Znany od dawna radar pojawia się teraz przed nami w zupełnie nowym świetle, nawet jeśli zapoznajemy się z jego najnowszymi osiągnięciami w ogólnym zarysie. Opublikowany artykuł przeglądowy poświęcony jest jego aktualnemu stanowi i perspektywom.

W naszych czasach radar otrzymał najszersze zastosowanie. Jej metody i środki służą do wykrywania obiektów i kontrolowania sytuacji w przestrzeni powietrznej, kosmicznej, naziemnej i powierzchniowej. Nowoczesna technologia pozwala z dużą dokładnością mierzyć współrzędne położenia samolotu lub rakiety, monitorować ich ruch, określać nie tylko kształt obiektów, ale także strukturę ich powierzchni. Metody radarowe otwierają możliwość badania wnętrza Ziemi, a nawet wewnętrznych niejednorodności warstw powierzchniowych na innych planetach. Ale jeśli mówimy o czysto „sprawach ziemskich” – cywilnym i wojskowym wykorzystaniu radaru, to jego metody są niezbędne, np. w organizowaniu kontroli ruchu lotniczego, naprowadzaniu, rozpoznawaniu obiektów, określaniu ich przynależności.

W zależności od konkretnego przeznaczenia, nowoczesny stacje radarowe(radar) mają charakterystyczne cechy. Spośród całej ich różnorodności znaczna część to wykrywanie radarowe. Wynika to z faktu, że metoda wykrywania radaru jest najważniejsza zarówno na Ziemi, w powietrzu, na morzu, jak iw kosmosie.

Za pomocą radaru realizowana jest tzw. selekcja przestrzenna – detekcja obiektu przez sygnał odbity, selekcja czasowa, gdy zasięg do celu wyznacza opóźnienie powrotu sygnału odbitego. Istnieje również koncepcja doboru częstotliwości, która umożliwia śledzenie prędkości radialnej obserwowanego obiektu poprzez zmianę widma częstotliwości sygnału.

Współczesne radary z reguły są trójwspółrzędne. Określają zasięg, wysokość i azymut. W tym przypadku stosuje się anteny o wąskich charakterystykach promieniowania w płaszczyźnie pionowej i poziomej. Aby zapewnić określoną dokładność w określaniu współrzędnych kątowych i nie wydłużać czasu badania, stosuje się metodę równoległego sekwencyjnego badania przestrzeni, gdy kilka wiązek jest używanych jednocześnie, a strefa jest objęta sekwencyjnym ruchem tych wiązek, co umożliwia zmniejszenie liczby kanałów odbiorczych.

Jak można uniknąć zakłócających odbić od lokalnych obiektów i niejednorodności atmosfery? Tutaj, w arsenale radarów, znajduje się tryb wyboru częstotliwości. Jego istotą jest to, że obiekt poruszający się względem radaru odbija sygnał z przesunięciem częstotliwości (efekt Dopplera). Jeśli to przesunięcie wynosi nawet tylko 10E-7 od wartości częstotliwości nośnej, to nowoczesne metody przetwarzanie podkreśli różnicę, a radar „zobaczy” cel. Zapewnia to utrzymanie niezbędnej stabilności sygnałów lub, jak mówią specjaliści od radarów, zachowanie ich spójności.

Jest to ważne np. dlatego, że obiekty powodujące bałagan często nie są nieruchome (drzew kołysze się, fale są obserwowane na powierzchni wody, chmury poruszają się itp.). Takie odbite sygnały mają również przesunięcie częstotliwości. W celu rozszerzenia możliwości radaru stosuje się różne tryby pracy stacji i ich kombinacje. W trybie amplitudy możliwe jest osiągnięcie większego zasięgu radaru i określenie celów poruszających się z zerową prędkością promieniową. Ta metoda jest zwykle używana do oglądania w dalekim polu, gdzie nie ma zakłócających odbić. Tryb koherentny jest używany w bliskim polu widzenia, gdzie występuje wiele zakłócających odbić.

Aby zmniejszyć szczytową moc nadajników radarowych, stosuje się złożone sygnały, które zapewniają wystarczającą dokładność i rozdzielczość. Jednocześnie sprzęt musi być skomplikowany. Jednak w tym przypadku kompromis jest całkiem uzasadniony, ponieważ pozwala zapewnić wymagany zasięg wykrywania i nie mieć wysokiej wartości mocy szczytowej.

Wiele nowoczesnych radarów wykorzystuje anteny z układem fazowanym (PAR), w tym anteny typu aktywnego, których każda komórka ma własne obwody wejściowe nadajnika i odbiornika. To oczywiście komplikuje konstrukcję stacji i jej utrzymanie, pozwala jednak na ograniczenie strat podczas nadawania i odbioru oraz zwiększenie zdolności stacji do pracy w trudnym środowisku, w tym sztucznych zakłóceniach. Jednocześnie włączenie nadajników-odbiorników do szyku fazowanego jest jednym z ważnych sposobów poprawy niezawodności radaru. Nawet jeśli kilka modułów nadajników i odbiorników ulegnie awarii, radar nadal działa.
Nieodzowną cechą nowoczesnych radarów jest zachowanie przez odpowiednio długi czas iw różnych warunkach atmosferycznych stabilności działania urządzeń odbiorczych. Problem ten został rozwiązany przez wprowadzenie do radaru urządzeń do cyfrowego przetwarzania sygnałów.

Ważnym wymogiem dla nowoczesnych radarów detekcyjnych jest ich mobilność. Przeznaczone są do samodzielnego poruszania się po różnych drogach. Ich zwinięcie i wdrożenie zajmuje od 5 do 15 minut. Tutaj projektanci musieli drastycznie ograniczyć masę i wymiary radaru. Pod wieloma względami problem ten został rozwiązany bez pogorszenia głównych parametrów w zakresie zasięgu, dokładności, pola widzenia, szybkości widzenia itp.

Jak wygląda nowoczesny radar detekcyjny? Jednym z jego głównych elementów był fazowany układ antenowy (rys. 1). Obraca się i zwykle tworzy kilka wiązek do odbioru i jedną wiązkę do transmisji. Odebrane sygnały są wzmacniane, a następnie digitalizowane. Dalsze przetwarzanie informacji odbywa się w postaci cyfrowej za pomocą elementów techniki komputerowej. Radar faktycznie automatycznie wykrywa cele, mierzy współrzędne i określa parametry trasy.

Operator jest prawie całkowicie uwolniony od rutynowej pracy. Jego funkcjami jest wybór wymaganego trybu pracy radaru, jeśli to konieczne, tj. pomóc w jego adaptacji do sytuacji i utrzymaniu wydajności radaru.

Pomimo ogólnych schematów budowania stacji radarowych zgodnie z ich przeznaczeniem, są one bardzo zróżnicowane. Na przykład nowoczesne radary detekcyjne mają daleki, średni i krótki zasięg; dwu- i trzy-współrzędne; mobilne, mobilne, stacjonarne i wreszcie do wykrywania na małych i dużych wysokościach.

Co twórcy systemów radarowych inwestują w koncepcję „nowoczesnego radaru”? Pod wieloma względami jest on oceniany przez kryterium „wydajność-koszt” i może być wyrażony stosunkiem, w którego liczniku znajduje się uogólniona charakterystyka wydajności stacji, a w mianowniku – jej koszt. Przy takiej ocenie radary uproszczone będą miały niski wskaźnik ze względu na mały licznik, a radary zbyt skomplikowane będą miały niski wskaźnik ze względu na duży mianownik. Optymalny stosunek dla nowoczesnych radarów odpowiada pewnemu zestawowi osiągnięć naukowych i technologicznych wykorzystanych przy jego tworzeniu, które umożliwiają zwiększenie jego możliwości, a ponadto osiągnięć, które są technologicznie opanowane w produkcji, a zatem akceptowalne pod względem ekonomicznym. I wreszcie, koncepcja „nowoczesnego radaru” niekoniecznie oznacza, że ​​ma on pod każdym względem najlepszą wydajność osiągniętą przez światową technologię radarową. Każdy projekt stacji powinien zawierać taki zestaw innowacji technicznych, który najlepiej pozwoli na uzyskanie wymaganego zestawu charakterystyk.

Jednocześnie należy podkreślić, że pomimo podobieństwa funkcjonalnego i zróżnicowanego charakteru nowoczesnych stacji radiolokacyjnych, z reguły znacznie się od siebie różnią. W wykrywaniu radarów, w zależności od ich przeznaczenia, stosuje się anteny od jednostek do setek metry kwadratowe, średnia moc promieniowana waha się od setek watów do jednostek megawatów.

Oczywiście problemy ulepszania systemów radarowych są dziś rozwiązywane w oparciu o najnowsze osiągnięcia w mechanice, elektromechanice, energetyce, elektronice radiowej, technologii komputerowej itp. Wszystko to sugeruje, że tworzenie nowoczesnych radarów jest złożonym zadaniem naukowym, technicznym i inżynieryjnym.

Wśród technologii radarowej, która pojawiła się w Ostatnio, wyróżniają się szczególnie niezawodnością i wysoką charakterystyka funkcjonalna radary wojskowe. Należą do nich radary do wykrywania środków ataku, z których wiele charakteryzuje się małą powierzchnią odbijającą, wykonane w tak zwanej technologii "Stealth" ("Invisible"). Atak prowadzony jest na tle sztucznej aktywnej i biernej ingerencji w detekcję radarową. Jednocześnie atakowany jest również sam radar: zgodnie z emitowanymi przez niego sygnałami kierowane są na niego pociski przeciwradarowe (PRR). Jest więc naturalne, że kompleks radarowy, rozwiązując swoje główne misje bojowe, musi mieć również środki ochrony przed PRR.

Krajowy radar osiągnął znaczący sukces. Szereg systemów radarowych stworzonych w Rosji jest naszym narodowym skarbem i jest na światowym poziomie. Wśród nich całkiem możliwe są stacje radarowe o zasięgu fal metrowych, w tym stacje trójwspółrzędne.

Oczywiście warto bliżej zapoznać się z możliwościami jednej z naszych nowych, trójwspółrzędnych, dookólnych stacji obserwacyjnych pracujących w zakresie metrowym (rys. 2). Podaje informację o położeniu obiektu w postaci trzech współrzędnych: w azymucie - 360 °, w zasięgu na odległość do 1200 km oraz na wysokości - do 75 km.

Zaletą takich stacji jest z jednej strony odporność na samonaprowadzające pociski i pociski antyradarowe, które zazwyczaj wykorzystują krótsze fale, a z drugiej możliwość wykrywania samolotów Stealth. Wszakże jednym z powodów „niewidzialności” tych obiektów jest ich specjalny kształt, który ma niewielkie odbicie wsteczne. W zakresie metrów ten powód znika, ponieważ wymiary samolotu są porównywalne z długością fali, a jego kształt nie odgrywa już decydującej roli. Niemożliwe jest również, bez pogorszenia aerodynamiki, pokrycie samolotu wystarczającą warstwą materiału pochłaniającego promieniowanie. Pomimo tego, że do pracy w tym zakresie wymagane są duże anteny, a stacje mają inne wady, te zalety radarów o zasięgu metrowym przesądziły o ich rozwoju i rosnącym zainteresowaniu nimi na całym świecie.

Niewątpliwym osiągnięciem radaru krajowego można nazwać radary pracujące w zakresie długości fal decymetrowych do wykrywania celów latających na małych wysokościach (rys. 3). Taka stacja, na tle intensywnych odbić od lokalnych obiektów i formacji meteorologicznych, jest w stanie wykrywać cele na niskich i ekstremalnie niskich wysokościach oraz eskortować śmigłowce, samoloty, zdalnie sterowane pojazdy i pociski manewrujące. W trybie automatycznym określa zasięg, azymut, poziom wysokości i ścieżkę. Wszystkie informacje mogą być przesyłane kanałem radiowym na odległość do 50 km. Cechą charakterystyczną omawianych stacji jest ich duża mobilność (krótki czas rozkładania i zawalania) oraz zdolność do: w prosty sposób podnoszenie anten na wysokość 50 m, tj. nad jakąkolwiek roślinnością.

Te i podobne radary nie mają odpowiednika na świecie w wielu swoich cechach.

Czytelników magazynu „Radio” zapewne interesuje, w jakim kierunku idzie rozwój radaru, jaki będzie w najbliższej przyszłości? Przewiduje się, że podobnie jak dotychczas powstaną stacje o różnym przeznaczeniu i stopniu skomplikowania. Najbardziej złożone będą radary trójwspółrzędne. Ich cechami wspólnymi pozostaną zasady określone w nowoczesnych układach trójwspółrzędnych o rzucie kołowym (lub sektorowym). Ich głównymi funkcjonalnymi częściami będą aktywne fazowe układy antenowe półprzewodnikowe (półprzewodnikowe). Już w szyku fazowanym sygnał zostanie zamieniony na postać cyfrową.

Szczególne miejsce w radarze zajmie kompleks komputerowy. Przejmie ona wszystkie główne funkcje stacji: detekcję celów, wyznaczanie ich współrzędnych, a także sterowanie stacją, w tym dostosowanie do warunków zakłóceń, kontrolę parametrów stacji oraz jej diagnostykę.

I to nie to. Kompleks komputerowy podsumuje otrzymane dane, nawiąże połączenie z konsumentem i przekaże mu pełne informacje w gotowej formie.

Dzisiejsze osiągnięcia nauki i techniki pozwalają przewidzieć właśnie taki kształt radaru niedalekiej przyszłości. Wątpliwa jest jednak możliwość stworzenia uniwersalnego lokalizatora zdolnego do rozwiązania wszystkich problemów z detekcją. Nacisk kładziony jest na kompleksy różnych radarów połączone w system wykrywania.

Jednocześnie powstaną niekonwencjonalne projekty systemów - wielopozycyjne systemy radarowe, w tym pasywne i aktywno-pasywne, ukryte przed rozpoznaniem.

WOJSKOWA UNIWERSYTET WOJSKOWY PRZECIWLOTNICZY

OBRONA SIŁ ZBROJNYCH FEDERACJI ROSYJSKIEJ

(oddział, Orenburg)

Departament Broni Radarowych (Radar rozpoznawczy i ACS)

Były. Nie. _____

Urządzenie i działanie radaru rozpoznawczego Część pierwsza Urządzenie radaru 9s18m1

Zatwierdzony jako podręcznik

dla kadetów i studentów,

ośrodki szkoleniowe, formacje i jednostki

wojskowa obrona powietrzna

Siły Zbrojne Federacji Rosyjskiej

podręcznik przeznaczony jest dla podchorążych i studentów uczelni wyższych, ośrodków szkoleniowych, formacji i jednostek wojskowej obrony powietrznej Sił Zbrojnych Federacji Rosyjskiej, którzy studiują urządzenie i działanie rozpoznawczych stacji radiolokacyjnych.

Pierwsza część podręcznika zawiera informacje o stacji radiolokacyjnej 9S18M1.

W drugiej części o stacji radarowej 1L13.

Trzecia dotyczy stacji radiolokacyjnych 9S15M, 9S19M2, 35N6 oraz stanowiska przetwarzania informacji radarowych 9S467-1M.

Cechą podręcznika jest systematyczne prezentowanie materiałów edukacyjnych od ogólnych do szczegółowych zgodnie z kolejnością zaliczenia dyscypliny „Projektowanie i eksploatacja radaru rozpoznawczego” w Akademii Wojskowej Sił Obrony Powietrznej Sił Zbrojnych RF (oddział, Orenburg), a także wykorzystując doświadczenie zdobyte w Katedrze Broni Radarowej oraz w wojsku.

Część 1 podręcznika została opracowana przez zespół autorów Akademii Wojskowej Wojskowych Sił Obrony Powietrznej Federacji Rosyjskiej (oddział, Orenburg), pod kierunkiem kandydata nauk wojskowych, docenta, generała dywizji L. Chukina. M.

W pracach uczestniczyli: kandydat nauk wojskowych, docent, płk Shevchun FN; kandydat nauk wojskowych, profesor nadzwyczajny, podpułkownik Shchipakin A.Yu.; podpułkownik Golchenko I.P.; podpułkownik Kalinin D.V.; profesor nadzwyczajny, podpułkownik Jurij Lapunow; Kandydat nauk pedagogicznych, kapitan Suchanow P.V.; kandydat nauk technicznych, kapitan Rychkov A.V.; podpułkownik Grigoriev G.A.; kandydat nauk pedagogicznych, podpułkownik Dudko A.V.

Zatwierdzony jako podręcznik do dyscypliny „Projektowanie i eksploatacja radaru rozpoznawczego” przez szefa wojskowej obrony powietrznej Sił Zbrojnych RF.

Niniejszy podręcznik jest pierwszym wydaniem, a zespół autorów ma nadzieję, że ewentualne niedociągnięcia w nim nie będą poważnym utrudnieniem dla czytelników i dziękujemy za opinie i sugestie mające na celu udoskonalenie podręcznika. Wszelkie uwagi i sugestie zostaną uwzględnione w przygotowaniu jego kolejnej edycji.

Nasz adres i numer telefonu: 460010, Orenburg, ul. Pushkinskaya 63, FVU RF Armed Forces, Department of Radar Weapons; tel. 8-353-2-77-55-29 (centrala), 1-23 (oddział).

Wprowadzenie 5

Lista skrótów i symbolika 7

I. Informacje ogólne o radarze 9S18M1. Projekt konstrukcyjny i rozmieszczenie głównych elementów 9

1.1 Cel, skład i cechy konstrukcyjne radaru 9S18M1 10

1.2 Charakterystyka taktyczna i techniczna radaru 12

1.3 Tryby pracy radaru 14

1.4 Projekt konstrukcyjny i rozmieszczenie głównych elementów radaru 17

II. Sprzęt radarowy 9S18M1

2.1 krótki opis urządzenia i systemy sprzętu radarowego 24

2.2 Działanie radaru 9S18M1 zgodnie z Schemat blokowy 26

2.3 Działanie radaru 9S18M1 według schematu konstrukcyjno-funkcjonalnego 31

2.4 Organizacja przeglądu przestrzeni 44

2.5 Układ zasilania 53

2.6 Nadajnik radarowy 9S18M1 Układ chłodzenia cieczą 79

2.7 Radar antenowy 9S18M1. Urządzenie do podawania falowodu 91

2.8 Odbiornik radarowy 9S18M1 102

2.9 Radarowe urządzenie zagłuszające 9S18M1 114

2.10 Radarowe urządzenie przetwarzające i sterujące 9S18M1 126

2.10.1 Sprzęt do synchronizacji i interfejsu 139

2.10.2 Sprzęt do przetwarzania informacji radarowej radar 9S18M1 150

2.10.3 Radarowa konsola operatora 9S18M1 153

2.10.4 Specjalistyczne cyfrowe urządzenie obliczeniowe 160

2.11 Ogólne informacje o naziemnym interrogatorze radarowym 167

2.12 Urządzenie wyświetlające 171

2.13 Sprzęt komunikacyjny 187

2.14 Sprzęt komunikacji zewnętrznej i wewnętrznej 195

2.15 Radar antenowy 9S18M1 201

2.16 Rozmieszczenie i składanie anteny radarowej

2.17 Radarowy system chłodzenia powietrzem 9S18M1 216

2.18 Wyposażenie radaru nawigacyjnego, orientacyjnego i pozycjonowania topograficznego 9S18M1 223

III. Ogólne informacje o radarze maszyny bazowej 9S18M1 243

IV. Ogólne informacje o środkach konserwacji i naprawy radaru 9S18M1 261

4.1 Wbudowany system monitorowania i rozwiązywania problemów radaru 9S18M1 261

4.2 Cel, skład i rozmieszczenie części zamiennych i akcesoriów. Procedura wyszukiwania niezbędnego elementu w ZIP 272

4.3 Cel, skład i możliwości konserwacji i naprawy MRTO 9V894 275

Kapitan M. Winogradow,
kandydat nauk technicznych

Nowoczesne urządzenia radarowe zainstalowane na samolotach i statkach kosmicznych stanowią obecnie jeden z najintensywniej rozwijających się segmentów technologii elektronicznej. Tożsamość fizycznych zasad leżących u podstaw konstrukcji tych narzędzi umożliwia ich rozważenie w ramach jednego artykułu. Główne różnice między radarami kosmicznymi i lotniczymi tkwią w zasadach przetwarzania sygnału radarowego związanego z różnymi rozmiarami otworów, charakterystyce propagacji sygnałów radarowych w różnych warstwach atmosfery, konieczności uwzględnienia krzywizny powierzchni ziemi itd. Pomimo takich różnic, twórcy radarów z aperturą syntezy (RSA) dokładają wszelkich starań, aby osiągnąć maksymalne podobieństwo możliwości tych środków rozpoznawczych.

Obecnie radary lotnicze z syntezą apertur pozwalają na rozwiązywanie zadań specyficznego rozpoznania (strzelanie do powierzchni ziemi w różnych trybach), wybór celów mobilnych i stacjonarnych, analizę zmian sytuacji naziemnej, strzelanie do obiektów ukrytych w lasach, wykrywanie zakopanych i małych obiekty morskie.

Głównym celem SAR jest szczegółowe badanie powierzchni Ziemi.

Ryż. Rys. 1. Tryby fotografowania współczesnego SAR (a - szczegółowy, b - przegląd, c - skanowanie)	Ryż. 2. Przykłady rzeczywistych obrazów radarowych o rozdzielczości 0,3 m (góra) i 0,1 m (dół)
Ryż. 3. Widok obrazów na różnych poziomach szczegółowości
Ryż. Rys. 4. Przykłady fragmentów rzeczywistych obszarów powierzchni ziemi uzyskanych na poziomach szczegółowości DTED2 (po lewej) i DTED4 (po prawej)

Dzięki sztucznemu zwiększaniu apertury anteny pokładowej, której podstawową zasadą jest spójna akumulacja odbitych sygnałów radarowych w przedziale syntezy, możliwe jest uzyskanie wysokiej rozdzielczości kątowej. W nowoczesnych systemach rozdzielczość może sięgać dziesiątek centymetrów podczas pracy w zakresie długości fal centymetrowych. Podobne wartości rozdzielczości zakresowej uzyskuje się poprzez zastosowanie modulacji wewnątrzimpulsowej, np. liniowej modulacji częstotliwości (chirp). Interwał syntezy apertury anteny jest wprost proporcjonalny do wysokości lotu nośnika SAR, co zapewnia, że ​​rozdzielczość pomiaru jest niezależna od wysokości.

Obecnie istnieją trzy główne tryby badania powierzchni Ziemi: przeglądowy, skaningowy i szczegółowy (ryc. 1). W trybie pomiarowym, pomiar powierzchni ziemi jest prowadzony w sposób ciągły w paśmie przechwytywania, z oddzieleniem modów bocznych i przednio-bocznych (w zależności od orientacji głównego płata wzorca anteny). Akumulacja sygnału odbywa się przez czas równy obliczonym interwałom syntezy apertury anteny dla danych warunków lotu nośnika radaru. Tryb fotografowania ze skanowaniem różni się od trybu pomiarowego tym, że strzelanie odbywa się na całej szerokości pokosu, w pasach równych szerokości wychwytywanego pokosu. Ten tryb jest używany wyłącznie w radarach kosmicznych. Podczas fotografowania w trybie szczegółowym akumulacja sygnału odbywa się w odstępach zwiększonych w porównaniu z trybem przeglądu. Zwiększenie odstępu odbywa się dzięki ruchowi głównego płata wzorca anteny, zsynchronizowanemu z ruchem nośnika radaru, tak że napromieniowany obszar znajduje się stale w obszarze strzelania. Nowoczesne systemy pozwalają na uzyskanie obrazów powierzchni ziemi i znajdujących się na niej obiektów w rozdzielczościach rzędu 1 m dla trybów poglądowych i 0,3 m dla modów szczegółowych. Firma Sandia zapowiedziała stworzenie SAR dla taktycznych BSP, który ma możliwość strzelania z rozdzielczością 0,1 m w trybie szczegółowym. Na wynikowe charakterystyki SAR (w zakresie pomiarów powierzchni ziemi) istotny wpływ mają metody stosowane do cyfrowej obróbki odbieranego sygnału, których ważnym elementem są algorytmy adaptacyjne do korekcji zniekształceń trajektorii. To właśnie niemożność utrzymania prostoliniowej trajektorii nośnika przez długi czas nie pozwala na uzyskanie rozdzielczości porównywalnych z trybem szczegółowym w trybie pomiaru ciągłego, chociaż nie ma fizycznych ograniczeń rozdzielczości w trybie pomiaru.

Tryb syntezy odwróconej apertury (IRSA) umożliwia syntezę apertury anteny nie w wyniku ruchu nośnika, ale w wyniku ruchu napromieniowanego celu. W tym przypadku możemy mówić nie o ruchu translacyjnym charakterystycznym dla obiektów naziemnych, ale o ruchu wahadłowym (w różnych płaszczyznach), charakterystycznym dla obiektów pływających kołyszących się na falach. Ta cecha określa główny cel IRSA - wykrywanie i identyfikacja obiektów morskich. Cechy nowoczesnych IRSA umożliwiają bezpieczną detekcję nawet małych obiektów, takich jak peryskopy podwodne. W tym trybie strzelać mogą wszystkie samoloty będące na uzbrojeniu Sił Zbrojnych USA i innych stanów, do których zadań należy patrolowanie strefy przybrzeżnej i akwenów wodnych. Obrazy uzyskane w wyniku strzelania są podobne w swojej charakterystyce do obrazów uzyskanych w wyniku strzelania z bezpośrednią (nieodwrotną) syntezą apertury.

Tryb pomiarów interferometrycznych (Interferometric SAR - IFSAR) pozwala uzyskać trójwymiarowe obrazy powierzchni Ziemi. W której nowoczesne systemy mają możliwość prowadzenia strzelania jednopunktowego (czyli korzystania z jednej anteny) w celu uzyskania obrazów trójwymiarowych. Aby scharakteryzować dane obrazu, oprócz zwykłej rozdzielczości wprowadzany jest dodatkowy parametr, zwany dokładnością wysokości lub rozdzielczością wysokości. W zależności od wartości tego parametru definiowanych jest kilka standardowych gradacji obrazów trójwymiarowych (DTED - Digital Terrain Elevation Data):
DTEDO.............................. 900 m
DTED1.............................. 90m
DTED2.............................. 30m
DTED3..............................10m
DTED4........Sm
DTED5..............................1m

Rodzaj obrazów obszaru zurbanizowanego (model) odpowiadający różnym poziomom szczegółowości przedstawiono na ryc. 3.

Poziomy 3-5 są oficjalnie znane jako dane HRTe-High Resolution Terrain Elevation. Wyznaczenie położenia obiektów naziemnych na obrazach poziomu 0-2 odbywa się w układzie współrzędnych WGS 84, wysokość mierzona jest względem znaku zerowego. Układ współrzędnych obrazów o wysokiej rozdzielczości nie jest obecnie ustandaryzowany i jest przedmiotem dyskusji. Na ryc. Na rysunku 4 przedstawiono fragmenty rzeczywistych obszarów powierzchni ziemi uzyskane w wyniku stereoobrazowania w różnych rozdzielczościach.

W 2000 roku American Shuttle, w ramach projektu SRTM (Shuttle Radar Topography Mission), którego celem było pozyskanie informacji kartograficznych na dużą skalę, wykonał badanie interferometryczne części równikowej Ziemi w paśmie z 60 ° N. CII. do 56°S sh., po otrzymaniu na wyjściu trójwymiarowego modelu powierzchni Ziemi w formacie DTED2. Aby uzyskać szczegółowe dane 3D w USA, NGA HRTe? w ramach których dostępne będą obrazy poziomów 3-5.
Oprócz zobrazowania radarowego otwartych obszarów powierzchni ziemi, radar lotniczy ma możliwość pozyskiwania obrazów scen ukrytych przed oczami obserwatora. W szczególności pozwala na wykrycie obiektów ukrytych w lasach, jak i tych znajdujących się pod ziemią.

Radar penetrujący (GPR, Ground Penetrating Radar) to system teledetekcji, którego zasada działania opiera się na przetwarzaniu sygnałów odbitych od obszarów zdeformowanych lub różniących się składem, znajdujących się w jednorodnej (lub stosunkowo jednorodnej) objętości. System sondowania powierzchni ziemi umożliwia wykrywanie pustych przestrzeni, pęknięć, zakopanych obiektów znajdujących się na różnych głębokościach, identyfikowanie obszarów o różnej gęstości. W tym przypadku energia odbitego sygnału silnie zależy od właściwości absorbujących gruntu, wielkości i kształtu tarczy oraz stopnia niejednorodności obszarów granicznych. Obecnie GPR, oprócz swojej orientacji wojskowej, rozwinął się w technologię opłacalną komercyjnie.

Sondowanie powierzchni ziemi następuje poprzez napromieniowanie impulsami o częstotliwości 10 MHz - 1,5 GHz. Antena napromieniowująca może znajdować się na powierzchni ziemi lub znajdować się na pokładzie samolot. Część energii promieniowania odbija się od zmian w podpowierzchniowej strukturze ziemi, podczas gdy duża część przenika dalej w głąb. Odbity sygnał jest odbierany, przetwarzany, a wyniki przetwarzania są wyświetlane na wyświetlaczu. Gdy antena się porusza, generowany jest ciągły obraz, który odzwierciedla stan podpowierzchniowych warstw gleby. Ponieważ w rzeczywistości odbicie następuje z powodu różnicy stałych dielektrycznych różnych substancji (lub różnych stanów jednej substancji), sondowanie może ujawnić dużą liczbę naturalnych i sztucznych defektów w jednorodnej masie warstw podpowierzchniowych. Głębokość penetracji zależy od stanu gleby w miejscu napromieniania. Spadek amplitudy sygnału (absorpcja lub rozpraszanie) w dużej mierze zależy od wielu właściwości gleby, z których główną jest jej przewodność elektryczna. Gleby piaszczyste są więc optymalne do sondowania. Gleby gliniaste i bardzo wilgotne są do tego znacznie mniej odpowiednie. Dobre wyniki daje sondowanie suchych materiałów, takich jak granit, wapień, beton.

Rozdzielczość sondowania można poprawić, zwiększając częstotliwość emitowanych fal. Jednak wzrost częstotliwości niekorzystnie wpływa na głębokość wnikania promieniowania. Tak więc sygnały o częstotliwości 500-900 MHz mogą przenikać na głębokość 1-3 m i zapewniać rozdzielczość do 10 cm, a z częstotliwością 80-300 MHz przenikają na głębokość 9-25 m , ale rozdzielczość to około 1,5m.

Głównym militarnym celem radaru podpowierzchniowego jest wykrywanie zasadzonych min. Jednocześnie radar zainstalowany na pokładzie samolotu, np. helikoptera, pozwala na bezpośrednie otwieranie map pól minowych. Na ryc. Rysunek 5 przedstawia obrazy z radaru zamontowanego na śmigłowcu pokazujące lokalizację min przeciwpiechotnych.

Radar lotniczy, przeznaczony do wykrywania i śledzenia obiektów ukrytych w lasach (FO-PEN - Foliage PENetrating), umożliwia wykrywanie małych obiektów (ruchomych i nieruchomych), ukrytych za koronami drzew. Fotografowanie obiektów ukrytych w lasach odbywa się podobnie jak strzelanie konwencjonalne w dwóch trybach: podglądu i detalu. Średnio w trybie podglądu przepustowość przechwytywania wynosi 2 km, co pozwala na uzyskanie obrazów 2x7 km powierzchni Ziemi na wyjściu; w trybie szczegółowym badanie realizowane jest na odcinkach 3x3 km. Rozdzielczość fotografowania zależy od częstotliwości i waha się od 10 m przy częstotliwości 20-50 MHz do 1 m przy częstotliwości 200-500 MHz.

Nowoczesne metody analizy obrazu pozwalają z odpowiednio dużym prawdopodobieństwem wykryć, a następnie zidentyfikować obiekty w otrzymanym obrazie radarowym. W takim przypadku detekcja jest możliwa na obrazach zarówno o wysokiej (poniżej 1 m), jak i niskiej (do 10 m) rozdzielczości, natomiast rozpoznanie wymaga obrazów o wystarczająco wysokiej (ok. 0,5 m) rozdzielczości. I nawet w tym przypadku możemy mówić w większości tylko o rozpoznawaniu przez znaki pośrednie, ponieważ geometryczny kształt obiektu jest bardzo silnie zniekształcony z powodu obecności sygnału odbitego od okładki liścia, a także z powodu pojawienie się sygnałów o przesunięciu częstotliwości w wyniku efektu Dopplera, który powstaje w wyniku kołysania się liści na wietrze.

Na ryc. 6 przedstawia obrazy (optyczne i radarowe) tego samego obszaru. Obiekty (słup samochodów) niewidoczne na obrazie optycznym są wyraźnie widoczne na obrazie radarowym, jednak niemożliwe jest ich zidentyfikowanie, abstrahując od znaków zewnętrznych (ruch na drodze, odległość między samochodami itp.), ponieważ przy tej rozdzielczości informacje o strukturze geometrycznej obiektu są całkowicie nieobecne.

Szczegółowość uzyskanych obrazów radarowych pozwoliła na praktyczne zaimplementowanie szeregu cech, co z kolei umożliwiło rozwiązanie szeregu ważnych problemów praktycznych. Jednym z tych zadań jest śledzenie zmian, które zaszły na określonym obszarze powierzchni Ziemi w określonym czasie – detekcja koherentna. Czas trwania tego okresu jest zwykle określany przez częstotliwość patrolowania danego obszaru. Śledzenie zmian odbywa się na podstawie analizy połączonych współrzędnościowo obrazów danego obszaru, uzyskiwanych sekwencyjnie jeden po drugim. W takim przypadku możliwe są dwa poziomy szczegółowości analizy.

Rys. 5. Mapy pól minowych w trzech wymiarach przy strzelaniu w różnych polaryzacjach: model (po prawej), przykład obrazu rzeczywistego obszaru powierzchni ziemi ze złożoną sytuacją podpowierzchniową (po lewej), uzyskane za pomocą radaru zainstalowanego na pokładzie śmigłowca
Ryż. Rys. 6. Obraz optyczny (na górze) i radarowy (na dole) fragmentu terenu z konwojem samochodów poruszających się po leśnej drodze

Pierwszy poziom polega na wykrywaniu istotnych zmian i opiera się na analizie odczytów amplitudy obrazu, które niosą główną informację wizualną. Najczęściej do tej grupy zaliczają się zmiany, które można zobaczyć podczas jednoczesnego oglądania dwóch wygenerowanych obrazów radarowych. Drugi poziom opiera się na analizie odczytów faz i umożliwia wykrycie zmian niewidocznych dla ludzkiego oka. Należą do nich pojawienie się na drodze śladów (samochodu lub osoby), zmiana stanu okien, drzwi („otwarte – zamknięte”) itp.

Kolejną interesującą funkcją SAR, również zapowiedzianą przez Sandię, jest nagrywanie wideo z radaru. W tym trybie dyskretne tworzenie apertury anteny od sekcji do sekcji, charakterystyczne dla trybu ciągłego pomiaru, zostaje zastąpione równoległym tworzeniem wielokanałowym. Oznacza to, że w każdym momencie nie jedna, ale kilka (liczba zależy od rozwiązywanych zadań) apertur jest syntetyzowanych. Rodzajem analogu liczby utworzonych otworów jest szybkość klatek w konwencjonalnym nagrywaniu wideo. Funkcja ta pozwala na realizację selekcji celów ruchomych na podstawie analizy otrzymanych obrazów radarowych, z wykorzystaniem zasad detekcji koherentnej, co jest zasadniczo alternatywą dla standardowych radarów, które wybierają cele ruchome na podstawie analizy częstotliwości Dopplera w odebranych sygnał. Skuteczność wdrożenia takich selektorów ruchomych celów jest bardzo wątpliwa ze względu na znaczne koszty sprzętu i oprogramowania, dlatego takie tryby najprawdopodobniej pozostaną tylko eleganckim sposobem rozwiązania problemu wyboru, pomimo możliwości, które otwierają się na wybór cele poruszające się z bardzo małą prędkością (poniżej 3 km/h) h, co jest niedostępne dla SDC Dopplera). Bezpośrednie nagrywanie wideo w zakresie radarowym również nie znalazło obecnie zastosowania, ponownie ze względu na wysokie wymagania dotyczące prędkości, dlatego istniejące modele wyposażenie wojskowe które wdrażają ten tryb w praktyce, nie.

Logiczną kontynuacją doskonalenia techniki pomiarów powierzchni ziemi w zasięgu radarowym jest rozwój podsystemów do analizy otrzymywanych informacji. W szczególności duże znaczenie ma rozwój systemów automatycznej analizy zobrazowań radarowych, które umożliwiają wykrywanie, rozróżnianie i rozpoznawanie obiektów naziemnych, które wpadły w obszar badań. Złożoność tworzenia takich systemów wiąże się ze spójnym charakterem obrazów radarowych, zjawiskami interferencji i dyfrakcji, które prowadzą do pojawienia się artefaktów – sztucznego olśnienia, podobnego do tych, które pojawiają się w przypadku napromieniowania celu o dużej efektywnej powierzchni rozpraszania . Ponadto jakość obrazu radarowego jest nieco niższa niż jakość podobnego (pod względem rozdzielczości) obrazu optycznego. Wszystko to prowadzi do tego, że obecnie nie ma skutecznych implementacji algorytmów rozpoznawania obiektów na obrazach radarowych, ale ilość prac prowadzonych w tym zakresie, pewne sukcesy osiągnięte w ostatnim czasie sugerują, że w niedalekiej przyszłości będzie można rozmawiać o inteligentnych bezzałogowych pojazdach rozpoznawczych, które posiadają zdolność oceny sytuacji naziemnej na podstawie wyników analizy informacji otrzymanych przez własny lotniczy sprzęt rozpoznania radiolokacyjnego.

Kolejnym kierunkiem rozwoju jest integracja, czyli skoordynowane połączenie z późniejszym wspólnym przetwarzaniem informacji z kilku źródeł. Mogą to być radary strzelające w różnych trybach lub radary i inny sprzęt rozpoznawczy (optyczny, podczerwony, multispektralny itp.).

Dzięki temu nowoczesne radary z syntezą apertury antenowej pozwalają na rozwiązywanie szerokiego zakresu zadań związanych z prowadzeniem badań radarowych powierzchni Ziemi, niezależnie od pory dnia i warunków pogodowych, co czyni je ważnym środkiem pozyskiwania informacji o stanie Ziemi. powierzchni i znajdujących się na niej obiektów.

Zagraniczny przegląd wojskowy nr 2 2009 str. 52-56

Pracami kieruje szef grupy roboczej Rady Naukowo-Technicznej Wojskowej Komisji Fotoniki Radiowej Aleksiej Nikołajewicz Szulunow. Pierwsze kroki, które można uznać za udane, zostały podjęte. Wygląda na to, że w klasycznym radarze, który teraz wydaje się science fiction, otwiera się nowa era.

Co to jest radar, wiedzą chyba wszyscy, którzy ukończyli studia przynajmniej Liceum. A to, co stanowi lokalizację radiofotonową, jest znane niezbyt szerokiemu gronu specjalistów. Mówiąc prościej, nowa technologia pozwala łączyć to, co niekompatybilne – falę radiową i światło. W takim przypadku przepływ elektronów musi zostać zamieniony na przepływ fotonów i odwrotnie. Zadanie, które wczoraj było poza rzeczywistością, można rozwiązać w najbliższej przyszłości. Co to da?

Na przykład podstawą systemów radarowych do obrony przeciwrakietowej i śledzenia obiektów kosmicznych są ogromne kompleksy radarowe. Pomieszczenia, w których znajduje się sprzęt, to budynki wielokondygnacyjne. Zastosowanie technologii fotonicznych pozwoli zmieścić wszystkie systemy sterowania i przetwarzania danych w znacznie mniejszych rozmiarach – dosłownie w kilku pomieszczeniach. Jednocześnie wzrosną możliwości techniczne radarów do wykrywania nawet niewielkich obiektów w odległości tysięcy kilometrów. Ponadto, dzięki zastosowaniu technologii fotonicznych, na ekranie radaru nie pojawi się znak celu, ale jego obraz, który jest nieosiągalny dla klasycznego radaru. Oznacza to, że zamiast zwykłej świetlistej kropki operator zobaczy, co naprawdę leci - samolot, rakietę, stado ptaków lub meteoryt, co warto powtórzyć, nawet tysiące kilometrów od radaru.

Na ekranie radaru fotonowego nie pojawi się znak celu, ale jego obraz, który jest nieosiągalny przy użyciu klasycznego radaru

Obecnie wszystkie systemy radarowe – wojskowe i cywilne – działają w ściśle określonym zakresie częstotliwości, co komplikuje projekt techniczny i prowadzi do różnorodnej nomenklatury radarów. Radary fotonowe osiągną najwyższy stopień unifikacji. Są w stanie błyskawicznie dostroić się w bardzo szerokim zakresie częstotliwości roboczych - od metrów do milimetrów.

Od dawna nie było tajemnicą, że tzw. samoloty stealth są również wyraźnie widoczne w zakresie metrowym, ale ich współrzędne najdokładniej podają stacje w zakresie centymetrowym i milimetrowym. Dlatego w systemach obrony powietrznej pracują jednocześnie zarówno stacje licznikowe z bardzo dużymi antenami, jak i bardziej kompaktowe, centymetrowe. Ale radar fotonowy, skanujący przestrzeń w dużym zakresie częstotliwości, bez problemu wykryje tę samą „niewidzialność” i natychmiast przestrajając się do sygnału szerokopasmowego i wysokiej częstotliwości, określi dokładne współrzędne wysokości i zasięgu.

Chodzi tylko o lokalizację. Rewolucyjne zmiany zajdą również w wojnie elektronicznej, w przekazywaniu informacji i ich ochronie, w technologiach komputerowych i wielu innych. Łatwiej powiedzieć, że fotonika radiowa nie wpłynie.

W rzeczywistości powstanie zupełnie nowa gałąź przemysłu high-tech. Zadanie jest najtrudniejsze, w związku z tym wiele czołowych ośrodków naukowych w kraju, nauka akademicka, szereg przedsiębiorstwa przemysłowe. Według Szulunowa prace prowadzone są w ścisłym powiązaniu z Ministerstwem Obrony, Ministerstwem Rozwoju Gospodarczego, Ministerstwem Nauki i Edukacji. Niedawno prezydent Rosji przejął nad nimi kontrolę.

Współczesna wojna jest szybka i ulotna. Często zwycięzcą w starciu jest ten, kto jako pierwszy potrafi wykryć potencjalne zagrożenie i odpowiednio na nie zareagować. Od ponad siedemdziesięciu lat do poszukiwania wroga na lądzie, morzu iw powietrzu wykorzystywana jest metoda radarowa oparta na emisji fal radiowych i rejestracji ich odbić od różnych obiektów. Urządzenia, które wysyłają i odbierają takie sygnały, nazywane są stacjami radarowymi lub radarami.

Termin „radar” to angielski skrót (wykrywanie i określanie zasięgu radiowego), który został wprowadzony do obiegu w 1941 roku, ale już dawno stał się niezależnym słowem i wszedł do większości języków świata.

Wynalezienie radaru jest oczywiście przełomowym wydarzeniem. Współczesny świat trudno sobie wyobrazić bez stacji radarowych. Wykorzystywane są w lotnictwie, w transporcie morskim, za pomocą radaru prognozuje się pogodę, identyfikuje osoby naruszające przepisy ruchu drogowego, skanuje powierzchnię ziemi. Systemy radarowe (RLK) znalazły zastosowanie w przemyśle kosmicznym oraz w systemach nawigacyjnych.

Jednak radary są najczęściej używane w sprawach wojskowych. Należy powiedzieć, że technologia ta została pierwotnie stworzona na potrzeby militarne i osiągnęła etap praktycznego wdrożenia tuż przed wybuchem II wojny światowej. Wszystkie główne państwa uczestniczące w tym konflikcie aktywnie (i nie bez rezultatu) wykorzystywały stacje radarowe do rozpoznania i wykrywania wrogich okrętów i samolotów. Można śmiało stwierdzić, że użycie radarów zadecydowało o wyniku kilku znaczących bitew zarówno w Europie, jak i na teatrze działań na Pacyfiku.

Obecnie radary są wykorzystywane do rozwiązywania niezwykle szerokiego zakresu zadań wojskowych, od śledzenia wystrzeliwania międzykontynentalnych rakiet balistycznych po rozpoznanie artyleryjskie. Każdy samolot, helikopter, okręt wojenny ma swój własny system radarowy. Radary są podstawą systemu obrony powietrznej. Najnowszy system radarowy z fazowaną anteną zostanie zainstalowany na obiecującym rosyjskim czołgu „Armata”. Ogólnie rzecz biorąc, różnorodność nowoczesnych radarów jest niesamowita. Są to zupełnie inne urządzenia, różniące się wielkością, charakterystyką i przeznaczeniem.

Można śmiało powiedzieć, że dziś Rosja jest jednym z uznanych światowych liderów w rozwoju i produkcji radarów. Zanim jednak zaczniemy mówić o trendach w rozwoju systemów radarowych, należy powiedzieć kilka słów o zasadach działania radarów, a także o historii systemów radarowych.

Jak działa radar

Lokalizacja to metoda (lub proces) określania lokalizacji czegoś. W związku z tym radar to metoda wykrywania obiektu lub obiektu w przestrzeni za pomocą fal radiowych, które są emitowane i odbierane przez urządzenie zwane radarem lub radarem.

Fizyczna zasada działania radaru pierwotnego lub pasywnego jest dość prosta: przesyła w przestrzeń fale radiowe, które odbijają się od otaczających obiektów i wracają do niego w postaci odbitych sygnałów. Analizując je, radar jest w stanie wykryć obiekt w określonym punkcie przestrzeni, a także pokazać jego główne cechy: prędkość, wysokość, wielkość. Każdy radar jest złożonym urządzeniem radiotechnicznym składającym się z wielu elementów.

Konstrukcja każdego radaru obejmuje trzy główne elementy: nadajnik sygnału, antenę i odbiornik. Wszystkie stacje radarowe można podzielić na dwie duże grupy:

• impuls;
• ciągłe działanie.

Nadajnik radarowy impulsowy emituje fale elektromagnetyczne przez krótki okres czasu (ułamki sekundy), następny sygnał wysyłany jest dopiero po powrocie pierwszego impulsu i trafieniu w odbiornik. Częstotliwość powtarzania impulsów jest jedną z najważniejszych cech radaru. Radary o niskiej częstotliwości wysyłają kilkaset impulsów na minutę.

Pulsacyjna antena radarowa działa zarówno dla odbioru, jak i transmisji. Po wyemitowaniu sygnału nadajnik na chwilę się wyłącza, a odbiornik włącza się. Po jego otrzymaniu następuje proces odwrotny.

Radary impulsowe mają zarówno wady, jak i zalety. Potrafią określić zasięg kilku celów jednocześnie, taki radar może z łatwością poradzić sobie z jedną anteną, wskaźniki takich urządzeń są proste. Jednak w tym przypadku sygnał emitowany przez taki radar powinien mieć dość dużą moc. Można również dodać, że wszystkie nowoczesne radary śledzące wykonane są według schematu pulsacyjnego.

Pulsacyjne stacje radarowe zwykle wykorzystują jako źródło sygnału magnetrony lub lampy o fali bieżącej.

Antena radarowa skupia sygnał elektromagnetyczny i kieruje go, odbiera odbity impuls i przesyła go do odbiornika. Istnieją radary, w których odbiór i transmisja sygnału są realizowane przez różne anteny i mogą znajdować się w znacznej odległości od siebie. Antena radarowa może emitować fale elektromagnetyczne w okręgu lub pracować w określonym sektorze. Wiązka radarowa może być skierowana spiralnie lub mieć kształt stożka. W razie potrzeby radar może podążać za ruchomym celem, stale nakierowując na niego antenę za pomocą specjalnych systemów.

Funkcje odbiornika obejmują przetwarzanie odebranych informacji i przekazywanie ich na ekran, z którego odczytuje je operator.

Oprócz radarów impulsowych istnieją również radary o fali ciągłej, które stale emitują fale elektromagnetyczne. Takie stacje radarowe wykorzystują w swojej pracy efekt Dopplera. Polega ona na tym, że częstotliwość fali elektromagnetycznej odbitej od obiektu zbliżającego się do źródła sygnału będzie wyższa niż od obiektu oddalającego się. Częstotliwość emitowanego impulsu pozostaje niezmieniona. Radary tego typu nie naprawiają obiektów nieruchomych, ich odbiornik odbiera jedynie fale o częstotliwości powyżej lub poniżej emitowanej.

Typowym radarem dopplerowskim jest radar używany przez policję drogową do określania prędkości pojazdów.

Głównym problemem z radarami ciągłymi jest brak możliwości wykorzystania ich do określenia odległości do obiektu, ale podczas ich pracy nie dochodzi do zakłóceń ze strony obiektów nieruchomych pomiędzy radarem a celem lub za nim. Ponadto radary dopplerowskie są dość prostymi urządzeniami, które do działania wymagają sygnałów o małej mocy. Należy również zauważyć, że nowoczesne stacje radarowe z ciągłym promieniowaniem mają możliwość określenia odległości do obiektu. Aby to zrobić, użyj zmiany częstotliwości radaru podczas pracy.

Jednym z głównych problemów w działaniu radarów impulsowych są zakłócenia pochodzące od obiektów nieruchomych – z reguły jest to powierzchnia ziemi, góry, pagórki. Podczas działania powietrznych radarów impulsowych samolotów wszystkie obiekty znajdujące się poniżej są „zasłonięte” przez sygnał odbity od powierzchni ziemi. Jeśli mówimy o naziemnych lub okrętowych systemach radarowych, to dla nich problem ten przejawia się w wykrywaniu celów latających na niskich wysokościach. Aby wyeliminować takie zakłócenia, stosuje się ten sam efekt Dopplera.

Oprócz radarów pierwotnych istnieją również tzw. radary wtórne, które wykorzystywane są w lotnictwie do identyfikacji statków powietrznych. W skład takich systemów radarowych oprócz nadajnika, anteny i odbiornika wchodzi również transponder lotniczy. Po napromieniowaniu sygnałem elektromagnetycznym transponder ma problemy Dodatkowe informacje o wysokości, trasie, numerze tablicy, jej narodowości.

Ponadto stacje radarowe można podzielić według długości i częstotliwości fali, na której działają. Na przykład do badania powierzchni Ziemi, a także do pracy na znacznych odległościach stosuje się fale 0,9-6 m (częstotliwość 50-330 MHz) i 0,3-1 m (częstotliwość 300-1000 MHz). Do kontroli ruchu lotniczego stosuje się radar o długości fali 7,5-15 cm, a radary pozahoryzontalne stacji wykrywania wystrzeliwania pocisków działają na falach o długości fali od 10 do 100 metrów.

Historia radaru

Idea radaru zrodziła się niemal natychmiast po odkryciu fal radiowych. W 1905 roku Christian Hülsmeyer, pracownik niemieckiej firmy Siemens, stworzył urządzenie, które za pomocą fal radiowych potrafiło wykrywać duże metalowe obiekty. Wynalazca zasugerował zainstalowanie go na statkach, aby uniknąć kolizji w warunkach słabej widoczności. Jednak firmy okrętowe nie były zainteresowane nowym urządzeniem.

Eksperymenty z radarem przeprowadzono również w Rosji. Już pod koniec XIX wieku rosyjski naukowiec Popow odkrył, że metalowe przedmioty zapobiegają rozprzestrzenianiu się fal radiowych.

Na początku lat dwudziestych amerykańscy inżynierowie Albert Taylor i Leo Young zdołali wykryć przepływający statek za pomocą fal radiowych. Jednak stan ówczesnego przemysłu radiotechnicznego był taki, że trudno było stworzyć przemysłowe modele stacji radarowych.

Pierwsze stacje radarowe, które można było wykorzystać do rozwiązywania praktycznych problemów, pojawiły się w Anglii około połowy lat 30-tych. Urządzenia te były bardzo duże i mogły być instalowane tylko na lądzie lub na pokładzie dużych statków. Dopiero w 1937 roku powstał miniaturowy prototyp radaru, który można było zainstalować na samolocie. Na początku II wojny światowej Brytyjczycy mieli wdrożony łańcuch stacji radarowych o nazwie Chain Home.

Zaangażowany w nowym obiecującym kierunku w Niemczech. I muszę przyznać, że nie bez powodzenia. Już w 1935 roku głównodowodzącemu niemieckiej marynarki wojennej Raederowi pokazano działający radar z wyświetlaczem katodowym. Później na jego podstawie powstały modele produkcyjne radaru: Seetakt dla sił morskich i Freya dla obrony przeciwlotniczej. W 1940 roku do armii niemieckiej zaczął wchodzić radarowy system kierowania ogniem Würzburg.

Jednak pomimo oczywistych osiągnięć niemieckich naukowców i inżynierów w dziedzinie radarów, niemiecka armia zaczęła używać radaru później niż Brytyjczycy. Hitler i góra Rzeszy uważali radary za broń wyłącznie defensywną, której zwycięska armia niemiecka tak naprawdę nie potrzebowała. Z tego powodu do początku bitwy o Anglię Niemcy rozmieścili tylko osiem stacji radarowych Freya, chociaż pod względem swoich cech były co najmniej tak dobre, jak ich brytyjskie odpowiedniki. Ogólnie można powiedzieć, że to udane wykorzystanie radaru w dużej mierze zadecydowało o wyniku Bitwy o Anglię i późniejszej konfrontacji między Luftwaffe a alianckimi siłami powietrznymi na niebie Europy.

Później Niemcy, bazując na systemie Würzburga, stworzyli linię obrony przeciwlotniczej, którą nazwano Linią Kammhubera. Za pomocą sił specjalnych alianci byli w stanie rozwikłać tajemnice niemieckiego radaru, co umożliwiło ich skuteczne zagłuszanie.

Pomimo tego, że Brytyjczycy przystąpili do wyścigu „radarowego” później niż Amerykanie i Niemcy, na mecie udało im się ich wyprzedzić i zbliżyć się do początku II wojny światowej z najnowocześniejszym systemem wykrywania radarów dla samolotów.

Już we wrześniu 1935 Brytyjczycy zaczęli budować sieć stacji radarowych, która przed wojną obejmowała już dwadzieścia stacji radarowych. Całkowicie zablokowało to podejście do Wysp Brytyjskich od strony wybrzeża europejskiego. Latem 1940 roku brytyjscy inżynierowie stworzyli magnetron rezonansowy, który później stał się podstawą lotniczych stacji radarowych instalowanych na samolotach amerykańskich i brytyjskich.

Prace w zakresie radarów wojskowych prowadzono także w Związku Radzieckim. Pierwsze udane eksperymenty wykrywania samolotów za pomocą stacji radarowych w ZSRR przeprowadzono już w połowie lat 30. XX wieku. W 1939 roku pierwszy radar RUS-1 został przyjęty przez Armię Czerwoną, a w 1940 - RUS-2. Obie te stacje zostały wprowadzone do produkcji seryjnej.

druga Wojna światowa wyraźnie wykazały wysoką efektywność wykorzystania stacji radarowych. Dlatego po jego zakończeniu rozwój nowych radarów stał się jednym z priorytetowych obszarów rozwoju sprzętu wojskowego. Z biegiem czasu radary powietrzne zostały odebrane przez wszystkie samoloty i statki wojskowe bez wyjątku, radary stały się podstawą systemów obrony powietrznej.

W czasie zimnej wojny USA i ZSRR pozyskały nową broń niszczącą – międzykontynentalne pociski balistyczne. Wykrycie wystrzelenia tych pocisków stało się sprawą życia i śmierci. Radziecki naukowiec Nikołaj Kabanow zaproponował pomysł wykorzystania krótkich fal radiowych do wykrywania samolotów wroga na duże odległości (do 3000 km). Było to dość proste: Kabanov odkrył, że fale radiowe o długości 10-100 metrów mogą być odbijane od jonosfery, a napromieniowane cele na powierzchni Ziemi wracają w ten sam sposób do radaru.

Później, w oparciu o ten pomysł, opracowano radary do ponadhoryzontalnego wykrywania wystrzeliwania rakiet balistycznych. Przykładem takich radarów jest stacja radarowa Daryal, która przez kilkadziesiąt lat była podstawą radzieckiego systemu ostrzegania o wystrzeliwaniu rakiet.

Obecnie jednym z najbardziej obiecujących obszarów rozwoju technologii radarowej jest stworzenie radaru z fazowanym układem antenowym (PAR). Takie radary mają nie jeden, a setki emiterów fal radiowych, którymi steruje potężny komputer. Fale radiowe emitowane przez różne źródła w PAR mogą wzmacniać się nawzajem, jeśli są w fazie, lub odwrotnie, osłabiać.

Sygnał radarowy z układem fazowanym może mieć dowolny kształt, może być przemieszczany w przestrzeni bez zmiany położenia samej anteny i pracować z różnymi częstotliwościami promieniowania. Radar z układem fazowym jest znacznie bardziej niezawodny i czuły niż konwencjonalny radar antenowy. Jednak takie radary mają również wady: chłodzenie radaru za pomocą szyku fazowanego jest dużym problemem, dodatkowo są trudne w produkcji i drogie.

Na myśliwcach piątej generacji instalowane są nowe radary z układem fazowym. Technologia ta jest wykorzystywana w amerykańskim systemie wczesnego ostrzegania o ataku rakietowym. Kompleks radarowy z PARem zostanie zainstalowany na najnowszym rosyjskim czołgu "Armata". Należy zauważyć, że Rosja jest jednym ze światowych liderów w rozwoju radarów PAR.

Jeśli masz jakieś pytania - zostaw je w komentarzach pod artykułem. My lub nasi goście chętnie na nie odpowiemy.