Úvod
Radar znamená RAdio Detection A zvonenie: zistiť a merať vzdialenosť s rádiovými vlnami. Základný princíp je neuveriteľne jednoduchý — a od 30. rokov 20. storočia nezmenené:
- Radar poslať krátkym vyžarovaním elektromagnetickej energie prostredníctvom cielenej antény.
- Energia cestuje s rýchlosťou svetla, zasiahne objekt ( Cieľ) a čiastočne odrazené.
- Radar prijíma Táto slabá ozvena a opatrenia, ako dlho bol signál na ceste a z ktorého smeru prišiel.
Z týchto dvoch údajov vyplýva všetko: Dĺžka dáva vzdialenosť, smer antény dáva azimut (a na 3D radary výšky), a posun frekvencie echo dáva radiálnu rýchlosť (doppler efekt, Dopplerov efekt).
Sila radaru je v tom, o čom to všetko je. nie potreby: žiadne svetlo, žiadny tepelný kontrast, žiadna spolupráca s cieľom. Cena: radar prenáša aktívne, a preto je samostatne detekovateľné, a echo je veľmi slabá — prijatý majetok je často faktorom 10,18 menej ako emitovaná energia. Takmer všetky radarové technológie v tejto kapitole sa týkajú jednej otázky: Ako môžeš spoľahlivo dostať tú malú echo z reptania?
Vzdialenosť od cieľa k radaru
Rádiové vlny sa pohybujú rýchlosťou svetla c. Merajte trvanie radaru Δt medzi prenosom a prijímaním, potom signál v tom čase má vzdialenosť od cieľa dvakrát (prísť a odísť). Vzdialenosť (rozsah R) je teda:
Radar po odoslaní impulzu prijíma echo 200 μs. R = (3 × 10)8 × 200 × 10- 62 = 60 000 / 2 = 30 km.
Rádiové vlny ~300 m za mikrosekundu. Pre každé mikrosekundové obdobie je k dispozícii dosah 150 m. Užitočné: rozsah 1 km 6,7 μs dospelosť; 150 km
Tento jednoduchý vzorec je srdcom každého pulzného radaru. Čokoľvek, čo narúša načasovanie — predčasný ďalší pulz (Maximálna medzera), cieľová echo, ktorá vstupuje, kým je vysielač stále zapnutý (Minimálny rozsah) — Okamžite prerušte vzdialenosť.
Clutter a hluk
Ozvena cieľa nie je jediná vec, ktorá vstupuje do prijímača. Dve kategórie nežiaducich signálov určujú, či je cieľ viditeľný:
Hluk
Hluk je náhodná elektrická energia, z veľkej časti vyrobená v samotnom prijímači (tepelný hluk) a čiastočne z prostredia a vesmíru. Hluk je vždy tam a na všetkých frekvenciách. Cieľová echo nie je zistiteľná, kým nie je dostatočne nad podlahou hluku; pomer medzi výkonom signálu a výkonom hluku sa nazýva pomer signálu k šumu (SNR). Detekcia je nakoniec štatistická hra: prah (Prahová hodnota, konštantná miera falošného poplachu a automatická kontrola zisku) by mala byť dostatočne vysoká, aby stále vidieť hluk pre ciele, a dostatočne nízka, aby nevynechal skutočné ciele.
Clutter
Clutter sa skladá z skutočných ozveny objektov, v ktorých nemáte záujem: zemský povrch, morské vlny, dážď, krupobitie, vtáčie roje, veterné mlyny, budovy. Clutter môže byť mnohokrát silnejší ako echo lietadla — Horský svah odráža miliónykrát viac energie ako poľovnícke lietadlo.
| Druh | Zdroj | Funkcia | Kontrola |
|---|---|---|---|
| Pozemný neporiadok | pôda, budovy | veľmi silný, stále | MTI / Doppler filter (Palubný radar a indikátor pohybujúceho sa cieľa) |
| Morský neporiadok | Morské vlny | pomaly, drsne | CFAR, polarizácia, doppler |
| Neporiadok počasia | dážď, krupobitie, sneh | objemné, pohybujúce sa s vetrom | kruhová polarizácia (Polarizácia elektromagnetickej vlny), doppler |
| Anjeli | vtáky, hmyz | malé, pomalé | Rýchlostné filtre |
Základný rozdiel: hluk je náhodný a všade; neporiadok je skutočný odraz s pevným miestom alebo vlastnou rýchlosťou. Preto sa proti nim bojuje inak: boj proti hluku s väčšou silou, lepšími prijímačmi a integráciou (Kompresia impulzu a integrácia impulzov); bitky s filtrami, ktoré rozlišujú rýchlosťou (doppler/MTI) a adaptívnymi prahovými hodnotami (CFAR, Prahová hodnota, konštantná miera falošného poplachu a automatická kontrola zisku).
Rušenie pridáva umelý "hluk" alebo falošné ozveny, a preto patrí presne do tohto boja: Škoda sa snaží zničiť radar SNR, radar sa snaží vidieť cieľ filtrovaním, frekvenčnými zmenami a prevádzkou signálu.