Радарът е набор от научни методи и технически средства, използвани за определяне на координатите и характеристиките на обект с помощта на радиовълни. Разследваният обект често се нарича радарна цел (или просто цел).
Принцип на радара
Радиооборудване и съоръжения, предназначени за изпълнение на радарни задачи, се наричат радарни системи или устройства (радар или радар). Основите на радара се основават на следните физически явления и свойства:
- В средата на разпространение радиовълните, срещащи обекти с различни електрически свойства, се разпръскват върху тях. Вълната, отразена от целта (или нейното собствено излъчване), позволява на радарните системи да откриват и идентифицират целта.
- На големи разстояния се приема, че разпространението на радиовълните е праволинейно, с постоянна скорост в известна среда. Това допускане прави възможно измерването на обхвата до целта и нейните ъглови координати (с известна грешка).
- Въз основа на ефекта на Доплер, честотата на получения отразен сигнал изчислява радиалната скорост на точката на излъчванеотносно RLU.
Историческа справка
Способността на радиовълните да отразяват е изтъкната от великия физик Г. Херц и руския електроинженер А. С. Попов в края на 19 век. Според патент от 1904 г. първият радар е създаден от немския инженер К. Хулмайер. Устройството, което той нарече телемобилоскоп, се използва на кораби, които ораха Рейн. Във връзка с развитието на авиационните технологии, използването на радар изглеждаше много обещаващо като елемент от противовъздушната отбрана. Изследвания в тази област са проведени от водещи експерти от много страни по света.
През 1932 г. Павел Кондратиевич Ошчепков, изследовател в LEFI (Ленинградски електрофизичен институт), описва основния принцип на радара в своите трудове. Той, в сътрудничество с колегите си Б. К. Шембел и В. В. Цимбалин през лятото на 1934 г. демонстрира прототип на радарна инсталация, която открива цел на височина 150 m на разстояние 600 m.
Видове радари
Естеството на електромагнитното излъчване на целта ни позволява да говорим за няколко вида радари:
- Пасивният радар изследва собственото си излъчване (термично, електромагнитно и т.н.), което генерира цели (ракети, самолети, космически обекти).
- Активно с активен отговор се осъществява, ако обектът е оборудван със собствен предавател и взаимодействие с негосе случва според алгоритъма "заявка - отговор".
- Активен с пасивен отговор включва изследване на вторичния (отразен) радиосигнал. Радарната станция в този случай се състои от предавател и приемник.
- Полуактивният радар е специален случай на активен, в случай, когато приемникът на отразената радиация се намира извън радара (например, той е структурен елемент на самонасочваща се ракета).
Всеки вид има своите предимства и недостатъци.
Методи и оборудване
Всички средства за радар според използвания метод са разделени на радари за непрекъснато и импулсно излъчване.
Първите съдържат предавател и приемник на радиация, действащи едновременно и непрекъснато. На този принцип са създадени първите радарни устройства. Пример за такава система е радиовисотомер (устройство на самолета, което определя разстоянието на въздухоплавателно средство от земната повърхност) или радар, известен на всички автомобилисти за определяне на скоростта на превозно средство.
При импулсния метод електромагнитната енергия се излъчва на кратки импулси в рамките на няколко микросекунди. След генериране на сигнал станцията работи само за приемане. След улавяне и регистриране на отразените радиовълни, радарът предава нов импулс и циклите се повтарят.
Радарни работни режими
Има два основни режима на работа на радарните станции и устройства. Първото е сканиране на пространството. Извършва се по строгсистема. При последователен преглед движението на радарния лъч може да бъде кръгово, спираловидно, конично, секторно. Например, антенна решетка може бавно да се върти в кръг (по азимут), докато едновременно сканира по височина (накланяне нагоре и надолу). При паралелно сканиране прегледът се извършва от лъч от радарни лъчи. Всеки има свой собствен приемник, няколко информационни потока се обработват наведнъж.
Режимът за проследяване предполага постоянна насоченост на антената към избрания обект. За завъртането му, според траекторията на движеща се цел, се използват специални автоматизирани системи за проследяване.
Алгоритъм за определяне на обхвата и посоката
Скоростта на разпространение на електромагнитните вълни в атмосферата е 300 хиляди km/s. Следователно, знаейки времето, прекарано от излъчвания сигнал за покриване на разстоянието от станцията до целта и обратно, е лесно да се изчисли разстоянието на обекта. За да направите това, е необходимо точно да запишете времето на изпращане на импулса и момента на получаване на отразения сигнал.
За получаване на информация за местоположението на целта се използва високонасочен радар. Определянето на азимута и кота (кота или кота) на обект се извършва от антена с тесен лъч. Съвременните радари използват за това фазирани антенни решетки (PAR), които могат да задават по-тесен лъч и се характеризират с висока скорост на въртене. По правило процесът на сканиране на пространството се извършва от поне два лъча.
Основни системни параметри
Оттактико-техническите характеристики на оборудването до голяма степен зависят от ефективността и качеството на задачите.
Тактическите индикатори на радара включват:
- Преглед на зоната, ограничена от минималния и максималния обхват на откриване на цел, допустимия азимут и ъгли на кота.
- Разделителна способност в обхват, азимут, височина и скорост (способност за определяне на параметрите на близките цели).
- Точност на измерването, която се измерва чрез наличието на груби, систематични или случайни грешки.
- Устойчивост на шум и надеждност.
- Степента на автоматизация за извличане и обработка на входящия поток от данни.
Уточнени тактически характеристики се определят при проектирането на устройства чрез определени технически параметри, включително:
- носеща честота и модулация на генерираните трептения;
- антенни модели;
- мощност на предавателните и приемащите устройства;
- Габаритни размери и тегло на системата.
На дежурство
Радарът е универсален инструмент, широко използван във военните, науката и националната икономика. Областите на употреба непрекъснато се разширяват поради развитието и усъвършенстването на технически средства и технологии за измерване.
Използването на радар във военната индустрия ни позволява да решаваме важните задачи за преглед и контрол на космоса, откриване на въздушни, наземни и водни мобилни цели. Безрадари, невъзможно е да си представим оборудване, служещо за информационна поддръжка на навигационни системи и системи за управление на стрелбата.
Военният радар е основният компонент на стратегическата система за предупреждение за ракети и интегрираната противоракетна отбрана.
Радиоастрономия
Изпратени от повърхността на земята, радиовълните се отразяват и от обекти в близко и далечно пространство, както и от близо до Земята цели. Много космически обекти не можеха да бъдат напълно изследвани само с помощта на оптични инструменти и само използването на радарни методи в астрономията направи възможно получаването на богата информация за тяхното естество и структура. Пасивният радар за изследване на Луната е използван за първи път от американски и унгарски астрономи през 1946 г. Приблизително по същото време случайно са получени и радиосигнали от космоса.
В съвременните радиотелескопи приемната антена има формата на голяма вдлъбната сферична купа (като огледало на оптичен рефлектор). Колкото по-голям е диаметърът му, толкова по-слаб е сигналът, който антената ще може да приеме. Често радиотелескопите работят по сложен начин, комбинирайки не само устройства, разположени близо един до друг, но и разположени на различни континенти. Сред най-важните задачи на съвременната радиоастрономия е изучаването на пулсари и галактики с активни ядра, изследването на междузвездната среда.
Гражданска употреба
В селското и горското стопанство, радарустройствата са незаменими за получаване на информация за разпределението и плътността на растителните маси, изучаване на структурата, параметрите и видовете почви и навременното откриване на пожари. В географията и геологията радарът се използва за извършване на топографски и геоморфологични работи, определяне на структурата и състава на скалите и търсене на минерални находища. В хидрологията и океанографията радарните методи се използват за наблюдение на състоянието на основните водни пътища на страната, снежна и ледена покривка и картографиране на бреговата линия.
Radar е незаменим помощник за метеоролозите. Радарът може лесно да установи състоянието на атмосферата на разстояние от десетки километри и чрез анализиране на получените данни се прави прогноза за промените в метеорологичните условия в определен район.
Перспективи за развитие
За модерна радарна станция основният критерий за оценка е съотношението на ефективност и качество. Ефективността се отнася до обобщените работни характеристики на оборудването. Създаването на перфектен радар е сложна инженерна и научно-техническа задача, чието изпълнение е възможно само с използването на най-новите постижения в електромеханиката и електрониката, информатиката и компютърните технологии, енергетиката.
Според прогнозите на експертите, в близко бъдеще основните функционални звена на станции с различни нива на сложност и предназначение ще бъдат твърдотелни активни фазови решетки (фазирани антенни решетки), които преобразуват аналоговите сигнали в цифрови. РазвитиеКомпютърният комплекс ще автоматизира напълно управлението и основните функции на радара, предоставяйки на крайния потребител цялостен анализ на получената информация.
