Radar is 'n stel wetenskaplike metodes en tegniese middele wat gebruik word om die koördinate en kenmerke van 'n voorwerp deur middel van radiogolwe te bepaal. Daar word dikwels na die voorwerp wat ondersoek word as 'n radarteiken (of bloot 'n teiken) verwys.
Beginsel van radar
Radiotoerusting en fasiliteite wat ontwerp is om radartake uit te voer, word radarstelsels of -toestelle (radar of radar) genoem. Die basiese beginsels van radar is gebaseer op die volgende fisiese verskynsels en eienskappe:
- In die voortplantingsmedium word radiogolwe, wat voorwerpe met verskillende elektriese eienskappe ontmoet, daarop gestrooi. Die golf wat deur die teiken (of sy eie bestraling) weerkaats word, laat radarstelsels toe om die teiken op te spoor en te identifiseer.
- Op lang afstande word aanvaar dat die voortplanting van radiogolwe reglynig is, met 'n konstante spoed in 'n bekende medium. Hierdie aanname maak dit moontlik om die afstand na die teiken en sy hoekkoördinate te meet (met 'n sekere fout).
- Gegrond op die Doppler-effek, bereken die frekwensie van die ontvangde gereflekteerde sein die radiale snelheid van die stralingspuntoor RLU.
Historiese agtergrond
Die vermoë van radiogolwe om te reflekteer is uitgewys deur die groot fisikus G. Hertz en die Russiese elektriese ingenieur A. S. Popov aan die einde van die 19de eeu. Volgens 'n patent gedateer 1904 is die eerste radar deur die Duitse ingenieur K. Hulmeier geskep. Die toestel, wat hy 'n telemobiloskoop genoem het, is gebruik op skepe wat die Ryn geploeg het. In verband met die ontwikkeling van lugvaarttegnologie het die gebruik van radar baie belowend gelyk as 'n element van lugverdediging. Navorsing op hierdie gebied is deur vooraanstaande kundiges van baie lande van die wêreld gedoen.
In 1932 het Pavel Kondratievich Oshchepkov, 'n navorser by LEFI (Leningrad Electrophysical Institute), die basiese beginsel van radar in sy werke beskryf. Hy, in samewerking met kollegas B. K. Shembel en V. V. Tsimbalin het in die somer van 1934 'n prototipe radarinstallasie gedemonstreer wat 'n teiken op 'n hoogte van 150 m op 'n afstand van 600 m opgespoor het.
tipes radar
Die aard van die elektromagnetiese straling van die teiken laat ons toe om van verskeie soorte radars te praat:
- Passive radar verken sy eie straling (termies, elektromagneties, ens.) wat teikens (vuurpyle, vliegtuie, ruimtevoorwerpe) genereer.
- Aktief met 'n aktiewe reaksie word uitgevoer as die voorwerp toegerus is met sy eie sender en interaksie daarmeevind plaas volgens die "versoek - antwoord"-algoritme.
- Aktief met 'n passiewe respons behels die studie van die sekondêre (weerkaatste) radiosein. Die radarstasie bestaan in hierdie geval uit 'n sender en 'n ontvanger.
- Semi-aktiewe radar is 'n spesiale geval van aktief, in die geval wanneer die ontvanger van gereflekteerde straling buite die radar geleë is (dit is byvoorbeeld 'n strukturele element van 'n soekmissiel).
Elke spesie het sy eie voordele en nadele.
Metodes en toerusting
Alle middele van radar volgens die metode wat gebruik word, word verdeel in radars van deurlopende en gepulseerde straling.
Die eerste bevat 'n sender en 'n ontvanger van straling, wat gelyktydig en deurlopend werk. Volgens hierdie beginsel is die eerste radartoestelle geskep. 'n Voorbeeld van so 'n stelsel is 'n radiohoogtemeter ('n vliegtuigtoestel wat die afstand van 'n vliegtuig vanaf die aarde se oppervlak bepaal) of 'n radar wat aan alle motoriste bekend is om die spoed van 'n voertuig te bepaal.
In die gepulseerde metode word elektromagnetiese energie in kort pulse binne 'n paar mikrosekondes uitgestraal. Nadat 'n sein gegenereer is, werk die stasie slegs vir ontvangs. Nadat die gereflekteerde radiogolwe vasgevang en geregistreer is, stuur die radar 'n nuwe puls en die siklusse herhaal.
Radarbedryfsmodusse
Daar is twee hoofmodusse van werking van radarstasies en toestelle. Die eerste is ruimteskandering. Dit word uitgevoer volgens 'n strengstelsel. Met 'n opeenvolgende oorsig kan die beweging van die radarstraal sirkelvormig, spiraalvormig, konies, sektoraal van aard wees. Byvoorbeeld, 'n antenna-skikking kan stadig in 'n sirkel draai (in asimut) terwyl dit terselfdertyd in hoogte skandeer (kantel op en af). Met parallelle skandering word die hersiening deur 'n straal radarstrale uitgevoer. Elkeen het sy eie ontvanger, verskeie inligtingvloeie word gelyktydig verwerk.
Spoormodus impliseer 'n konstante rigting van die antenna na die geselekteerde voorwerp. Om dit te draai, volgens die trajek van 'n bewegende teiken, word spesiale outomatiese opsporingstelsels gebruik.
Algorithme vir die bepaling van die omvang en rigting
Die voortplantingsspoed van elektromagnetiese golwe in die atmosfeer is 300 duisend km/s. As u dus die tyd wat die uitsaaisein spandeer om die afstand van die stasie na die teiken en terug te dek, te ken, is dit maklik om die afstand van die voorwerp te bereken. Om dit te doen, is dit nodig om die tyd van die stuur van die pols en die oomblik van ontvangs van die gereflekteerde sein akkuraat aan te teken.
Om inligting oor die ligging van die teiken te bekom, word hoogs gerigte radar gebruik. Die bepaling van die asimut en hoogte (hoogte of hoogte) van 'n voorwerp word gemaak deur 'n antenna met 'n smal straal. Moderne radars gebruik gefaseerde antenna-skikkings (PAR) hiervoor, wat 'n nouer straal kan stel en gekenmerk word deur 'n hoë rotasiespoed. As 'n reël word die proses van ruimteskandering deur ten minste twee strale uitgevoer.
Hoofstelselparameters
Vantaktiese en tegniese eienskappe van toerusting hang grootliks af van die doeltreffendheid en kwaliteit van take.
Die taktiese aanwysers van die radar sluit in:
- Bekyk area beperk deur die minimum en maksimum teikenbespeuringsbereik, toelaatbare asimuth en hoogtehoeke.
- Resolusie in afstand, asimut, hoogte en spoed (die vermoë om die parameters van nabygeleë teikens te bepaal).
- Meetakkuraatheid, wat gemeet word deur die teenwoordigheid van growwe, sistematiese of ewekansige foute.
- geraas-immuniteit en betroubaarheid.
- Die mate van outomatisering vir die onttrekking en verwerking van die inkomende datastroom.
Gespesifiseerde taktiese kenmerke word neergelê wanneer toestelle deur sekere tegniese parameters ontwerp word, insluitend:
- draerfrekwensie en modulasie van gegenereerde ossillasies;
- antennapatrone;
- krag van versending en ontvang van toestelle;
- Algehele afmetings en gewig van die stelsel.
Aan diens
Radar is 'n universele instrument wat wyd gebruik word in die militêre, wetenskap en nasionale ekonomie. Die gebruiksgebiede brei voortdurend uit as gevolg van die ontwikkeling en verbetering van tegniese middele en meettegnologieë.
Die gebruik van radar in die militêre industrie stel ons in staat om die belangrike take op te los van die hersiening en beheer van ruimte, die opsporing van lug-, grond- en watermobiele teikens. Sonderradars, is dit onmoontlik om toerusting voor te stel wat dien vir inligtingondersteuning van navigasiestelsels en geweervuurbeheerstelsels.
Militêre radar is die kernkomponent van die strategiese missielwaarskuwingstelsel en geïntegreerde missielverdediging.
Radio-astronomie
Gestuur vanaf die oppervlak van die aarde, word radiogolwe ook weerkaats vanaf voorwerpe in die nabye en verre ruimte, sowel as van naby-Aarde teikens. Baie ruimtevoorwerpe kon nie volledig ondersoek word net met die gebruik van optiese instrumente nie, en slegs die gebruik van radarmetodes in sterrekunde het dit moontlik gemaak om ryk inligting oor hul aard en struktuur te bekom. Passiewe radar vir maanverkenning is die eerste keer in 1946 deur Amerikaanse en Hongaarse sterrekundiges gebruik. Ongeveer dieselfde tyd is radioseine uit die buitenste ruimte ook per ongeluk ontvang.
In moderne radioteleskope het die ontvangsantenna die vorm van 'n groot konkawe sferiese bak (soos die spieël van 'n optiese weerkaatser). Hoe groter sy deursnee, hoe swakker die sein sal die antenna kan ontvang. Dikwels werk radioteleskope op 'n komplekse manier, en kombineer nie net toestelle wat naby mekaar geleë is nie, maar ook op verskillende kontinente. Van die belangrikste take van moderne radio-astronomie is die studie van pulsars en sterrestelsels met aktiewe kerne, die studie van die interstellêre medium.
Siviele gebruik
In landbou en bosbou, radartoestelle is onontbeerlik vir die verkryging van inligting oor die verspreiding en digtheid van plantmassas, die bestudering van die struktuur, parameters en tipes grond, en tydige opsporing van brande. In geografie en geologie word radar gebruik om topografiese en geomorfologiese werk uit te voer, die struktuur en samestelling van gesteentes te bepaal en na mineraalafsettings te soek. In hidrologie en oseanografie word radarmetodes gebruik om die toestand van die land se hoofwaterweë, sneeu- en ysbedekking te monitor en die kuslyn te karteer.
Radar is 'n onontbeerlike assistent vir weerkundiges. Die radar kan maklik die toestand van die atmosfeer op 'n afstand van tientalle kilometers uitvind, en deur die data wat verkry is te ontleed, word 'n voorspelling gemaak van veranderinge in weerstoestande in 'n bepaalde gebied.
Vooruitsigte vir ontwikkeling
Vir 'n moderne radarstasie is die hoofevalueringskriterium die verhouding van doeltreffendheid en kwaliteit. Doeltreffendheid verwys na die algemene prestasie-eienskappe van toerusting. Die skep van 'n perfekte radar is 'n komplekse ingenieurs- en wetenskaplike en tegniese taak, waarvan die implementering slegs moontlik is met die gebruik van die nuutste prestasies in elektromeganika en elektronika, informatika en rekenaartegnologie, energie.
Volgens kenners se voorspellings, in die nabye toekoms, sal die belangrikste funksionele eenhede van stasies van verskillende vlakke van kompleksiteit en doel vastetoestand aktiewe gefaseerde skikkings (gefasede antenna skikkings) wees wat analoog seine in digitale omskakel.. OntwikkelingDie rekenaarkompleks sal die beheer en basiese funksies van die radar ten volle outomatiseer, wat die eindgebruiker voorsien van 'n omvattende ontleding van die inligting wat ontvang is.
