Radiolokace je ... Definice, typy, princip činnosti. Radarová stanice

Radar je soubor vědeckých metod a technických prostředků používaných k určení souřadnic a vlastností objektu prostřednictvím rádiových vln. Objekt, který je předmětem šetření, se často označuje jako radarový cíl (nebo jen cíl).

Princip radaru

Radiotechnické zařízení a zařízení určené k provádění radarových úkolů se nazývají radarové systémy nebo zařízení (radar nebo radar). Základy radaru jsou založeny na následujících fyzikálních jevech a vlastnostech:

• V prostředí šíření rádiových vln, když se setkávají s objekty s jinými elektrickými vlastnostmi, jsou na nich rozptýleny. Vlna odražená od cíle (nebo vlastního záření) umožňuje radarovým systémům detekovat a identifikovat cíl.
• Na velkých vzdálenostech se předpokládá, že šíření radiových vln je přímočaré, s konstantní rychlostí ve známém médiu. Tento předpoklad umožňuje měřit rozsah na cíl a jeho úhlové souřadnice (s určitou chybou).
• Na základě dopplerovského efektu se vypočítá radiální rychlost bodu záření vzhledem k RLL z frekvence přijatého odraženého signálu.

Historické pozadí

Schopnost rádiových vln reflektovat ukázal velký fyzik H. Hertz a ruský elektrotechnik A.S. Popov zpět na konci XIX století. Podle patentu z roku 1904 byl první radar vytvořen německým inženýrem K. Hulmayerem. Zařízení, které nazýval telemobiloskop, bylo použito na lodích, které plavily po Rýně. V souvislosti s vývojem letadla Použití radaru bylo velice nadějné jako součást vzdušné obrany. Výzkum v této oblasti byl veden předními odborníky z mnoha zemí světa.

V roce 1932 popsal hlavní princip radarové detekce v díle Pavla Kondratieviče Oschepkova, výzkumného pracovníka Leningradského elektrofyzikálního institutu (LEFI). On také ve spolupráci s kolegy B.K. Shembel a V.V. Tsimbalinym léta 1934 a ukazuje radar prototyp, cíl se nachází v nadmořské výšce 150 m se vzdáleností 600 m. Další práce na zdokonalení radaru je zvýšit rozsah jejich činnosti a zlepšit přesnost určování cílové umístění.

Typy radaru

Povaha elektromagnetického záření cíle nám umožňuje mluvit o několika typech radaru:

• Pasivní radiolokace zkoumá své vlastní záření (tepelné, elektromagnetické atd.), které generuje cíle (rakety, letadla, prostorové objekty).
• Aktivní s aktivní reakcí Pokud je objekt vybaven vlastním vysílačem a interakce s ním probíhá podle algoritmu "request-response".
• Aktivní s pasivní odezvou zahrnuje studium sekundárního (odraženého) rádiového signálu. Radar se v tomto případě skládá z vysílače a přijímače.
• Polojasná radiolokace - to je zvláštní případ aktivního, v případě, kdy je přijímač odraženého záření umístěn mimo radar (například je konstrukčním prvkem samodirekované rakety).

Každý druh má své vlastní výhody a nevýhody.

Metody a zařízení

Všechny prostředky radaru podle použité metody jsou rozděleny na radary kontinuálního a pulzního záření.

První obsahuje vysílač a přijímač záření, pracující současně a nepřetržitě. Na tomto principu byly vytvořeny první radarové přístroje. Příkladem takového systému může sloužit radioaltimetr (letectví zařízení určuje odstranění letadla z povrchu země), nebo jak je známo všem motoristům radaru pro stanovení maximální povolené rychlosti vozidla.

V impulzní metodě se elektromagnetická energie vyzařuje krátkými impulzy po několik mikrosekund. Po generování signálu stanice pracuje pouze na recepci. Po zachycení a zaznamenávání odražených rádiových vln vysílá radar nový impuls a cykly se opakují.

Provozní režimy radaru

Existují dva hlavní provozní režimy radarových stanic a zařízení. První je skenování místa. Provádí se podle přísně definovaného systému. V sekvenčním průzkumu může být pohyb radarového paprsku kruhový, spirálovitý, kuželový, odvětvový. Například pole antén se může pomalu otáčet v kružnici (v azimutu), zatímco skenuje úhel náklonu (sklon nahoru a dolů). Při paralelním skenování je průzkum prováděn paprskem radarových paprsků. Každý z nich má vlastní přijímač a několik informačních toků je zpracováno najednou.

Režim sledování znamená konstantní orientaci antény na vybraný objekt. Při otočení je podle trajektorie pohybujícího se cíle používány speciální automatizované sledovací systémy.

Algoritmus pro určení rozsahu a směru

Rychlost šíření elektromagnetických vln v atmosféře je 300 tisíc km / s. Proto znát čas strávený přenášeným signálem k překonání vzdálenosti od stanice k cílovému a zadnímu, je snadné vypočítat vzdálenost objektu. K tomu je třeba přesně zaznamenat čas odeslání impulzu a okamžik přijetí odraženého signálu.

Pro získání informací o umístění cíle je použit radarový radar. Definice azimutu a elevace (elevace nebo elevační úhel) objektu je provedena anténou s úzkým paprskem. Moderní radary používají pro tento účel antény s fázovým uspořádáním (FAR), které jsou schopné nastavit užší paprsek a lišit se vysokou rychlostí otáčení. Proces skenování prostoru je zpravidla prováděn minimálně dvěma paprsky.

Hlavní parametry systémů

Z taktických a technických vlastností zařízení závisí do značné míry účinnost a kvalita úkolů, které mají být vyřešeny.

K taktickým ukazatelům radarová stanice:

• Obrazová oblast je omezena minimálním a maximálním rozpětím detekce cíle, povoleným azimutovým úhlem a úhlem vyvýšení.
• Rozlišení rozsahu, azimutu, nadmořské výšky a rychlosti (schopnost určovat parametry blízkých cílů).
• Přesnost měření, která se měří přítomností hrubých, systematických nebo náhodných chyb.
• Hlučnost a spolehlivost.
• Stupeň automatizace extrakce a zpracování vstupního datového toku dat.

Vzhledem k tomu, že při navrhování zařízení jsou používány určité technické parametry, mezi ně patří:

• nosná frekvence a modulace generovaných kmitů;
• radiační vzory antén;
• výkon vysílacích a přijímacích zařízení;
• celkové rozměry a hmotnost systému.

Na bojovém stanovišti

Radar je univerzální nástroj, který se rozšířil ve vojenské sféře, vědě a národním hospodářství. Oblasti použití se neustále rozšiřují díky rozvoji a zdokonalování technických zařízení a měřicích technologií.

Použití radaru ve vojenském průmyslu umožňuje řešit důležité úkoly při průzkumu a řízení prostoru, detekci pohyblivých cílů v oblasti letectví, půdy a vody. Bez radaru nelze představit vybavení, které slouží k poskytování informační podpory pro navigační systémy a systémy řízení střelby.

Vojenský radar je základním prvkem systému strategického varování proti raketám a integrované protiraketové obrany.

Rádio astronomie

Ze zemského povrchu se vysílají radiové vlny, které se odrážejí také od objektů v blízkém i vzdáleném prostoru, stejně jako z blízkých pozemských cílů. Mnoho kosmických objektů nemohlo být plně prozkoumáno pouze s využitím optických přístrojů a pouze použití radarových metod v astronomii umožnilo získat bohaté informace o jejich povaze a struktuře. Poprvé pasivní radar pro zkoumání měsíce byl aplikován americkými a maďarskými astronomy v roce 1946. Přibližně ve stejnou dobu byly náhodně přijaty rádiové signály z vesmíru.

U moderních radioteleskopů má přijímací anténa tvar velké konkávní kulové misky (jako zrcadlo optického reflektoru). Čím větší je jeho průměr, tím slabší signál antény bude moci přijímat. Často rádiové dalekohledy pracují komplexním způsobem, kombinující nejen zařízení umístěná nedaleko od sebe, ale také umístěná na různých kontinentech. Mezi nejdůležitější úkoly moderní radio astronomie patří studium pulsarů a galaxií s aktivními jádry, studium mezihvězdného média.

Občanská aplikace

V zemědělství a lesnictví, radarová zařízení jsou nezbytné pro získání informací o distribuci a hustotě polí rostlin, studium struktury, parametry a typy půdy, včasného zjišťování požárů. Geografie a geologie radaru se používá k provedení topografických a geomorfologické děl, stanovení struktury a složení hornin, najít ložiska nerostných surovin. Hydrologie a oceánografie radarové metody je sledována hlavní vodní cestě v zemi, sněhu a ledu, mapování pobřeží.

Radar je nepostradatelným pomocníkem meteorologů. Radar snadno zjistí stav atmosféry ve vzdálenosti desítek kilometrů a analýza získaných dat sestaví prognózu změn klimatických podmínek v dané lokalitě.

Perspektivy vývoje

Pro moderní radarovou stanici je hlavním kritériem hodnocení poměr účinnosti a kvality. Účinnost je chápána jako všeobecná taktická a technická charakteristika zařízení. Vytvoření dokonalé radaru - komplexní technické a vědecko-technického problému, jehož realizace je možná pouze s využitím nejmodernějších výdobytků elektromechaniky a elektroniky, informatiky a výpočetní výkon.

Odborníci předpovídají, že v blízké budoucnosti, hlavní funkční jednotky stanic různých úrovní složitosti a účel jsou polovodičové aktivní sfázované (vyřazena pole), které převádějí analogové signály na digitální. Vývoj počítačového systému budou plně automatizovat správu a základní funkce radaru a poskytuje koncový zákazník komplexní analýzu obdržených informací.