Radar je skup znanstvenih metoda i tehničkih sredstava koji se koriste za određivanje koordinata i karakteristika objekta pomoću radio valova. Objekt koji se istražuje često se naziva radarskim ciljem (ili jednostavno metom).
Princip radara
Radio oprema i objekti dizajnirani za obavljanje radarskih zadataka nazivaju se radarski sustavi ili uređaji (radar ili radar). Osnove radara temelje se na sljedećim fizičkim pojavama i svojstvima:
- U mediju širenja, radio valovi, koji se susreću s objektima s različitim električnim svojstvima, raspršuju se po njima. Val reflektiran od mete (ili vlastitog zračenja) omogućuje radarskim sustavima da otkriju i identificiraju metu.
- Na velikim udaljenostima, pretpostavlja se da je širenje radio valova pravolinijsko, s konstantnom brzinom u poznatom mediju. Ova pretpostavka omogućuje mjerenje dometa do cilja i njegovih kutnih koordinata (s određenom pogreškom).
- Na temelju Dopplerovog efekta, frekvencija primljenog reflektiranog signala izračunava radijalnu brzinu točke zračenjau vezi RLU.
Povijesna pozadina
Sposobnost reflektiranja radio valova istaknuli su veliki fizičar G. Hertz i ruski inženjer elektrotehnike A. S. Popov krajem 19. stoljeća. Prema patentu iz 1904. godine, prvi radar izradio je njemački inženjer K. Hulmeier. Uređaj, koji je nazvao telemobiloskop, koristio se na brodovima koji su orali Rajnom. U vezi s razvojem zrakoplovne tehnologije, korištenje radara izgledalo je vrlo obećavajuće kao element protuzračne obrane. Istraživanja u ovom području proveli su vodeći stručnjaci iz mnogih zemalja svijeta.
Godine 1932. Pavel Kondratievich Oshchepkov, istraživač na LEFI (Lenjingradski elektrofizički institut), opisao je osnovni princip radara u svojim djelima. On je u suradnji s kolegama B. K. Shembel i V. V. Tsimbalin je u ljeto 1934. demonstrirao prototip radarske instalacije koja je detektirala metu na visini od 150 m na udaljenosti od 600 m.
Vrste radara
Priroda elektromagnetskog zračenja cilja omogućuje nam da govorimo o nekoliko vrsta radara:
- Pasivni radar istražuje vlastito zračenje (toplinsko, elektromagnetsko, itd.) koje stvara mete (rakete, zrakoplovi, svemirski objekti).
- Aktivno s aktivnim odgovorom se provodi ako je objekt opremljen vlastitim odašiljačem i interakcijom s njimdogađa se prema algoritmu "zahtjev - odgovor".
- Aktivan s pasivnim odgovorom uključuje proučavanje sekundarnog (reflektiranog) radio signala. Radarska stanica se u ovom slučaju sastoji od odašiljača i prijemnika.
- Poluaktivni radar je poseban slučaj aktivnog, u slučaju kada se prijemnik reflektiranog zračenja nalazi izvan radara (na primjer, to je strukturni element navođenja projektila).
Svaka vrsta ima svoje prednosti i nedostatke.
Metode i oprema
Sva radarska sredstva prema korištenoj metodi podijeljena su na radare kontinuiranog i impulsnog zračenja.
Prvi sadrže odašiljač i prijemnik zračenja, koji djeluju istovremeno i kontinuirano. Po tom principu stvoreni su prvi radarski uređaji. Primjer takvog sustava je radio visinomjer (uređaj za zrakoplov koji određuje udaljenost zrakoplova od zemljine površine) ili radar koji je poznat svim vozačima za određivanje brzine vozila.
U pulsnoj metodi, elektromagnetska energija se emitira u kratkim impulsima unutar nekoliko mikrosekundi. Nakon generiranja signala, stanica radi samo za prijem. Nakon što uhvati i registrira reflektirane radio valove, radar odašilje novi impuls i ciklusi se ponavljaju.
Načini rada radara
Postoje dva glavna načina rada radarskih stanica i uređaja. Prvi je skeniranje prostora. Provodi se prema strogomsustav. Uz sekvencijalni pregled, kretanje radarskog snopa može biti kružno, spiralno, stožasto, sektorsko. Na primjer, antenski niz može se polako rotirati u krug (po azimutu) dok istovremeno skenira u elevaciji (naginjući gore i dolje). Uz paralelno skeniranje, pregled se provodi snopom radarskih zraka. Svaki ima svoj prijemnik, nekoliko tokova informacija se obrađuje odjednom.
Način praćenja podrazumijeva stalnu usmjerenost antene prema odabranom objektu. Za okretanje, prema putanji mete u pokretu, koriste se posebni automatizirani sustavi za praćenje.
Algoritam za određivanje raspona i smjera
Brzina širenja elektromagnetskih valova u atmosferi je 300 tisuća km/s. Stoga je, znajući vrijeme koje je emitirani signal utrošio da pokrije udaljenost od postaje do cilja i natrag, lako izračunati udaljenost objekta. Da biste to učinili, potrebno je točno zabilježiti vrijeme slanja pulsa i trenutak prijema reflektiranog signala.
Za dobivanje informacija o lokaciji mete koristi se visoko usmjeren radar. Određivanje azimuta i elevacije (elevacije ili elevacije) objekta vrši se antenom uskog snopa. Moderni radari za to koriste fazne antenske nizove (PAR), sposobne postaviti uži snop i karakteriziraju ih velika brzina rotacije. U pravilu, proces skeniranja prostora obavljaju najmanje dvije zrake.
Glavni parametri sustava
Odtaktičko-tehničke karakteristike opreme uvelike ovise o učinkovitosti i kvaliteti zadataka.
Taktički pokazatelji radara uključuju:
- Područje pogleda ograničeno minimalnim i maksimalnim rasponom detekcije cilja, dopuštenim azimutom i kutovima elevacije.
- Rezolucija u dometu, azimutu, elevaciji i brzini (mogućnost određivanja parametara obližnjih ciljeva).
- Točnost mjerenja, koja se mjeri prisutnošću grubih, sustavnih ili slučajnih pogrešaka.
- Imunitet i pouzdanost na buku.
- Stupanj automatizacije za izdvajanje i obradu dolaznog toka podataka.
Navedene taktičke karakteristike utvrđuju se prilikom projektiranja uređaja kroz određene tehničke parametre, uključujući:
- noseća frekvencija i modulacija generiranih oscilacija;
- uzorci antene;
- snaga uređaja za odašiljanje i primanje;
- Ukupne dimenzije i težina sustava.
Na dužnosti
Radar je univerzalni alat koji se široko koristi u vojsci, znanosti i nacionalnoj ekonomiji. Područja uporabe stalno se šire zbog razvoja i poboljšanja tehničkih sredstava i mjernih tehnologija.
Upotreba radara u vojnoj industriji omogućuje nam rješavanje važnih zadataka pregleda i kontrole prostora, otkrivanja zračnih, kopnenih i vodenih mobilnih ciljeva. Bezradara, nemoguće je zamisliti opremu koja služi za informacijsku potporu navigacijskim sustavima i sustavima upravljanja paljbom.
Vojni radar je temeljna komponenta strateškog sustava upozorenja na rakete i integrirane obrane od projektila.
Radio astronomija
Poslani s površine zemlje, radio valovi se reflektiraju i od objekata u bliskom i dalekom svemiru, kao i od ciljeva blizu Zemlje. Mnogi svemirski objekti nisu se mogli u potpunosti istražiti samo pomoću optičkih instrumenata, a samo je korištenje radarskih metoda u astronomiji omogućilo dobivanje bogatih informacija o njihovoj prirodi i strukturi. Pasivni radar za istraživanje Mjeseca prvi su upotrijebili američki i mađarski astronomi 1946. godine. Otprilike u isto vrijeme, slučajno su primljeni i radio signali iz svemira.
U modernim radioteleskopima, prijemna antena ima oblik velike konkavne sferne zdjele (poput zrcala optičkog reflektora). Što je veći njezin promjer, to će antena moći primiti slabiji signal. Radio teleskopi često rade na složen način, kombinirajući ne samo uređaje koji se nalaze blizu jedan drugome, već i na različitim kontinentima. Među najvažnijim zadaćama moderne radioastronomije je proučavanje pulsara i galaksija s aktivnim jezgrama, proučavanje međuzvjezdanog medija.
Civilna upotreba
U poljoprivredi i šumarstvu, radaruređaji su nezamjenjivi za dobivanje informacija o rasprostranjenosti i gustoći biljnih masa, proučavanje strukture, parametara i vrsta tla te pravovremeno otkrivanje požara. U geografiji i geologiji radar se koristi za izvođenje topografskih i geomorfoloških radova, utvrđivanje strukture i sastava stijena te traženje mineralnih naslaga. U hidrologiji i oceanografiji radarske metode se koriste za praćenje stanja glavnih plovnih putova u zemlji, snježnog i ledenog pokrivača i mapiranje obale.
Radar je nezamjenjiv pomoćnik meteorologa. Radar može lako saznati stanje atmosfere na udaljenosti od nekoliko desetaka kilometara, a analizom dobivenih podataka izrađuje se prognoza promjena vremenskih prilika na pojedinom području.
Izgledi za razvoj
Za modernu radarsku stanicu, glavni kriterij ocjenjivanja je omjer učinkovitosti i kvalitete. Učinkovitost se odnosi na generalizirane karakteristike izvedbe opreme. Stvaranje savršenog radara složen je inženjerski i znanstveno-tehnički zadatak, čija je realizacija moguća samo uz korištenje najnovijih dostignuća elektromehanike i elektronike, informatike i računalne tehnologije, energetike.
Prema predviđanjima stručnjaka, u bliskoj budućnosti glavne funkcionalne jedinice postaja različite razine složenosti i namjene bit će poluprovodničke aktivne fazne nizove (fazne antenske nizove), koje pretvaraju analogne signale u digitalne. RazvojRačunalni kompleks će u potpunosti automatizirati kontrolu i osnovne funkcije radara, pružajući krajnjem korisniku sveobuhvatnu analizu primljenih informacija.
