Radar je skup naučnih metoda i tehničkih sredstava koji se koriste za određivanje koordinata i karakteristika objekta pomoću radio talasa. Objekt koji se istražuje često se naziva radarskim ciljem (ili jednostavno meta).
Princip radara
Radio oprema i objekti dizajnirani za obavljanje radarskih zadataka nazivaju se radarski sistemi ili uređaji (radar ili radar). Osnove radara zasnivaju se na sljedećim fizičkim pojavama i svojstvima:
- U medijumu širenja, radio talasi, koji se susreću sa objektima sa različitim električnim svojstvima, raspršuju se po njima. Talas reflektovan od mete (ili njegovog sopstvenog zračenja) omogućava radarskim sistemima da otkriju i identifikuju metu.
- Na velikim udaljenostima, pretpostavlja se da je širenje radio talasa pravolinijsko, sa konstantnom brzinom u poznatom mediju. Ova pretpostavka omogućava mjerenje dometa do cilja i njegovih ugaonih koordinata (sa određenom greškom).
- Na osnovu Doplerovog efekta, frekvencija primljenog reflektovanog signala izračunava radijalnu brzinu tačke zračenjau vezi RLU.
Historijska pozadina
Sposobnost radio talasa da reflektuju istakli su veliki fizičar G. Herc i ruski inženjer elektrotehnike A. S. Popov krajem 19. vijeka. Prema patentu iz 1904. godine, prvi radar napravio 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 odbrane. Istraživanja u ovoj oblasti sproveli 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 radovima. On je, u saradnji sa kolegama B. K. Šembel 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 elektromagnetnog zračenja mete omogućava nam da govorimo o nekoliko vrsta radara:
- Pasivni radar istražuje vlastito zračenje (termalno, elektromagnetno, itd.) koje stvara mete (rakete, avioni, svemirski objekti).
- Aktivno sa aktivnim odgovorom se provodi ako je objekt opremljen vlastitim odašiljačem i interakcijom s njimodvija se prema algoritmu "zahtjev - odgovor".
- Aktivan sa pasivnim odgovorom uključuje proučavanje sekundarnog (reflektovanog) radio signala. Radarska stanica se u ovom slučaju sastoji od predajnika i prijemnika.
- Poluaktivni radar je poseban slučaj aktivnog, u slučaju kada se prijemnik reflektovanog zračenja nalazi izvan radara (na primjer, to je strukturni element rakete za navođenje).
Svaka vrsta ima svoje prednosti i nedostatke.
Metode i oprema
Sva sredstva radara prema korištenoj metodi dijele se na radare kontinuiranog i pulsnog zračenja.
Prvi sadrže predajnik i prijemnik zračenja, koji djeluju istovremeno i kontinuirano. Po ovom principu stvoreni su prvi radarski uređaji. Primjer takvog sistema je radio visinomjer (avionski uređaj koji određuje udaljenost aviona od zemljine površine) ili radar koji je poznat svim vozačima za određivanje brzine vozila.
U pulsnoj metodi, elektromagnetna energija se emituje kratkim impulsima u roku od nekoliko mikrosekundi. Nakon generisanja signala, stanica radi samo za prijem. Nakon što uhvati i registruje reflektovane radio talase, radar emituje novi impuls i ciklusi se ponavljaju.
Načini rada radara
Postoje dva glavna načina rada radarskih stanica i uređaja. Prvi je skeniranje prostora. Izvodi se prema strogomsistem. Uz sekvencijalni pregled, kretanje radarskog snopa može biti kružno, spiralno, konično, 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 vrši pomoću snopa radarskih zraka. Svaki ima svoj prijemnik, nekoliko tokova informacija se obrađuje odjednom.
Režim praćenja podrazumijeva konstantnu usmjerenost antene prema odabranom objektu. Za okretanje, prema putanji mete u pokretu, koriste se specijalni automatizirani sistemi za praćenje.
Algoritam za određivanje dometa i pravca
Brzina širenja elektromagnetnih talasa u atmosferi je 300 hiljada km/s. Stoga, znajući vrijeme koje je emitovani signal potrošio da pokrije udaljenost od stanice do cilja i nazad, lako je izračunati udaljenost objekta. Da biste to učinili, potrebno je precizno zabilježiti vrijeme slanja pulsa i trenutak prijema reflektovanog 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 za postavljanje užeg snopa i koje karakterizira velika brzina rotacije. Po pravilu, proces skeniranja prostora obavljaju najmanje dva zraka.
Glavni sistemski parametri
Odtaktičko-tehničke karakteristike opreme u velikoj meri zavise od efikasnosti i kvaliteta zadataka.
Taktički indikatori radara uključuju:
- Oblast pogleda ograničena minimalnim i maksimalnim dometom detekcije cilja, dozvoljenim azimutom i uglovima elevacije.
- Rezolucija u dometu, azimutu, elevaciji i brzini (mogućnost određivanja parametara obližnjih ciljeva).
- Preciznost mjerenja, koja se mjeri prisustvom grubih, sistematskih ili nasumičnih grešaka.
- Imunitet i pouzdanost na buku.
- Stepen automatizacije za izdvajanje i obradu dolaznog toka podataka.
Navedene taktičke karakteristike se utvrđuju prilikom projektovanja uređaja kroz određene tehničke parametre, uključujući:
- noseća frekvencija i modulacija generiranih oscilacija;
- uzorci antena;
- snaga uređaja za odašiljanje i prijem;
- Ukupne dimenzije i težina sistema.
Na dužnosti
Radar je univerzalni alat koji se široko koristi u vojsci, nauci i nacionalnoj ekonomiji. Područja upotrebe se stalno šire zbog razvoja i unapređenja tehničkih sredstava i mjernih tehnologija.
Upotreba radara u vojnoj industriji omogućava nam rješavanje važnih zadataka pregleda i kontrole prostora, otkrivanja zračnih, kopnenih i vodenih mobilnih ciljeva. Bezradarima, nemoguće je zamisliti opremu koja služi za informatičku podršku navigacijskih sistema i sistema za kontrolu pucnjave.
Vojni radar je osnovna komponenta strateškog sistema upozorenja na rakete i integrisane protivraketne odbrane.
Radio astronomija
Šaljeni sa površine zemlje, radio talasi se reflektuju i od objekata u bliskom i daljem svemiru, kao i od ciljeva blizu Zemlje. Mnogi svemirski objekti nisu mogli biti u potpunosti istraženi samo uz korištenje optičkih instrumenata, a samo korištenje radarskih metoda u astronomiji omogućilo je 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 radio teleskopima, prijemna antena ima oblik velike konkavne sferne posude (poput ogledala optičkog reflektora). Što je veći njen prečnik, to će antena moći da primi slabiji signal. Radio teleskopi često rade na složen način, kombinujući ne samo uređaje koji se nalaze blizu jedan drugom, već i na različitim kontinentima. Među najvažnijim zadacima moderne radioastronomije je proučavanje pulsara i galaksija sa aktivnim jezgrima, proučavanje međuzvjezdanog medija.
Civilna upotreba
U poljoprivredi i šumarstvu, radaruređaji su neophodni za dobijanje informacija o distribuciji i gustini biljnih masa, proučavanje strukture, parametara i tipova tla, te pravovremeno otkrivanje požara. U geografiji i geologiji radar se koristi za izvođenje topografskih i geomorfoloških radova, utvrđivanje strukture i sastava stijena i traženje mineralnih naslaga. U hidrologiji i oceanografiji, radarske metode se koriste za praćenje stanja glavnih plovnih puteva zemlje, snježnog i ledenog pokrivača i mapiranje obale.
Radar je nezamjenjiv pomoćnik meteorologa. Radar lako može saznati stanje atmosfere na udaljenosti od nekoliko desetina kilometara, a analizom dobijenih podataka sačinjava se prognoza promjena vremenskih prilika na određenom području.
Izgledi za razvoj
Za modernu radarsku stanicu, glavni kriterij procjene je omjer efikasnosti i kvaliteta. Efikasnost se odnosi na generalizovane karakteristike performansi opreme. Stvaranje savršenog radara je složen inženjerski i naučno-tehnički zadatak, čija je realizacija moguća samo uz korištenje najnovijih dostignuća u elektromehanici i elektronici, informatici i računarskoj tehnici, energetici.
Prema predviđanjima stručnjaka, u bliskoj budućnosti glavne funkcionalne jedinice stanica različitog nivoa složenosti i namjene biće poluprovodničke aktivne fazne mreže (fazni antenski nizovi), koji pretvaraju analogne signale u digitalne. RazvojRačunarski kompleks će u potpunosti automatizirati kontrolu i osnovne funkcije radara, pružajući krajnjem korisniku sveobuhvatnu analizu primljenih informacija.
