Wprowadzenie
Radar oznacza Wykrywanie RAdio And Ranging: wykryć i zmierzyć odległość z falami radiowymi. Podstawowa zasada jest zadziwiająco prosta. — i od 1930 roku bez zmian:
- Radar wysyłaj krótka emisja energii elektromagnetycznej przez antenę ukierunkowaną.
- Energia podróżuje z prędkością światła, uderza obiekt ( docelowy) i częściowo odzwierciedlone.
- Radar otrzymuje To słabe echo i mierzy, jak długo sygnał był w drodze i z którego kierunku przyszedł.
Z tych dwóch danych wynika wszystko: Czas trwania daje odległość, kierunek anteny daje azymut (i w 3D radar elewacji), a przesunięcie częstotliwości echo daje prędkość radialną (efekt dopplera, Efekt dopplerowski).
Moc radaru jest w tym wszystkim o nie potrzeby: brak światła, brak kontrastu cieplnego, brak współdziałania celu. Cena: radar transmituje aktywny i dlatego jest samowykrywalny, a echo jest niezwykle słabe — otrzymany składnik aktywów jest często czynnikiem 1018 mniej niż emitowana moc. Prawie cała technologia radarowa w tym rozdziale odnosi się do jednego pytania: Jak wyciągnąć to małe echo z szmer niezawodnie?
Odległość od celu do radaru
Fale radiowe poruszają się z prędkością światła c. Zmierz czas trwania radaru Δt pomiędzy transmisją i odbieraniem, a sygnał w tym czasie ma odległość do celu dwa razy (przyjść i odejść). Odległość (zakres R) wynosi zatem:
Radar otrzymuje echo 200 μs po wysłaniu impulsu. R = (3 × 108 × 200 × 10- 6) / 2 = 60 000 / 2 = 30 km.
Fale radiowe podróżują ~ 300 m na mikrosekundę. Dla każdego okresu mikrosekundy, istnieje zakres 150 m. Przydatne: 1 km zakres RR6.7 μs dojrzałości; 150 km
Ta prosta formuła jest sercem każdego radaru impulsowego. Wszystko, co zakłóca czas. — przedwczesny następny puls (Maksymalny zakres jednoznaczny), echo docelowe, które wchodzi, gdy nadajnik jest nadal włączony (Minimalny zakres) — Natychmiast zakłócić dystans.
Tłumienie i hałas
Echo celu nie jest jedyną rzeczą, która wchodzi do odbiornika. Dwie kategorie niepożądanych sygnałów określają, czy cel jest widoczny:
Hałas
Hałas jest losową energią elektryczną, wytwarzaną głównie w samym odbiorniku (hałas termiczny), a częściowo ze środowiska i wszechświata. Hałas jest zawsze na wszystkich częstotliwościach. Echo docelowe nie jest wykrywalne, dopóki nie znajduje się wystarczająco powyżej podłogi hałasu; stosunek mocy sygnału do mocy hałasu jest nazywany stosunek sygnału do szumu (SNR). Wykrywanie jest ostatecznie grą statystyczną: próg (Próg, stała false alarm rate i automatyczna kontrola bramki) powinny być wystarczająco wysokie, aby nie dostrzegać ciągle hałasu dla celów i wystarczająco niskie, aby nie przegapić rzeczywistych celów.
Clutter
Clutter składa się z prawdziwych echa obiektów, w których nie jesteś zainteresowany: powierzchni Ziemi, fale morskie, deszcz, grad, roje ptaków, wiatraki, budynki. Clutter może być wiele razy silniejszy niż echo samolotu — Stok górski odzwierciedla miliony razy więcej energii niż myśliwski samolot.
| Gatunek | Źródło | Cecha | Kontrola |
|---|---|---|---|
| Grunty gruntowe | grunty, budynki | bardzo silny, wciąż | Filtracja MTI / Doppler (Radar dopplerowski pulsu i ruchomy wskaźnik docelowy) |
| Gałka morska | Fale morskie | poruszając się powoli, szorstko | CFAR, polaryzacja, doppler |
| Pętla pogodowa | deszcz, grad, śnieg | obszerne, poruszające się z wiatrem | polaryzacja okrężna (Polaryzacja fal elektromagnetycznych), |
| Anioły | ptaki, owady | małe, powolne | Filtry prędkości |
Zasadnicza różnica: hałas jest losowy i wszędzie; bałagan jest prawdziwym odbiciem ze stałym miejscem lub jego własną prędkością. Dlatego też walczą one inaczej: zwalczają hałas z większą siłą, lepszymi odbiorcami i integracją (Kompresja pulsu i integracja pulsu); śmietnik walczy z filtrami, które odróżniają szybkość (doppler / MTI) i progi adaptacyjne (CFAR, Próg, stała false alarm rate i automatyczna kontrola bramki).
Jamming dodaje sztuczny "hałas" lub fałszywe echa i w konsekwencji dokładnie wchodzi w tę walkę: Współczucie próbuje zniszczyć radar SNR, radar próbuje zobaczyć cel z filtrowania, zmiany częstotliwości i działania sygnału.