomi gjorde det muligt at opnå rig information om deres natur og struktur. Passiv radar til måneudforskning blev første gang brugt af amerikanske og ungarske astronomer i 1946. Omtrent på samme tid blev radiosignaler fra det ydre rum også modtaget ved et uheld.
I moderne radioteleskoper har modtageantennen form som en stor konkav sfærisk skål (som spejlet på en optisk reflektor). Jo større diameter den er, jo svagere signal vil antennen være i stand til at modtage. Ofte fungerer radioteleskoper på en kompleks måde og kombinerer ikke kun enheder, der er placeret tæt på hinanden, men også placeret på forskellige kontinenter. Blandt de vigtigste opgaver for moderne radioastronomi er studiet af pulsarer og galakser med aktive kerner, studiet af det interstellare medium.
Civil brug
I landbrug og skovbrug, radarenheder er uundværlige for at opnå information om fordelingen og tætheden af plantemasser, studere strukturen, parametre og typer af jord og rettidig opdagelse af brande. I geografi og geologi bruges radar til at udføre topografisk og geomorfologisk arbejde, bestemme strukturen og sammensætningen af bjergarter og søge efter mineralforekomster. Inden for hydrologi og oceanografi bruges radarmetoder til at overvåge tilstanden af landets hovedvandveje, sne- og isdække og kortlægge kystlinjen.
Radar er en uundværlig assistent for meteorologer. Radaren kan nemt finde ud af atmosfærens tilstand i en afstand af titusinder af kilometer, og ved at analysere de opnåede data laves en prognose for ændringer i vejrforholdene i et bestemt område.
Udsigter for udvikling
For en moderne radarstation er det vigtigste evalueringskriterium forholdet mellem effektivitet og kvalitet. Effektivitet refererer til udstyrets generaliserede præstationskarakteristika. At skabe en perfekt radar er en kompleks ingeniørmæssig og videnskabelig og teknisk opgave, hvis implementering kun er mulig ved brug af de seneste resultater inden for elektromekanik og elektronik, informatik og computerteknologi, energi.
Ifølge eksperternes prognoser vil de vigtigste funktionelle enheder for stationer med forskellige kompleksitets- og formålsniveauer i den nærmeste fremtid være solid-state aktive fasede arrays (fasede antenne arrays), som konverterer analoge signaler til digitale.. UdviklingComputerkomplekset vil fuldautomatisere radarens kontrol og grundlæggende funktioner, hvilket giver slutbrugeren en omfattende analyse af den modtagne information.
