Radar er et sett med vitenskapelige metoder og tekniske midler som brukes til å bestemme koordinatene og egenskapene til et objekt ved hjelp av radiobølger. Objektet som undersøkes blir ofte referert til som et radarmål (eller ganske enkelt et mål).
Prinsipp for radar
Radioutstyr og fasiliteter designet for å utføre radaroppgaver kalles radarsystemer eller enheter (radar eller radar). Det grunnleggende om radar er basert på følgende fysiske fenomener og egenskaper:
- I forplantningsmediet er radiobølger, som møter gjenstander med forskjellige elektriske egenskaper, spredt på dem. Bølgen som reflekteres fra målet (eller dets egen stråling) gjør at radarsystemer kan oppdage og identifisere målet.
- På lange avstander antas forplantningen av radiobølger å være rettlinjet, med konstant hastighet i et kjent medium. Denne forutsetningen gjør det mulig å måle avstanden til målet og dets vinkelkoordinater (med en viss feil).
- Basert på Doppler-effekten, beregner frekvensen til det mottatte reflekterte signalet radialhastigheten til strålingspunktetangående RLU.
Historisk bakgrunn
Radiobølgers evne til å reflektere ble påpekt av den store fysikeren G. Hertz og den russiske elektroingeniøren A. S. Popov på slutten av 1800-tallet. I følge et patent datert 1904 ble den første radaren laget av den tyske ingeniøren K. Hulmeier. Enheten, som han k alte et telemobiloskop, ble brukt på skip som pløyde Rhinen. I forbindelse med utviklingen av luftfartsteknologi så bruken av radar svært lovende ut som et element i luftvernet. Forskning på dette området ble utført av ledende eksperter fra mange land i verden.
I 1932 beskrev Pavel Kondratievich Oshchepkov, en forsker ved LEFI (Leningrad Electrophysical Institute), det grunnleggende prinsippet for radar i sine arbeider. Han, i samarbeid med kollegene B. K. Shembel og V. V. Tsimbalin demonstrerte sommeren 1934 en prototype radarinstallasjon som oppdaget et mål i en høyde av 150 m i en avstand på 600 m.
Typer radar
Naturen til den elektromagnetiske strålingen til målet gjør at vi kan snakke om flere typer radar:
- Passiv radar utforsker sin egen stråling (termisk, elektromagnetisk, etc.) som genererer mål (raketter, fly, romobjekter).
- Aktiv med aktiv respons utføres dersom objektet er utstyrt med egen sender og interaksjon med denneskjer i henhold til "request - response"-algoritmen.
- Aktiv med en passiv respons involverer studiet av det sekundære (reflekterte) radiosignalet. Radarstasjonen består i dette tilfellet av en sender og en mottaker.
- Halvaktiv radar er et spesielt tilfelle av aktiv, i tilfellet når mottakeren av reflektert stråling er plassert utenfor radaren (det er for eksempel et strukturelt element i et målsøkende missil).
Hver art har sine egne fordeler og ulemper.
Metoder og utstyr
Alle radarmidler i henhold til metoden som brukes er delt inn i radarer med kontinuerlig og pulsert stråling.
Den første inneholder en sender og en mottaker av stråling, som virker samtidig og kontinuerlig. I henhold til dette prinsippet ble de første radarenhetene opprettet. Et eksempel på et slikt system er en radiohøydemåler (en flyenhet som bestemmer avstanden til et fly fra jordens overflate) eller en radar kjent for alle bilister for å bestemme hastigheten til et kjøretøy.
I den pulsede metoden sendes elektromagnetisk energi ut i korte pulser i løpet av noen få mikrosekunder. Etter å ha generert et signal, fungerer stasjonen kun for mottak. Etter å ha fanget og registrert de reflekterte radiobølgene, sender radaren en ny puls og syklusene gjentas.
Radardriftsmodus
Det er to hovedmoduser for drift av radarstasjoner og enheter. Den første er romskanning. Det utføres i henhold til en strengsystem. Med en sekvensiell gjennomgang kan bevegelsen til radarstrålen være sirkulær, spiralformet, konisk, sektoriell av natur. For eksempel kan en antennegruppe sakte rotere i en sirkel (i asimut) mens den samtidig skanner i høyde (vipper opp og ned). Ved parallell skanning utføres gjennomgangen av en stråle av radarstråler. Hver har sin egen mottaker, flere informasjonsstrømmer behandles samtidig.
Sporingsmodus innebærer en konstant retning av antennen til det valgte objektet. For å snu den, i henhold til banen til et bevegelig mål, brukes spesielle automatiserte sporingssystemer.
Algorithme for å bestemme rekkevidde og retning
Forplantningshastigheten til elektromagnetiske bølger i atmosfæren er 300 tusen km/s. Derfor er det lett å beregne avstanden til objektet ved å vite hvor lang tid kringkastingssignalet bruker på å dekke avstanden fra stasjonen til målet og tilbake. For å gjøre dette er det nødvendig å registrere nøyaktig tidspunktet for sending av pulsen og øyeblikket for mottak av det reflekterte signalet.
For å få informasjon om plasseringen av målet brukes høyretningsradar. Bestemmelsen av asimut og høyde (høyde eller høyde) til et objekt gjøres av en antenne med en smal stråle. Moderne radarer bruker phased antenna arrays (PAR) for dette, i stand til å stille inn en smalere stråle og preget av høy rotasjonshastighet. Som regel utføres prosessen med romskanning av minst to stråler.
Hovedsystemparametere
Frataktiske og tekniske egenskaper til utstyr avhenger i stor grad av effektiviteten og kvaliteten på oppgavene.
De taktiske indikatorene til radaren inkluderer:
- Visningsområde begrenset av minimum og maksimum måldeteksjonsrekkevidde, tillatte asimut- og høydevinkler.
- Oppløsning i rekkevidde, asimut, høyde og hastighet (evnen til å bestemme parametrene for nærliggende mål).
- Målenøyaktighet, som måles ved tilstedeværelsen av grove, systematiske eller tilfeldige feil.
- Støyimmunitet og pålitelighet.
- Graden av automatisering for å trekke ut og behandle den innkommende datastrømmen.
Spesifiserte taktiske egenskaper er fastsatt ved utforming av enheter gjennom visse tekniske parametere, inkludert:
- bærefrekvens og modulering av genererte oscillasjoner;
- antennemønstre;
- kraften til å sende og motta enheter;
- Samlet dimensjoner og vekt på systemet.
På vakt
Radar er et universelt verktøy som er mye brukt i militæret, vitenskapen og nasjonal økonomi. Bruksområdene utvides stadig på grunn av utvikling og forbedring av tekniske midler og måleteknologier.
Bruken av radar i militærindustrien lar oss løse de viktige oppgavene med å gjennomgå og kontrollere rom, oppdage luft-, bakke- og vannmobile mål. Utenradarer, er det umulig å forestille seg utstyr som tjener til informasjonsstøtte for navigasjonssystemer og våpenkontrollsystemer.
Militær radar er kjernekomponenten i det strategiske missilvarslingssystemet og det integrerte missilforsvaret.
Radioastronomi
Sendt fra jordoverflaten, reflekteres radiobølger også fra objekter i nært og fjernt rom, samt fra nærliggende mål. Mange romobjekter kunne ikke undersøkes fullstendig bare ved bruk av optiske instrumenter, og bare bruken av radarmetoder i astronomi gjorde det mulig å få rik informasjon om deres natur og struktur. Passiv radar for måneutforskning ble først brukt av amerikanske og ungarske astronomer i 1946. Omtrent samtidig ble radiosignaler fra verdensrommet også mottatt ved et uhell.
I moderne radioteleskoper har mottaksantennen formen av en stor konkav sfærisk bolle (som speilet til en optisk reflektor). Jo større diameter den er, jo svakere signal vil antennen kunne motta. Ofte fungerer radioteleskoper på en kompleks måte, og kombinerer ikke bare enheter som ligger nær hverandre, men også plassert på forskjellige kontinenter. Blant de viktigste oppgavene til moderne radioastronomi er studiet av pulsarer og galakser med aktive kjerner, studiet av det interstellare mediet.
Sivil bruk
I jord- og skogbruk, radarenheter er uunnværlige for å skaffe informasjon om fordelingen og tettheten av plantemasser, studere strukturen, parameterne og jordtypene og rettidig oppdagelse av branner. I geografi og geologi brukes radar til å utføre topografisk og geomorfologisk arbeid, bestemme strukturen og sammensetningen av bergarter og søke etter mineralforekomster. Innen hydrologi og oseanografi brukes radarmetoder for å overvåke tilstanden til landets hovedvassdrag, snø- og isdekke og kartlegge kystlinjen.
Radar er en uunnværlig assistent for meteorologer. Radaren kan enkelt finne ut atmosfærens tilstand i en avstand på titalls kilometer, og ved å analysere innhentede data lages en prognose for endringer i værforholdene i et bestemt område.
Utviklingsutsikter
For en moderne radarstasjon er hovedvurderingskriteriet forholdet mellom effektivitet og kvalitet. Effektivitet refererer til de generaliserte ytelsesegenskapene til utstyr. Å lage en perfekt radar er en kompleks ingeniørmessig og vitenskapelig og teknisk oppgave, hvis implementering bare er mulig med bruk av de siste prestasjonene innen elektromekanikk og elektronikk, informatikk og datateknologi, energi.
I følge ekspertenes prognoser vil de viktigste funksjonelle enhetene til stasjoner med ulike nivåer av kompleksitet og formål i nær fremtid være solid-state aktive fasede arrays (fasede antenner), som konverterer analoge signaler til digitale.. UtviklingDatakomplekset vil fullautomatisere radarens kontroll og grunnleggende funksjoner, og gi sluttbrukeren en omfattende analyse av informasjonen som mottas.
