Радар

Система обнаружения объектов с использованием радиоволн

Радар — это система, которая использует радиоволны для определения расстояния ( дальности ), направления ( азимута и угла места ) и радиальной скорости объектов относительно места. Это метод радиоопределения ^[1], используемый для обнаружения и отслеживания самолетов , кораблей , космических аппаратов , управляемых ракет , автотранспортных средств , картографирования погодных образований и рельефа местности .

Радиолокационная система состоит из передатчика, создающего электромагнитные волны в радио- или микроволнах , передающей антенны , приемной антенны (часто для передачи и приема используется одна и та же антенна), а также приемника и процессора для определения свойств объектов. Радиоволны (импульсные или непрерывные) от передатчика отражаются от объектов и возвращаются к приемнику, предоставляя информацию о местоположении и скорости объектов.

Радар был разработан тайно для военного использования несколькими странами в период до и во время Второй мировой войны . Ключевым достижением стал резонаторный магнетрон в Соединенном Королевстве , который позволил создать относительно небольшие системы с субметровым разрешением. Термин РАДАР был придуман в 1940 году ВМС США как аббревиатура для «radio detection and range» (обнаружение и измерение радиолокации). ^{[2] [3] [4] [5] [6]} Термин радар с тех пор вошел в английский и другие языки как анакроним, нарицательное существительное, потеряв все заглавные буквы .

Современное использование радаров весьма разнообразно, включая управление воздушным и наземным движением, радиолокационную астрономию , системы противовоздушной обороны , противоракетные системы , морские радары для определения местоположения ориентиров и других судов, системы предотвращения столкновений самолетов, системы наблюдения за океаном , системы наблюдения за космическим пространством и системы рандеву , мониторинг метеорологических осадков , радиолокационное дистанционное зондирование , системы измерения высоты и управления полетом , системы определения местоположения управляемых ракет , беспилотные автомобили и георадар для геологических наблюдений. Современные высокотехнологичные радиолокационные системы используют цифровую обработку сигналов и машинное обучение и способны извлекать полезную информацию из очень высоких уровней шума .

Другие системы, похожие на радары, используют другие части электромагнитного спектра . Одним из примеров является лидар , который использует преимущественно инфракрасный свет от лазеров , а не радиоволны. С появлением беспилотных транспортных средств, радар, как ожидается, поможет автоматизированной платформе контролировать окружающую среду, тем самым предотвращая нежелательные инциденты. ^[7]

История

Первые эксперименты

Еще в 1886 году немецкий физик Генрих Герц показал, что радиоволны могут отражаться от твердых объектов. В 1895 году Александр Попов , преподаватель физики в Императорской русской военно-морской школе в Кронштадте , разработал аппарат, использующий когерерную трубку для обнаружения удаленных ударов молнии. В следующем году он добавил передатчик с искровым разрядником . В 1897 году, испытывая это оборудование для связи между двумя кораблями в Балтийском море , он заметил интерференционные биения , вызванные прохождением третьего судна. В своем отчете Попов написал, что это явление можно использовать для обнаружения объектов, но больше ничего не сделал с этим наблюдением. ^[8]

Немецкий изобретатель Кристиан Хюльсмейер был первым, кто использовал радиоволны для обнаружения «присутствия удаленных металлических объектов». В 1904 году он продемонстрировал возможность обнаружения корабля в густом тумане, но не его расстояния от передатчика. ^[9] Он получил патент ^[10] на свое устройство обнаружения в апреле 1904 года, а позже патент ^[11] на связанную поправку для оценки расстояния до корабля. Он также получил британский патент 23 сентября 1904 года ^[12] на полную радиолокационную систему, которую он назвал телемобилоскопом . Она работала на длине волны 50 см, а импульсный радиолокационный сигнал создавался с помощью искрового промежутка. Его система уже использовала классическую антенную установку рупорной антенны с параболическим отражателем и была представлена ​​немецким военным чиновникам на практических испытаниях в Кельне и гавани Роттердама , но была отклонена. ^[13]

В 1915 году Роберт Уотсон-Уотт использовал радиотехнологию для предварительного оповещения летчиков о грозах ^{[14] [15]} и в 1920-х годах возглавил научно-исследовательское учреждение Великобритании, чтобы добиться многих успехов с использованием радиотехники, включая зондирование ионосферы и обнаружение молний на больших расстояниях. Благодаря своим экспериментам с молниями Уотсон-Уотт стал экспертом по использованию радиопеленгации, прежде чем обратиться к коротковолновой передаче. Требуя подходящий приемник для таких исследований, он сказал «новому мальчику» Арнольду Фредерику Уилкинсу провести обширный обзор доступных коротковолновых устройств. Уилкинс выбрал модель Главного почтового отделения , заметив в его руководстве описание эффекта «затухания» (общий термин для обозначения помех в то время), когда над головой пролетал самолет.

Разместив передатчик и приемник на противоположных берегах реки Потомак в 1922 году, исследователи ВМС США А. Хойт Тейлор и Лео К. Янг обнаружили, что корабли, проходящие через траекторию луча, заставляли принимаемый сигнал то усиливаться, то ослабевать. Тейлор представил отчет, предполагая, что это явление может быть использовано для обнаружения присутствия кораблей в условиях плохой видимости, но ВМС не сразу продолжили работу. Восемь лет спустя Лоуренс А. Хайленд из Военно-морской исследовательской лаборатории (NRL) наблюдал аналогичные эффекты затухания от пролетающих самолетов; это открытие привело к подаче патентной заявки ^[16] , а также к предложению о проведении дальнейших интенсивных исследований радиоэхосигналов от движущихся целей в NRL, где в то время базировались Тейлор и Янг. ^[17]

Аналогичным образом, в Великобритании, Л. С. Олдер получил секретный предварительный патент на военно-морской радар в 1928 году. ^[18] У. С. Бутемент и П. Е. Поллард разработали макетную тестовую установку, работающую на частоте 50 см (600 МГц) и использующую импульсную модуляцию, которая дала успешные лабораторные результаты. В январе 1931 года описание аппарата было внесено в Книгу изобретений , которую ведут Королевские инженеры. Это первая официальная запись в Великобритании о технологии, которая использовалась в береговой обороне и была включена в Chain Home как Chain Home (low) . ^{[19] [20]}

До Второй мировой войны

Экспериментальная радиолокационная антенна, Военно-морская исследовательская лаборатория США , Анакостия, округ Колумбия, конец 1930-х годов (фото сделано в 1945 году)

Перед Второй мировой войной исследователи из Великобритании, Франции , Германии , Италии , Японии , Нидерландов, Советского Союза и США независимо друг от друга и в обстановке большой секретности разработали технологии, которые привели к появлению современной версии радара. Австралия, Канада, Новая Зеландия и Южная Африка последовали за развитием радаров довоенной Великобритании, а Венгрия создала свою радарную технологию во время войны. ^{[ необходима ссылка ]}

Во Франции в 1934 году, после систематических исследований магнетрона с расщепленным анодом , исследовательское отделение Compagnie générale de la télégraphie sans fil (CSF) во главе с Морисом Понте совместно с Анри Гуттоном, Сильвеном Берлином и М. Хьюгоном приступило к разработке радиоаппаратуры для обнаружения препятствий, некоторые элементы которой были установлены на океанском лайнере Normandie в 1935 году. ^{[21] [22]}

В тот же период советский военный инженер П. К. Ощепков в сотрудничестве с Ленинградским электротехническим институтом создал экспериментальный аппарат RAPID, способный обнаруживать самолет на расстоянии до 3 км от приемника. ^[23] Советы выпустили свои первые серийные радары RUS-1 и RUS-2 Redut в 1939 году, но дальнейшее развитие замедлилось после ареста Ощепкова и его последующего заключения в ГУЛАГе . Всего за время войны было произведено всего 607 станций Redut. Первый российский бортовой радар Gneiss-2 поступил на вооружение в июне 1943 года на пикирующих бомбардировщиках Pe-2 . К концу 1944 года было произведено более 230 станций Gneiss-2. ^[24] Однако французские и советские системы работали в непрерывном режиме, что не обеспечивало полной производительности, в конечном счете синонимичной современным радиолокационным системам.

Полная радарная система развивалась как импульсная система, и первый такой элементарный аппарат был продемонстрирован в декабре 1934 года американцем Робертом М. Пейджем , работавшим в Военно-морской исследовательской лаборатории . ^[25] В следующем году армия Соединенных Штатов успешно испытала примитивный радар класса «поверхность-поверхность» для наведения береговых прожекторов ночью. ^[26] За этой конструкцией последовала импульсная система, продемонстрированная в мае 1935 года Рудольфом Кюнхольдом и фирмой GEMA  [de] в Германии, а затем еще одна в июне 1935 года группой Министерства авиации под руководством Роберта Уотсона-Уотта в Великобритании.

Первый работоспособный блок, созданный Робертом Уотсоном-Уоттом и его командой.

В 1935 году Уотсон-Уотт попросили оценить недавние сообщения о немецком радиолуче смерти , и он передал запрос Уилкинсу. Уилкинс вернул набор расчетов, показывающих, что система в принципе невозможна. Когда Уотсон-Уотт затем спросил, что может делать такая система, Уилкинс вспомнил более ранний отчет о самолете, вызывающем радиопомехи. Это открытие привело к эксперименту в Давентри 26 февраля 1935 года, в котором в качестве источника использовался мощный коротковолновый передатчик BBC , а их приемник GPO был установлен в поле, в то время как бомбардировщик летал вокруг него. Когда самолет был четко обнаружен, Хью Даудинг , член ВВС по снабжению и исследованиям , был очень впечатлен потенциалом их системы, и средства были немедленно предоставлены для дальнейшего оперативного развития. ^[27] Команда Уотсона-Уотта запатентовала устройство в патенте GB593017. ^{[28] [29] [30]}

Башня Chain Home в Грейт-Баддоу, Эссекс, Великобритания

Мемориальная доска в память о Роберте Уотсоне-Уотте и Арнольде Уилкинсе

Развитие радаров значительно расширилось 1 сентября 1936 года, когда Уотсон-Уотт стал суперинтендантом нового учреждения при британском министерстве авиации , исследовательской станции Боудси, расположенной в поместье Боудси , недалеко от Феликстоу, графство Саффолк. Работа там привела к проектированию и установке станций обнаружения и слежения за самолетами под названием « Chain Home » вдоль восточного и южного побережья Англии как раз к началу Второй мировой войны в 1939 году. Эта система предоставляла жизненно важную предварительную информацию, которая помогла Королевским военно-воздушным силам выиграть битву за Британию ; без нее значительное количество истребителей, которых у Великобритании не было, всегда должно было бы находиться в воздухе для быстрого реагирования. Радар входил в « систему Даудинга » для сбора сообщений о вражеских самолетах и ​​координации ответа.

Получив все необходимое финансирование и поддержку в разработке, команда создала рабочие радарные системы в 1935 году и начала развертывание. К 1936 году первые пять систем Chain Home (CH) были введены в эксплуатацию и к 1940 году распространились по всей Великобритании, включая Северную Ирландию. Даже по стандартам той эпохи CH была грубой: вместо трансляции и приема с направленной антенны, CH транслировала сигнал, освещающий всю область перед собой, а затем использовала один из собственных радиопеленгаторов Watson-Watt для определения направления отраженных эхо-сигналов. Этот факт означал, что передатчики CH должны были быть намного мощнее и иметь лучшие антенны, чем конкурирующие системы, но позволяло быстро внедрить их с использованием существующих технологий.

Во время Второй мировой войны

Операторы радаров East Coast Chain Home в Англии

Ключевым достижением стал резонаторный магнетрон в Великобритании, который позволил создать относительно небольшие системы с субметровым разрешением. Британия поделилась этой технологией с США во время миссии Тизарда 1940 года . ^{[31] [32]}

В апреле 1940 года Popular Science показал пример радиолокационного устройства, использующего патент Уотсона-Уотта, в статье о противовоздушной обороне. ^[33] Кроме того, в конце 1941 года в Popular Mechanics была статья, в которой американский ученый размышлял о британской системе раннего оповещения на восточном побережье Англии и приблизился к пониманию того, что это такое и как это работает. ^[34] Уотсон-Уотт был отправлен в США в 1941 году для консультирования по противовоздушной обороне после нападения Японии на Перл-Харбор . ^[35] Альфред Ли Лумис организовал секретную лабораторию MIT Radiation Laboratory в Массачусетском технологическом институте , Кембридж, Массачусетс, которая разработала технологию микроволнового радара в 1941–45 годах. Позже, в 1943 году, Пейдж значительно улучшил радар с помощью моноимпульсной техники , которая использовалась в течение многих лет в большинстве радиолокационных приложений. ^[36]

Война ускорила исследования, направленные на поиск лучшего разрешения, большей портативности и дополнительных функций для радаров, включая небольшие, легкие установки для оснащения ночных истребителей ( радар перехвата самолетов ) и морских патрульных самолетов ( радар класса «воздух-поверхность» ), а также дополнительные навигационные системы, такие как Oboe, используемые на самолете Pathfinder Королевских ВВС .

Приложения

Антенна коммерческого морского радара. Вращающаяся антенна излучает вертикальный веерообразный луч.

Информация, предоставляемая радаром, включает в себя пеленг и дальность (и, следовательно, положение) объекта от радарного сканера. Таким образом, он используется во многих различных областях, где необходимость такого позиционирования имеет решающее значение. Первое применение радара было в военных целях: для обнаружения воздушных, наземных и морских целей. Это развилось в гражданской сфере в приложения для самолетов, кораблей и автомобилей. ^{[37] [38]}

В авиации самолеты могут быть оснащены радиолокационными устройствами, которые предупреждают о самолетах или других препятствиях на их пути или приближающихся к ним, отображают информацию о погоде и дают точные показания высоты. Первым коммерческим устройством, установленным на самолете, был блок Bell Lab 1938 года на некоторых самолетах United Air Lines . ^[34] Самолеты могут приземляться в тумане в аэропортах, оборудованных радиолокационными системами наземного управления заходом на посадку , в которых положение самолета отслеживается на экранах радиолокаторов точного захода на посадку операторами, которые таким образом дают пилоту радиоуказания по посадке, удерживая самолет на определенном пути захода на посадку к взлетно-посадочной полосе. Военные истребители обычно оснащены радиолокаторами наведения класса «воздух-воздух» для обнаружения и нацеливания на вражеские самолеты. Кроме того, более крупные специализированные военные самолеты несут мощные бортовые радары для наблюдения за воздушным движением в широком регионе и наведения истребителей на цели. ^[39]

Морские радары используются для измерения пеленга и расстояния до судов, чтобы предотвратить столкновение с другими судами, для навигации и определения их положения в море, когда они находятся в пределах досягаемости берега или других фиксированных ориентиров, таких как острова, буи и плавучие маяки. В порту или гавани системы радаров службы движения судов используются для контроля и регулирования движения судов в оживленных водах. ^[40]

Метеорологи используют радары для мониторинга осадков и ветра. Он стал основным инструментом для краткосрочного прогнозирования погоды и наблюдения за суровой погодой , такой как грозы , торнадо , зимние штормы , типы осадков и т. д. Геологи используют специализированные георадары для картирования состава земной коры . Полицейские используют радары для мониторинга скорости транспортных средств на дорогах. Автомобильные радары используются для адаптивного круиз-контроля и экстренного торможения транспортных средств, игнорируя неподвижные объекты на обочине дороги, которые могут вызвать неправильное торможение, и вместо этого измеряя движущиеся объекты для предотвращения столкновения с другими транспортными средствами. В рамках интеллектуальных транспортных систем радары обнаружения остановившихся транспортных средств (SVD) с фиксированным положением устанавливаются на обочине дороги для обнаружения застрявших транспортных средств, препятствий и мусора путем инвертирования подхода автомобильного радара и игнорирования движущихся объектов. ^[41] Меньшие радиолокационные системы используются для обнаружения движения человека . Примерами являются обнаружение дыхания для мониторинга сна ^{[42] и} обнаружение жестов рук и пальцев для взаимодействия с компьютером. ^[43] Также распространены автоматическое открывание дверей, включение света и обнаружение вторжения.

Принципы

Сигнал радара

Спектр трехмерного доплеровского радара, показывающий код Баркера 13

Радиолокационная система имеет передатчик , который излучает радиоволны , известные как радиолокационные сигналы, в заранее определенных направлениях. Когда эти сигналы контактируют с объектом, они обычно отражаются или рассеиваются во многих направлениях, хотя некоторые из них будут поглощены и проникнуты в цель. Радиолокационные сигналы особенно хорошо отражаются материалами со значительной электропроводностью , такими как большинство металлов, морская вода и влажная земля. Это делает возможным использование радиолокационных высотомеров в определенных случаях. Радиолокационные сигналы, которые отражаются обратно к радиолокационному приемнику, являются желательными, которые заставляют радарное обнаружение работать. Если объект движется либо к передатчику, либо от него, будет небольшое изменение частоты радиоволн из-за эффекта Доплера .

Приемники радаров обычно, но не всегда, находятся в том же месте, что и передатчик. Отраженные сигналы радара, принимаемые приемной антенной, обычно очень слабы. Их можно усилить с помощью электронных усилителей . Для восстановления полезных сигналов радара также используются более сложные методы обработки сигналов .

Слабое поглощение радиоволн средой, через которую они проходят, позволяет радарам обнаруживать объекты на относительно больших расстояниях — расстояниях, на которых другие электромагнитные длины волн, такие как видимый свет , инфракрасный свет и ультрафиолетовый свет , слишком сильно ослабляются. Погодные явления, такие как туман, облака, дождь, падающий снег и мокрый снег, которые блокируют видимый свет, обычно прозрачны для радиоволн. Определенные радиочастоты, которые поглощаются или рассеиваются водяным паром, каплями дождя или атмосферными газами (особенно кислородом), избегаются при проектировании радаров, за исключением случаев, когда их обнаружение предполагается.

Освещение

Радар полагается на собственные передачи, а не на свет от Солнца или Луны, или на электромагнитные волны , испускаемые самими целевыми объектами, такими как инфракрасное излучение (тепло). Этот процесс направления искусственных радиоволн на объекты называется освещением , хотя радиоволны невидимы для человеческого глаза, а также для оптических камер.

Отражение

Яркость может указывать на отражательную способность, как на этом снимке метеорологического радара 1960 года ( ураган Эбби ). Частота радара, форма импульса, поляризация, обработка сигнала и антенна определяют, что он может наблюдать.

Если электромагнитные волны , проходящие через один материал, встречаются с другим материалом, имеющим отличную от первого диэлектрическую проницаемость или диамагнитную проницаемость , волны будут отражаться или рассеиваться от границы между материалами. Это означает, что твердый объект в воздухе или в вакууме , или значительное изменение атомной плотности между объектом и тем, что его окружает, обычно рассеивают радиолокационные (радио) волны от своей поверхности. Это особенно верно для электропроводящих материалов, таких как металл и углеродное волокно, что делает радар хорошо подходящим для обнаружения самолетов и кораблей. Поглощающий радиолокационные волны материал , содержащий резистивные и иногда магнитные вещества, используется на военных транспортных средствах для уменьшения отражения радара . Это радиоэквивалент покраски чего-либо в темный цвет, чтобы оно не было видно глазом ночью.

Радиолокационные волны рассеиваются различными способами в зависимости от размера (длины волны) радиоволны и формы цели. Если длина волны намного короче размера цели, волна отразится подобно тому, как свет отражается зеркалом . Если длина волны намного длиннее размера цели, цель может быть не видна из-за плохого отражения. Технология низкочастотных радаров зависит от резонансов для обнаружения, но не для идентификации целей. Это описывается рэлеевским рассеянием , эффектом, который создает голубое небо Земли и красные закаты. Когда две шкалы длины сопоставимы, могут быть резонансы . Ранние радары использовали очень длинные длины волн, которые были больше целей, и, таким образом, получали нечеткий сигнал, тогда как многие современные системы используют более короткие длины волн (несколько сантиметров или меньше), которые могут отображать объекты размером с буханку хлеба.

Короткие радиоволны отражаются от изгибов и углов подобно блику от закругленного куска стекла. Наиболее отражающие цели для коротких длин волн имеют углы 90° между отражающими поверхностями . Угловой отражатель состоит из трех плоских поверхностей, встречающихся как внутренний угол куба. Структура будет отражать волны, входящие в его отверстие, прямо обратно к источнику. Они обычно используются в качестве отражателей радаров, чтобы сделать труднообнаружимые объекты более легкими для обнаружения. Угловые отражатели на лодках, например, делают их более обнаруживаемыми, чтобы избежать столкновения или во время спасательной операции. По аналогичным причинам объекты, предназначенные для избежания обнаружения, не будут иметь внутренних углов или поверхностей и краев, перпендикулярных вероятным направлениям обнаружения, что приводит к «странному» виду самолетов-невидимок . Эти меры предосторожности не полностью устраняют отражение из-за дифракции , особенно на более длинных волнах. Длинные провода или полосы проводящего материала длиной в половину длины волны, такие как мякина , обладают высокой отражательной способностью, но не направляют рассеянную энергию обратно к источнику. Степень, в которой объект отражает или рассеивает радиоволны, называется его эффективной площадью рассеяния .

Уравнение дальности действия радиолокатора

Мощность P _r, возвращаемая к приемной антенне, определяется уравнением:

${\displaystyle P_{r}={\frac {P_{t}G_{t}A_{r}\sigma F^{4}}{{(4\pi )}^{2}R_{t}^{2}R_{r}^{2}}}}$

где

• P _t = мощность передатчика
• G _t = коэффициент усиления передающей антенны
• A _r = эффективная апертура (площадь) приемной антенны; это также можно выразить как , где ${\displaystyle {G_{r}\lambda ^{2}} \over {4\pi }}$

• ${\displaystyle \lambda }$= длина волны передаваемой волны
• G _r = коэффициент усиления приемной антенны ^[44]

• σ = эффективная площадь рассеяния или коэффициент рассеяния цели
• F = коэффициент распространения рисунка
• R _t = расстояние от передатчика до цели
• R _r = расстояние от цели до приемника.

В общем случае, когда передатчик и приемник находятся в одном месте, R _t = R _r и член R _t ² R _r ² можно заменить на R ⁴ , где R — дальность. Это дает:

${\displaystyle P_{r}={{P_{t}G_{t}A_{r}\sigma F^{4}} \over {{(4\pi )}^{2}R^{4}}}.}$

Это показывает, что принимаемая мощность уменьшается пропорционально четвертой степени дальности, а это означает, что принимаемая мощность от удаленных целей относительно очень мала.

Дополнительная фильтрация и интегрирование импульсов немного изменяют уравнение радара для повышения производительности импульсно-доплеровского радара , что может быть использовано для увеличения дальности обнаружения и снижения мощности передачи.

Уравнение выше с F = 1 является упрощением для передачи в вакууме без помех. Фактор распространения учитывает эффекты многолучевого распространения и затенения и зависит от деталей окружающей среды. В реальной ситуации также учитываются эффекты потерь пути .

эффект Доплера

Изменение длины волны , вызванное движением источника

Сдвиг частоты вызван движением, которое изменяет количество длин волн между отражателем и радаром. Это может ухудшить или улучшить работу радара в зависимости от того, как это влияет на процесс обнаружения. Например, индикация движущейся цели может взаимодействовать с Доплером, вызывая подавление сигнала на определенных радиальных скоростях, что ухудшает работу.

Системы морских радаров, полуактивное радиолокационное самонаведение , активное радиолокационное самонаведение , метеорологический радар , военная авиация и радиолокационная астрономия используют эффект Доплера для повышения производительности. Это дает информацию о скорости цели в процессе обнаружения. Это также позволяет обнаруживать небольшие объекты в среде, содержащей гораздо более крупные, медленно движущиеся объекты поблизости.

Доплеровский сдвиг зависит от того, активна или пассивна конфигурация радара. Активный радар передает сигнал, который отражается обратно к приемнику. Пассивный радар зависит от объекта, посылающего сигнал к приемнику.

Сдвиг частоты Доплера для активного радара выглядит следующим образом, где — частота Доплера, — частота передачи, — радиальная скорость, — скорость света: ^[45] ${\displaystyle F_{D}}$ ${\displaystyle F_{T}}$ ${\displaystyle V_{R}}$ ${\displaystyle C}$

${\displaystyle F_{D}=2\times F_{T}\times \left({\frac {V_{R}}{C}}\right)}$.

Пассивный радар применяется в радиоэлектронной борьбе и радиоастрономии следующим образом:

${\displaystyle F_{D}=F_{T}\times \left({\frac {V_{R}}{C}}\right)}$.

Только радиальная составляющая скорости имеет значение. Когда отражатель движется под прямым углом к ​​лучу радара, у него нет относительной скорости. Объекты, движущиеся параллельно лучу радара, производят максимальный доплеровский сдвиг частоты.

Когда частота передачи ( ) импульсная, с частотой повторения импульсов , результирующий частотный спектр будет содержать гармонические частоты выше и ниже с расстоянием . В результате доплеровское измерение однозначно только в том случае, если сдвиг доплеровской частоты меньше половины , называемой частотой Найквиста , поскольку в противном случае возвращенную частоту невозможно отличить от сдвига гармонической частоты выше или ниже, поэтому требуется: ${\displaystyle F_{T}}$ ${\displaystyle F_{R}}$ ${\displaystyle F_{T}}$ ${\displaystyle F_{R}}$ ${\displaystyle F_{R}}$

${\displaystyle |F_{D}|<{\frac {F_{R}}{2}}}$

Или при замене на : ${\displaystyle F_{D}}$

${\displaystyle |V_{R}|<{\frac {F_{R}\times {\frac {C}{F_{T}}}}{4}}}$

Например, доплеровский метеорологический радар с частотой импульсов 2 кГц и частотой передачи 1 ГГц может надежно измерять скорость погоды максимум до 150 м/с (340 миль/ч), поэтому не может надежно определять радиальную скорость самолета, движущегося со скоростью 1000 м/с (2200 миль/ч).

Поляризация

Во всех электромагнитных излучениях электрическое поле перпендикулярно направлению распространения, а направление электрического поля является поляризацией волны . Для передаваемого радиолокационного сигнала поляризацию можно контролировать, чтобы получать различные эффекты. Радары используют горизонтальную, вертикальную, линейную и круговую поляризацию для обнаружения различных типов отражений. Например, круговая поляризация используется для минимизации помех, вызванных дождем. Линейные поляризационные возвраты обычно указывают на металлические поверхности. Случайные поляризационные возвраты обычно указывают на фрактальную поверхность, такую ​​как камни или почва, и используются навигационными радарами.

Ограничивающие факторы

Путь и дальность луча

Высоты эхо-сигналов над землей Где:   r: расстояние от радара до цели ke: 4/3 ae: радиус Земли θe: угол места над горизонтом радара ha: высота рупорного облучателя над землей
${\displaystyle H=\left({\sqrt {r^{2}+(k_{e}a_{e})^{2}+2rk_{e}a_{e}sin(\theta _{e})}}\right)-k_{e}a_{e}+h_{a}}$

Луч радара следует линейному пути в вакууме, но следует несколько искривленному пути в атмосфере из-за изменения показателя преломления воздуха, который называется горизонтом радара . Даже когда луч испускается параллельно земле, луч поднимается над землей, поскольку кривизна Земли опускается ниже горизонта. Кроме того, сигнал ослабляется средой, которую пересекает луч, и луч рассеивается.

Максимальная дальность действия обычного радара может быть ограничена рядом факторов:

• Линия прямой видимости, которая зависит от высоты над землей. Без прямой видимости путь луча блокируется.
• Максимальный недвусмысленный диапазон, который определяется частотой повторения импульсов . Максимальный недвусмысленный диапазон — это расстояние, на которое импульс может пройти и с которого может вернуться до того, как будет излучён следующий импульс.
• Чувствительность радара и мощность отраженного сигнала, вычисляемая в уравнении радара. Этот компонент включает такие факторы, как условия окружающей среды и размер (или эффективная площадь рассеяния) цели.

Шум

Шум сигнала — это внутренний источник случайных изменений сигнала, который генерируется всеми электронными компонентами.

Отраженные сигналы быстро затухают с увеличением расстояния, поэтому шум вводит ограничение дальности действия радара. Уровень шума и отношение сигнал/шум — это две разные меры производительности , которые влияют на дальность действия. Отражатели, которые находятся слишком далеко, производят слишком мало сигнала, чтобы превысить уровень шума, и не могут быть обнаружены. Для обнаружения требуется сигнал, который превышает уровень шума по крайней мере на отношение сигнал/шум.

Шум обычно появляется как случайные изменения, наложенные на желаемый эхо-сигнал, полученный в приемнике радара. Чем ниже мощность желаемого сигнала, тем сложнее отличить его от шума. Коэффициент шума является мерой шума, производимого приемником по сравнению с идеальным приемником, и его необходимо минимизировать.

Дробовой шум создается электронами, проходящими через разрыв, что происходит во всех детекторах. Дробовой шум является доминирующим источником в большинстве приемников. Также будет фликкерный шум , вызванный прохождением электронов через усилительные устройства, который уменьшается с помощью гетеродинного усиления. Другая причина гетеродинной обработки заключается в том, что для фиксированной дробной полосы пропускания мгновенная полоса пропускания линейно увеличивается по частоте. Это позволяет улучшить разрешение по дальности. Единственным заметным исключением для гетеродинных (преобразующих вниз) радиолокационных систем является сверхширокополосный радар. Здесь используется один цикл или переходная волна, аналогично UWB-связи, см. Список каналов UWB .

Шум также генерируется внешними источниками, наиболее важным из которых является естественное тепловое излучение фона, окружающего интересующую цель. В современных радиолокационных системах внутренний шум обычно примерно равен или ниже внешнего шума. Исключением является случай, когда радар направлен вверх на чистое небо, где сцена настолько «холодная», что он генерирует очень мало теплового шума . Тепловой шум определяется как k _B T B , где T — температура, B — полоса пропускания (после согласованного фильтра), а k _B — постоянная Больцмана . Существует привлекательная интуитивная интерпретация этой взаимосвязи в радаре. Согласованная фильтрация позволяет сжать всю энергию, полученную от цели, в один бин (будь то бин по дальности, доплеровский, по углу места или азимуту). На первый взгляд кажется, что тогда в течение фиксированного интервала времени можно получить идеальное, безошибочное обнаружение. Это делается путем сжатия всей энергии в бесконечно малый временной отрезок. Что ограничивает этот подход в реальном мире, так это то, что, хотя время произвольно делимо, ток — нет. Квант электрической энергии — это электрон, и поэтому лучшее, что можно сделать, — это отфильтровать всю энергию в один электрон. Поскольку электрон движется при определенной температуре ( спектр Планка ), этот источник шума не может быть далее ослаблен. В конечном счете, радар, как и все макромасштабные сущности, находится под глубоким влиянием квантовой теории.

Шум является случайным, а сигналы цели — нет. Обработка сигнала может использовать это явление для снижения уровня шума с помощью двух стратегий. Вид интеграции сигнала, используемый с индикацией движущейся цели, может улучшить уровень шума до для каждого этапа. Сигнал также может быть разделен между несколькими фильтрами для обработки импульсно-доплеровского сигнала , что снижает уровень шума на количество фильтров. Эти улучшения зависят от когерентности . ${\displaystyle {\sqrt {2}}}$

Вмешательство

Радарные системы должны преодолевать нежелательные сигналы, чтобы сосредоточиться на интересующих целях. Эти нежелательные сигналы могут исходить от внутренних и внешних источников, как пассивных, так и активных. Способность радарной системы преодолевать эти нежелательные сигналы определяет ее отношение сигнал/шум (SNR). SNR определяется как отношение мощности сигнала к мощности шума в пределах желаемого сигнала; он сравнивает уровень желаемого целевого сигнала с уровнем фонового шума (атмосферный шум и шум, генерируемый внутри приемника). Чем выше SNR системы, тем лучше она различает фактические цели от шумовых сигналов.

Беспорядок

Многолучевое эхо-сигнал от цели приводит к появлению призраков

Помехи относятся к радиочастотным (РЧ) эхо-сигналам, возвращаемым от целей, которые неинтересны операторам радаров. К таким целям относятся искусственные объекты, такие как здания, и — намеренно — противорадиолокационные средства, такие как шелуха . К таким целям также относятся естественные объекты, такие как земля, море, и — когда они не используются для метеорологических целей — осадки , град , пыльные бури , животные (особенно птицы), турбулентность в атмосферной циркуляции и метеорные следы. Помехи на радаре также могут быть вызваны другими атмосферными явлениями, такими как возмущения в ионосфере , вызванные геомагнитными бурями или другими космическими погодными явлениями. Это явление особенно заметно вблизи геомагнитных полюсов , где воздействие солнечного ветра на магнитосферу Земли создает конвекционные структуры в ионосферной плазме . ^[46] Помехи на радаре могут ухудшить способность загоризонтного радара обнаруживать цели. ^{[46] [47]}

Некоторые помехи также могут быть вызваны длинным радиолокационным волноводом между радиолокационным приемопередатчиком и антенной. В типичном радаре с индикатором положения плана (PPI) с вращающейся антенной это обычно будет выглядеть как «солнце» или «солнечные лучи» в центре дисплея, поскольку приемник реагирует на эхо от частиц пыли и неверно направленных радиочастот в волноводе. Регулировка времени между моментом, когда передатчик посылает импульс, и моментом, когда каскад приемника включен, как правило, уменьшит солнечные лучи, не влияя на точность диапазона, поскольку большинство солнечных лучей вызвано рассеянным передаваемым импульсом, отраженным до того, как он покинет антенну. Помехи считаются источником пассивных помех, поскольку они появляются только в ответ на радиолокационные сигналы, посылаемые радаром.

Помехи обнаруживаются и нейтрализуются несколькими способами. Помехи имеют тенденцию казаться статическими между сканированиями радара; при последующих эхо-сигналах сканирования желаемые цели будут казаться движущимися, и все стационарные эхо-сигналы могут быть устранены. Помехи от моря можно уменьшить с помощью горизонтальной поляризации, в то время как дождь уменьшается с помощью круговой поляризации (метеорологические радары хотят противоположного эффекта и поэтому используют линейную поляризацию для обнаружения осадков). Другие методы пытаются увеличить отношение сигнал/помеха.

Беспорядок перемещается по ветру или неподвижен. Две распространенные стратегии улучшения показателей производительности в среде беспорядка:

• Индикация движущейся цели, которая интегрирует последовательные импульсы
• Обработка Доплера, которая использует фильтры для отделения помех от полезных сигналов.

Наиболее эффективным методом снижения помех является импульсно-доплеровский радар . Доплер отделяет помехи от самолетов и космических аппаратов с помощью частотного спектра , поэтому отдельные сигналы могут быть отделены от нескольких отражателей, расположенных в том же объеме, с помощью разности скоростей. Для этого требуется когерентный передатчик. Другой метод использует движущийся целевой индикатор , который вычитает полученный сигнал из двух последовательных импульсов, используя фазу, чтобы уменьшить сигналы от медленно движущихся объектов. Это можно адаптировать для систем, в которых отсутствует когерентный передатчик, например, импульсно-амплитудный радар временной области .

Постоянная частота ложных тревог , форма автоматической регулировки усиления (AGC), представляет собой метод, который основан на отражениях помех, значительно превосходящих по количеству эхо-сигналы от интересующих целей. Усиление приемника автоматически регулируется для поддержания постоянного уровня общих видимых помех. Хотя это не помогает обнаруживать цели, замаскированные более сильными окружающими помехами, это помогает различать сильные источники целей. В прошлом AGC радара управлялась электроникой и влияла на усиление всего приемника радара. По мере развития радаров AGC стала управляться программным обеспечением компьютера и влияла на усиление с большей степенью детализации в определенных ячейках обнаружения.

Помехи также могут возникать из-за многолучевых эхо-сигналов от действительных целей, вызванных отражением от земли, атмосферным воздуховодом или ионосферным отражением / рефракцией (например, аномальное распространение ). Этот тип помех особенно раздражает, поскольку он, по-видимому, движется и ведет себя как другие обычные (точечные) цели, представляющие интерес. В типичном сценарии эхо-сигнал самолета отражается от земли внизу, появляясь для приемника как идентичная цель ниже правильной. Радар может попытаться объединить цели, сообщая о цели на неправильной высоте или устраняя ее на основе дрожания или физической невозможности. Глушение отражения от рельефа местности использует этот ответ, усиливая сигнал радара и направляя его вниз. ^[48] Эти проблемы можно преодолеть, включив наземную карту окрестностей радара и устранив все эхо-сигналы, которые, по-видимому, возникают под землей или выше определенной высоты. Моноимпульс можно улучшить, изменив алгоритм возвышения, используемый на низкой высоте. В новейшем радиолокационном оборудовании управления воздушным движением алгоритмы используются для идентификации ложных целей путем сравнения текущих отраженных импульсов с соседними, а также путем расчета невероятности отраженных импульсов.

Глушение

Радарное глушение относится к радиочастотным сигналам, исходящим из источников за пределами радара, которые передаются на частоте радара и тем самым маскируют интересующие цели. Глушение может быть преднамеренным, как в случае с тактикой радиоэлектронной борьбы , или непреднамеренным, как в случае с дружественными силами, эксплуатирующими оборудование, которое передает данные, используя тот же диапазон частот. Глушение считается источником активных помех, поскольку оно инициируется элементами за пределами радара и в целом не связано с сигналами радара.

Глушение проблематично для радаров, поскольку глушащий сигнал должен пройти только один путь (от глушителя к приемнику радара), тогда как эхо-сигналы радара проходят два пути (радар-цель-радар) и, следовательно, значительно уменьшаются в мощности к моменту возвращения к приемнику радара в соответствии с законом обратных квадратов . Поэтому глушители могут быть намного менее мощными, чем их заглушенные радары, и по-прежнему эффективно маскировать цели вдоль линии визирования от глушителя к радару ( глушение главного лепестка ). Глушители оказывают дополнительное воздействие на радары вдоль других линий визирования через боковые лепестки приемника радара ( глушение боковых лепестков ).

Глушение главного лепестка, как правило, можно уменьшить только путем сужения телесного угла главного лепестка , и его нельзя полностью устранить, если прямо натолкнуться на глушитель, который использует ту же частоту и поляризацию, что и радар. Глушение боковых лепестков можно преодолеть путем уменьшения боковых лепестков приема в конструкции антенны радара и путем использования всенаправленной антенны для обнаружения и игнорирования сигналов, не относящихся к главному лепестку. Другие методы борьбы с помехами — это скачки частоты и поляризация .

Обработка сигнала

Измерение расстояния

Время транзита

Импульсный радар: Измеряется время прохождения импульса радара до цели и обратно. Расстояние пропорционально этому времени.

Один из способов измерения расстояния (дальномер) основан на времени пролета : передать короткий импульс радиосигнала (электромагнитного излучения) и измерить время, необходимое для возвращения отражения. Расстояние равно половине времени прохождения туда и обратно, умноженного на скорость сигнала. Коэффициент половины возникает из-за того, что сигнал должен пройти до объекта и обратно. Поскольку радиоволны распространяются со скоростью света, для точного измерения расстояния требуется высокоскоростная электроника. В большинстве случаев приемник не обнаруживает возврат во время передачи сигнала. Благодаря использованию дуплексера радар переключается между передачей и приемом с заранее определенной скоростью. Подобный эффект также накладывает максимальный диапазон. Чтобы максимизировать диапазон, следует использовать более длительные промежутки времени между импульсами, называемые временем повторения импульса или его обратной величиной, частотой повторения импульса.

Эти два эффекта, как правило, противоречат друг другу, и нелегко объединить как хорошую ближнюю, так и хорошую дальнюю дальность в одном радаре. Это связано с тем, что короткие импульсы, необходимые для хорошей трансляции на минимальной дальности, имеют меньшую общую энергию, что делает возвраты намного меньше и цель сложнее обнаружить. Это можно компенсировать, используя больше импульсов, но это сократит максимальную дальность. Поэтому каждый радар использует определенный тип сигнала. Радары дальнего действия, как правило, используют длинные импульсы с большими задержками между ними, а радары ближнего действия используют более короткие импульсы с меньшим временем между ними. Поскольку электроника улучшилась, многие радары теперь могут изменять частоту повторения импульсов, тем самым изменяя свой диапазон. Новейшие радары посылают два импульса в течение одной ячейки, один для ближней дальности (около 10 км (6,2 мили)) и отдельный сигнал для более дальних дальностей (около 100 км (62 мили)).

Расстояние также может быть измерено как функция времени. Радарная миля — это время, необходимое для того, чтобы радиолокационный импульс прошел одну морскую милю , отразился от цели и вернулся к антенне радара. Поскольку морская миля определяется как 1852 м, то деление этого расстояния на скорость света (299 792 458 м/с) и последующее умножение результата на 2 дает результат продолжительностью 12,36 мкс.

Частотная модуляция

Радар непрерывного излучения (CW). Использование частотной модуляции позволяет извлекать диапазон.

Другая форма радара для измерения расстояния основана на частотной модуляции. В этих системах частота передаваемого сигнала изменяется со временем. Поскольку сигналу требуется конечное время для прохождения от цели и до цели, принятый сигнал имеет частоту, отличную от той, которую передает передатчик в то время, когда отраженный сигнал возвращается на радар. Сравнивая частоты двух сигналов, можно легко измерить разницу. Это легко сделать с очень высокой точностью даже в электронике 1940-х годов. Еще одним преимуществом является то, что радар может эффективно работать на относительно низких частотах. Это было важно на раннем этапе развития этого типа, когда генерация высокочастотного сигнала была сложной или дорогой.

Этот метод может использоваться в радаре непрерывного излучения и часто встречается в авиационных радиолокационных высотомерах . В этих системах сигнал радара «несущей» частоты модулируется предсказуемым образом, обычно изменяясь вверх и вниз с синусоидальной волной или пилообразной формой на звуковых частотах. Затем сигнал отправляется с одной антенны и принимается на другой, обычно расположенной в нижней части самолета, и сигнал можно непрерывно сравнивать с помощью простого модулятора частоты биений , который вырабатывает тон звуковой частоты из возвращенного сигнала и части переданного сигнала.

Индекс модуляции принимаемого сигнала пропорционален временной задержке между радаром и отражателем. Сдвиг частоты становится больше с большей временной задержкой. Сдвиг частоты прямо пропорционален пройденному расстоянию. Это расстояние может быть отображено на приборе, а также может быть доступно через транспондер . Эта обработка сигнала аналогична той, которая используется в доплеровском радаре для определения скорости. Примерами систем, использующих этот подход, являются AZUSA , MISTRAM и UDOP .

Наземный радар использует маломощные ЧМ-сигналы, которые охватывают более широкий диапазон частот. Многократные отражения анализируются математически для изменения рисунка с многократными проходами, создавая компьютеризированное синтетическое изображение. Используются эффекты Доплера, что позволяет обнаруживать медленно движущиеся объекты, а также в значительной степени устранять «шум» с поверхности водоемов.

Компрессия импульса

Оба описанных выше метода имеют свои недостатки. Метод импульсной синхронизации имеет неотъемлемый компромисс, заключающийся в том, что точность измерения расстояния обратно пропорциональна длине импульса, в то время как энергия и, следовательно, дальность направления связаны напрямую. Увеличение мощности для большей дальности при сохранении точности требует чрезвычайно высокой пиковой мощности, при этом радары раннего оповещения 1960-х годов часто работали на уровне десятков мегаватт. Методы непрерывной волны распределяют эту энергию во времени и, таким образом, требуют гораздо более низкой пиковой мощности по сравнению с импульсными методами, но требуют некоторого метода, позволяющего отправленным и полученным сигналам работать одновременно, часто требуя двух отдельных антенн.

Внедрение новой электроники в 1960-х годах позволило объединить эти два метода. Он начинается с более длинного импульса, который также модулируется по частоте. Распределение энергии вещания во времени означает, что можно использовать более низкие пиковые энергии, в современных примерах это обычно порядка десятков киловатт. При приеме сигнал отправляется в систему, которая задерживает разные частоты на разное время. Результирующий выходной сигнал представляет собой гораздо более короткий импульс, который подходит для точного измерения расстояния, а также сжимает полученную энергию в гораздо более высокий пик энергии и, таким образом, снижает отношение сигнал/шум. Этот метод в значительной степени универсален для современных больших радаров.

Измерение скорости

Скорость — это изменение расстояния до объекта с течением времени. Таким образом, существующая система измерения расстояния в сочетании с объемом памяти, позволяющим увидеть, где цель находилась в последний раз, достаточна для измерения скорости. Когда-то память состояла из того, что пользователь делал отметки жирным карандашом на экране радара, а затем вычислял скорость с помощью логарифмической линейки . Современные радиолокационные системы выполняют эквивалентную операцию быстрее и точнее с помощью компьютеров.

Если выход передатчика когерентен (синхронизирован по фазе), есть еще один эффект, который можно использовать для почти мгновенных измерений скорости (память не требуется), известный как эффект Доплера . Большинство современных радиолокационных систем используют этот принцип в доплеровских радарах и импульсно-доплеровских радарных системах ( погодный радар , военный радар). Эффект Доплера способен определять только относительную скорость цели вдоль линии визирования от радара до цели. Любой компонент скорости цели, перпендикулярный линии визирования, не может быть определен с помощью одного только эффекта Доплера, но его можно определить, отслеживая азимут цели с течением времени.

Можно создать доплеровский радар без импульсов, известный как радар непрерывного излучения (CW-радар), посылая очень чистый сигнал известной частоты. CW-радар идеально подходит для определения радиальной составляющей скорости цели. CW-радар обычно используется органами дорожного движения для быстрого и точного измерения скорости транспортного средства, когда дальность не имеет значения.

При использовании импульсного радара изменение между фазой последовательных возвратов дает расстояние, которое цель прошла между импульсами, и, таким образом, ее скорость может быть вычислена. Другие математические разработки в обработке радиолокационных сигналов включают частотно-временной анализ (Вейль-Гейзенберг или вейвлет ), а также преобразование чирплета , которое использует изменение частоты возвратов от движущихся целей («чирп»).

Обработка импульсно-доплеровского сигнала

Обработка импульсно-доплеровского сигнала. Ось Range Sample представляет отдельные выборки, взятые между каждым передаваемым импульсом. Ось Range Interval представляет каждый последовательный интервал передаваемого импульса, в течение которого берутся выборки. Процесс быстрого преобразования Фурье преобразует выборки временной области в спектры частотной области. Иногда это называют ложем гвоздей .

Обработка импульсно-доплеровского сигнала включает в себя частотную фильтрацию в процессе обнаружения. Пространство между каждым передаваемым импульсом делится на ячейки диапазона или ворота диапазона. Каждая ячейка фильтруется независимо, что очень похоже на процесс, используемый анализатором спектра для создания дисплея, показывающего различные частоты. Каждое разное расстояние создает разный спектр. Эти спектры используются для выполнения процесса обнаружения. Это необходимо для достижения приемлемой производительности в неблагоприятных условиях, включая погоду, рельеф местности и меры электронного противодействия.

Основная цель — измерение как амплитуды, так и частоты совокупного отраженного сигнала с разных расстояний. Это используется с метеорологическим радаром для измерения радиальной скорости ветра и интенсивности осадков в каждом отдельном объеме воздуха. Это связано с вычислительными системами для создания электронной карты погоды в реальном времени. Безопасность самолетов зависит от постоянного доступа к точной информации метеорологического радара, которая используется для предотвращения травм и несчастных случаев. Метеорологический радар использует низкую частоту повторения импульсов . Требования к когерентности не такие строгие, как для военных систем, поскольку отдельные сигналы обычно не нужно разделять. Требуется менее сложная фильтрация, и обработка неоднозначности дальности обычно не требуется для метеорологического радара по сравнению с военным радаром, предназначенным для отслеживания воздушных транспортных средств.

Альтернативное назначение — возможность « смотреть вниз/стрелять вниз », необходимая для повышения выживаемости в военном воздушном бою. Импульсно-доплеровский метод также используется для наземных радаров наблюдения, необходимых для защиты личного состава и транспортных средств. ^{[49] [50]} Обработка импульсно-доплеровского сигнала увеличивает максимальное расстояние обнаружения, используя меньшее излучение вблизи пилотов самолетов, личного состава кораблей, пехоты и артиллерии. Отражения от местности, воды и погоды создают сигналы, намного превышающие сигналы самолетов и ракет, что позволяет быстро движущимся транспортным средствам скрываться, используя методы полета «слепой от земли» и технологию скрытности , чтобы избежать обнаружения, пока атакующее транспортное средство не окажется слишком близко для уничтожения. Обработка импульсно-доплеровского сигнала включает в себя более сложную электронную фильтрацию, которая безопасно устраняет этот вид слабости. Это требует использования средней частоты повторения импульсов с фазово-когерентным оборудованием, которое имеет большой динамический диапазон. Военные приложения требуют средней частоты повторения импульсов , что не позволяет определять дальность напрямую, а обработка разрешения неоднозначности дальности требуется для определения истинной дальности всех отраженных сигналов. Радиальное движение обычно связано с частотой Доплера для создания сигнала блокировки, который не может быть создан сигналами помех радара. Обработка импульсно-доплеровского сигнала также создает звуковые сигналы, которые могут быть использованы для идентификации угрозы. ^[49]

Уменьшение эффектов помех

Обработка сигнала используется в радиолокационных системах для снижения эффектов помех радара. Методы обработки сигнала включают в себя индикацию движущихся целей , импульсно-доплеровскую обработку сигналов , процессоры обнаружения движущихся целей, корреляцию с целями вторичного радиолокационного наблюдения , пространственно-временную адаптивную обработку и отслеживание до обнаружения . Постоянная частота ложных тревог и цифровая обработка модели рельефа местности также используются в условиях помех.

Извлечение сюжета и трека

Алгоритм отслеживания — это стратегия повышения производительности радара. Алгоритмы отслеживания позволяют прогнозировать будущее положение нескольких движущихся объектов на основе истории отдельных положений, сообщаемых сенсорными системами.

Историческая информация накапливается и используется для прогнозирования будущего положения для использования в управлении воздушным движением, оценке угроз, доктрине боевых систем, наведении орудий и наведении ракет. Данные о положении накапливаются радарными датчиками в течение нескольких минут.

Существует четыре распространенных алгоритма отслеживания. ^[51]

• Алгоритм ближайшего соседа
• Ассоциация вероятностных данных
• Отслеживание множественных гипотез
• Интерактивная множественная модель (IMM)

Видеосигналы радара, возвращаемые с самолета, могут быть подвергнуты процессу извлечения участков, в ходе которого ложные и мешающие сигналы отбрасываются. Последовательность целевых возвратов может контролироваться с помощью устройства, известного как экстрактор участков.

Нерелевантные данные в реальном времени можно удалить из отображаемой информации и отобразить один график. В некоторых радиолокационных системах или, в качестве альтернативы, в системе управления и контроля, к которой подключен радар, радиолокационный трекер используется для связывания последовательности графиков, принадлежащих отдельным целям, и оценки направлений и скоростей целей.

Инженерное дело

Компоненты радара

Компоненты радара:

• Передатчик , который генерирует радиосигнал с помощью генератора, такого как клистрон или магнетрон, и управляет его длительностью с помощью модулятора .
• Волновод , соединяющий передатчик и антенну.
• Дуплексер , который служит коммутатором между антенной и передатчиком или приемником сигнала, когда антенна используется в обеих ситуациях.
• Приемник . Зная форму желаемого принимаемого сигнала (импульса), можно спроектировать оптимальный приемник с использованием согласованного фильтра .
• Процессор дисплея, создающий сигналы для устройств вывода , читаемых человеком .
• Электронная секция, которая управляет всеми этими устройствами и антенной для выполнения радиолокационного сканирования, запрограммированного программным обеспечением.
• Ссылка на устройства и дисплеи конечного пользователя.

Конструкция антенны

Антенна AS-3263/SPS-49(V) (ВМС США)

Радиосигналы, передаваемые с одной антенны, будут распространяться во всех направлениях, и точно так же одна антенна будет принимать сигналы одинаково со всех направлений. Это ставит радар перед проблемой определения местоположения целевого объекта.

Ранние системы, как правило, использовали всенаправленные вещательные антенны с направленными приемными антеннами, которые были направлены в разных направлениях. Например, первая развернутая система, Chain Home, использовала две прямые антенны под прямым углом для приема, каждая на отдельном дисплее. Максимальный возврат будет обнаружен с антенной под прямым углом к ​​цели, а минимальный — с антенной, направленной прямо на нее (концом). Оператор мог определить направление на цель, вращая антенну так, чтобы один дисплей показывал максимум, а другой — минимум. Одним из серьезных ограничений этого типа решения является то, что трансляция отправляется во всех направлениях, поэтому количество энергии в исследуемом направлении составляет малую часть переданной. Чтобы получить разумное количество мощности на «цели», передающая антенна также должна быть направленной.

Параболический отражатель

Антенна обзорного радара

Более современные системы используют управляемую параболическую «тарелку» для создания плотного луча вещания, обычно используя ту же тарелку, что и приемник. Такие системы часто объединяют две частоты радара в одной антенне, чтобы обеспечить автоматическое управление или блокировку радара .

Параболические отражатели могут быть как симметричными параболами, так и испорченными параболами: Симметричные параболические антенны создают узкий «карандашный» луч в измерениях X и Y и, следовательно, имеют более высокий коэффициент усиления. Импульсно-доплеровский метеорологический радар NEXRAD использует симметричную антенну для выполнения детального объемного сканирования атмосферы. Испорченные параболические антенны создают узкий луч в одном измерении и относительно широкий луч в другом. Эта функция полезна, если обнаружение цели в широком диапазоне углов важнее, чем местоположение цели в трех измерениях. Большинство 2D-обзорных радаров используют испорченную параболическую антенну с узкой азимутальной шириной луча и широкой вертикальной шириной луча. Такая конфигурация луча позволяет оператору радара обнаруживать самолет по определенному азимуту, но на неопределенной высоте. Напротив, так называемые «ноддерные» радиолокаторы определения высоты используют антенну с узкой вертикальной шириной луча и широкой азимутальной шириной луча для обнаружения самолета на определенной высоте, но с низкой азимутальной точностью.

Типы сканирования

• Первичное сканирование: метод сканирования, при котором основная антенна перемещается для создания сканирующего луча, примерами служат круговое сканирование, секторное сканирование и т. д.
• Вторичное сканирование: метод сканирования, при котором облучатель антенны перемещается для создания сканирующего луча, примерами служат коническое сканирование, однонаправленное секторное сканирование, переключение лепестков и т. д.
• Сканирование Палмера: Метод сканирования, который создает сканирующий луч путем перемещения основной антенны и ее облучателя. Сканирование Палмера представляет собой комбинацию первичного сканирования и вторичного сканирования.
• Коническое сканирование : луч радара вращается по небольшому кругу вокруг оси «прицеливания», которая направлена ​​на цель.

Щелевой волновод

Щелевая волноводная антенна

Применяемый аналогично параболическому отражателю, щелевой волновод перемещается механически для сканирования и особенно подходит для систем сканирования поверхности без отслеживания, где вертикальная диаграмма направленности может оставаться постоянной. Благодаря его более низкой стоимости и меньшему воздействию ветра, радары наблюдения за судами, поверхностью аэропортов и портов теперь используют этот подход вместо параболической антенны.

Фазированная решетка

Фазированная решетка : не все антенны радаров должны вращаться для сканирования неба.

Другой метод управления используется в радаре с фазированной решеткой .

Фазированные антенные решетки состоят из равномерно расположенных одинаковых антенных элементов, таких как антенны или ряды щелевых волноводов. Каждый элемент антенны или группа элементов антенны включает в себя дискретный сдвиг фазы, который создает градиент фазы по всей решетке. Например, элементы решетки, создающие сдвиг фазы на 5 градусов для каждой длины волны по всей поверхности решетки, создадут луч, направленный на 5 градусов от центральной линии, перпендикулярной поверхности решетки. Сигналы, проходящие вдоль этого луча, будут усилены. Сигналы, смещенные относительно этого луча, будут подавлены. Величина усиления — это усиление антенны . Величина подавления — это подавление боковых лепестков. ^[52]

Фазированные антенные решетки использовались с самых первых лет радаров во время Второй мировой войны ( радар Mammut ), но ограничения электронного устройства привели к низкой производительности. Фазированные антенные решетки изначально использовались для противоракетной обороны (см., например, программу Safeguard ). Они являются сердцем корабельной боевой системы Aegis и ракетной системы Patriot . Огромная избыточность, связанная с наличием большого количества элементов решетки, повышает надежность за счет постепенного ухудшения производительности, которое происходит при отказе отдельных фазовых элементов. В меньшей степени фазированные антенные решетки использовались для наблюдения за погодой . По состоянию на 2017 год NOAA планирует внедрить национальную сеть многофункциональных фазированных антенных решеток по всей территории Соединенных Штатов в течение 10 лет для метеорологических исследований и мониторинга полетов. ^[53]

Фазированные антенные решетки могут быть изготовлены в соответствии с определенными формами, например, ракетами, машинами поддержки пехоты, кораблями и самолетами.

Поскольку цены на электронику упали, фазированные антенные радары стали более распространенными. Почти все современные военные радарные системы основаны на фазированных решетках, где небольшая дополнительная стоимость компенсируется повышенной надежностью системы без подвижных частей. Традиционные конструкции с подвижными антеннами по-прежнему широко используются в ролях, где стоимость является существенным фактором, например, в системах наблюдения за воздушным движением и подобных системах.

Фазированные антенные решетки ценятся для использования в самолетах, поскольку они могут отслеживать несколько целей. Первым самолетом, использовавшим фазированную антенную решетку, был B-1B Lancer . Первым истребителем, использовавшим фазированную антенную решетку, был Микоян МиГ-31 . Пассивная антенная решетка с электронным сканированием SBI-16 Zaslon на МиГ-31М считалась самой мощной в мире антенной решеткой истребителя ^{[ требуется ссылка ]} до тех пор, пока на Lockheed Martin F-22 Raptor не была установлена ​​активная антенная решетка AN/APG-77 .

Методы фазированной интерферометрии или синтеза апертуры , использующие массив отдельных тарелок, которые сфазированы в одну эффективную апертуру, нетипичны для радиолокационных приложений, хотя они широко используются в радиоастрономии . Из-за проклятия разреженной решетки такие многоапертурные решетки при использовании в передатчиках приводят к узким лучам за счет снижения общей мощности, передаваемой на цель. В принципе, такие методы могли бы повысить пространственное разрешение, но более низкая мощность означает, что это, как правило, неэффективно.

С другой стороны, синтез апертуры путем постобработки данных о движении от одного движущегося источника широко используется в космических и бортовых радиолокационных системах .

Диапазоны частот

Антенны, как правило, должны быть размером, близким к длине волны рабочей частоты, обычно в пределах порядка величины . Это дает сильный стимул использовать более короткие длины волн, поскольку это приведет к меньшим антеннам. Более короткие длины волн также приводят к более высокому разрешению из-за дифракции, что означает, что отражатель формы, видимый на большинстве радаров, также может быть уменьшен для любой желаемой ширины луча.

Против перехода на меньшие длины волн есть ряд практических проблем. Во-первых, электроника, необходимая для создания мощных очень коротких длин волн, как правило, была более сложной и дорогой, чем электроника, необходимая для более длинных волн, или вообще не существовала. Другая проблема заключается в том, что эффективная апертура уравнения радара означает, что для любого заданного размера антенны (или отражателя) будет более эффективна на более длинных волнах. Кроме того, более короткие длины волн могут взаимодействовать с молекулами или каплями дождя в воздухе, рассеивая сигнал. Очень длинные длины волн также имеют дополнительные дифракционные эффекты, которые делают их подходящими для загоризонтных радаров . По этой причине широкий спектр длин волн используется в разных ролях.

Традиционные названия диапазонов возникли как кодовые названия во время Второй мировой войны и до сих пор используются военными и авиацией по всему миру. Они были приняты в Соединенных Штатах Институтом инженеров по электротехнике и электронике , а на международном уровне Международным союзом электросвязи . В большинстве стран существуют дополнительные правила, контролирующие, какие части каждого диапазона доступны для гражданского или военного использования.

Другие пользователи радиочастотного спектра, такие как предприятия вещательной отрасли и отрасли радиоэлектронного противодействия , заменили традиционные военные обозначения своими собственными системами.

Модуляторы

Модуляторы обеспечивают форму волны радиочастотного импульса. Существуют две различные конструкции радиолокационных модуляторов:

• Высоковольтный переключатель для некогерентных силовых генераторов с ключом ^[54] Эти модуляторы состоят из генератора импульсов высокого напряжения, сформированного из источника высокого напряжения, сети формирования импульсов и высоковольтного переключателя, такого как тиратрон . Они генерируют короткие импульсы мощности для питания, например, магнетрона , особого типа вакуумной трубки, которая преобразует постоянный ток (обычно импульсный) в микроволны. Эта технология известна как импульсная мощность . Таким образом, передаваемый импульс радиочастотного излучения сохраняется в определенной и обычно очень короткой длительности.
• Гибридные смесители ^[55] , питаемые генератором формы волны и возбудителем для сложной, но когерентной формы волны. Эта форма волны может быть сгенерирована входными сигналами малой мощности/низкого напряжения. В этом случае передатчик радара должен быть усилителем мощности, например, клистроном или твердотельным передатчиком. Таким образом, передаваемый импульс модулируется внутри импульса, а приемник радара должен использовать методы сжатия импульса .

Охлаждающая жидкость

Когерентные микроволновые усилители, работающие с выходной мощностью свыше 1000 Вт, такие как лампы бегущей волны и клистроны , требуют жидкого охладителя. Электронный луч должен содержать в 5–10 раз больше мощности, чем выходной микроволновый луч, что может производить достаточно тепла для генерации плазмы. Эта плазма течет от коллектора к катоду. Та же самая магнитная фокусировка, которая направляет электронный луч, заставляет плазму направлять электронный луч, но течь в противоположном направлении. Это вводит модуляцию FM, которая ухудшает доплеровские характеристики. Чтобы предотвратить это, требуется жидкий охладитель с минимальным давлением и скоростью потока, и деионизированная вода обычно используется в большинстве мощных поверхностных радиолокационных систем, которые используют доплеровскую обработку. ^[56]

Куланол ( силикатный эфир ) использовался в нескольких военных радарах в 1970-х годах. Однако он гигроскопичен , что приводит к гидролизу и образованию легковоспламеняющегося спирта. Потеря самолета ВМС США в 1978 году была приписана пожару силикатного эфира. ^[57] Куланол также дорог и токсичен. ВМС США учредили программу под названием « Предотвращение загрязнения» (P2) для устранения или уменьшения объема и токсичности отходов, выбросов в атмосферу и сбросов сточных вод. Из-за этого Куланол сегодня используется реже.

Правила

Радар (также: РАДАР ) определяется статьей 1.100 Регламента радиосвязи Международного союза электросвязи (МСЭ ) как: ^[58]

Система радиоопределения , основанная на сравнении опорных сигналов с радиосигналами, отраженными или ретранслированными из определяемой позиции. Каждая система радиоопределения должна быть классифицирована по службе радиосвязи , в которой она работает постоянно или временно. Типичными применениями радаров являются первичный радар и вторичный радар , они могут работать в радиолокационной службе или радиолокационно-спутниковой службе .

Конфигурации

Радары различаются по конфигурации излучателя, приемника, антенны, длине волны, стратегиям сканирования и т. д.

• Бистатический радар
• Радар непрерывного излучения
• Доплеровский радар
• FM-непрерывный радар
• Моноимпульсный радар
• Пассивный радар
• Плоский радар с антенной решеткой
• Импульсный допплер
• Радиолокатор с синтезированной апертурой
  • Радиолокатор с синтетически утонченной апертурой
• Загоризонтный радар с передатчиком Chirp

Смотрите также

• Портал электроники
• Географический портал

• Радар слежения за рельефом местности
• Радиолокационная съемка
• Радиолокационная навигация
• Закон обратных квадратов
• Волновой радар
• Характеристики радиолокационного сигнала
• Импульсный доплеровский радар
• Зондирование с помощью миллиметровых волн
• Сокращения и аббревиатуры в авионике

Определения

• Моноимпульсный метод сравнения амплитуд
• Постоянный уровень ложных тревог
• Контроль времени чувствительности

Приложение

• Неконтактный взрыватель

Аппаратное обеспечение

• Резонаторный магнетрон
• Усилитель с перекрестными полями
• Арсенид галлия
• Клистрон
• Технология Omnivue
• Подробности радиолокационной техники
• Радарная вышка
• Радио
• Лампа бегущей волны

Похожие методы обнаружения и определения дальности

• Акустическое расположение
• Лидар
• ЛОРАН
• Сонар

Исторические радары

• Список радаров
• Chain Home и Chain Home Low
• Вюрцбургский радар
• радар Хохентвиль
• радар H2S
• РЛС SCR-270

Примечания и ссылки

1. ITU (2020). "Глава I – Терминология и технические характеристики" (PDF) . Регламент радиосвязи. Международный союз электросвязи (МСЭ) . Получено 24 марта 2024 г. .
2. Бюро переводов (2013). «Определение радара». Министерство общественных работ и государственных служб Канады. Архивировано из оригинала 4 января 2014 года . Получено 8 ноября 2013 года .
3. Словарь научных и технических терминов McGraw-Hill / Дэниел Н. Лапедес, главный редактор. Лапедес, Дэниел Н. Нью-Йорк; Монреаль: McGraw-Hill, 1976. [xv], 1634, A26 стр.
4. "Радиообнаружение и определение дальности". Nature . 152 (3857): 391–392. 2 октября 1943 г. Bibcode : 1943Natur.152..391.. doi : 10.1038/152391b0 .
5. "Remote Sensing Core Curriculum: Radio Detection and Ranging (RADAR)". Университет Миннесоты . Архивировано из оригинала 2 июня 2021 г. Получено 31 мая 2021 г.
6. Duda, Jeffrey D. "History of Radar Meteorology" (PDF) . Архивировано из оригинала 2 марта 2023 г. . Получено 2 марта 2023 г. Примечание: слово radar на самом деле является аббревиатурой, которая расшифровывается как RAdio Detection and Ranging. Оно было официально введено в обиход лейтенант-коммандерами ВМС США Сэмюэлем М. Такером и Ф. Р. Фуртом в ноябре 1940 г.{{cite web}}: CS1 maint: бот: исходный статус URL неизвестен ( ссылка )
7. Фахрул Рази Ахмад, Закуан и др. (2018). «Оценка производительности интегрированной архитектуры радара для обнаружения многотипных фронтальных объектов для автономного транспортного средства». Международная конференция IEEE по автоматическому управлению и интеллектуальным системам (I2CACIS) 2018 года . Получено 9 января 2019 года .
8. Костенко, А.А., Носич А.И. и Тищенко И.А., «Предыстория радаров, советская сторона», Труды Международного симпозиума IEEE APS 2001, т. 4. стр. 44, 2003
9. "Кристиан Хюльсмейер, изобретатель". radarworld.org .
10. Патент DE165546; Verfahren, um Metallische Gegenstände mittels elektrischer Wellen einem Beobachter zu Melden.
11. Verfahren zur Bestimmung der Entfernung von Metallischen Gegenständen (Schiffen o. dgl.), deren Gegenwart durch das Verfahren nach Patent 16556 festgestellt wird.
12. GB 13170 Телемобилоскоп ^{[ мертвая ссылка ]} 
13. "gdr_zeichnungpatent.jpg". Архивировано из оригинала 24 февраля 2015 г. Получено 24 февраля 2015 г.
14. «Вызывая волнение: Роберт Уотсон-Уотт, пионер радаров». BBC. 16 февраля 2017 г.
15. "Robert Wattson-Watt". Программа Lemelson-MIT . Получено 1 декабря 2023 г.
16. Хайленд, Л.А., А.Х. Тейлор и Л.С. Янг; «Система обнаружения объектов по радио», патент США № 1981884, выданный 27 ноября 1934 г.
17. Хоуэт, Линвуд С. (1963). "Гл. XXXVIII Радар". История связи и электроники в ВМС США . Вашингтон.
18. Коулз, Дж. Ф. (1995). Происхождение и развитие радаров в Королевском флоте, 1935–45 с особым акцентом на дециметровое артиллерийское оборудование . Springer. стр. 5–66. ISBN 978-1-349-13457-1.
19. Бутемент, У. А. С. и П. Е. Поллард; «Береговые оборонительные устройства», Книга изобретений Королевского инженерного совета , январь 1931 г.
20. Swords, SS; техн. История зарождения радара , Peter Peregrinus, Ltd, 1986, стр. 71–74
21. "Радиоволны предупреждают лайнер о препятствиях на пути". Popular Mechanics . Hearst Magazines. Декабрь 1935. С. 844.
22. Фредерик Зейтц, Норман Г. Эйнспрух, Электронный джинн: запутанная история кремния – 1998 – стр. 104
23. Джон Эриксон. Радиолокация и проблема противовоздушной обороны: проектирование и разработка советских радаров. Science Studies , т. 2, № 3 (июль 1972 г.), стр. 241–263
24. "История радаров, от радиодетекторов самолетов до бортовых радаров". kret.com . 17 февраля 2015 г. Архивировано из оригинала 20 июня 2015 г. Получено 28 апреля 2015 г.
25. Пейдж, Роберт Моррис, Происхождение радара , Doubleday Anchor, Нью-Йорк, 1962, стр. 66.
26. "Таинственный луч находит 'Врага'". Popular Science . Bonnier Corporation. Октябрь 1935. С. 29.
27. Алан Дауэр Блюмлейн (2002). "История разработки RADAR". Архивировано из оригинала 10 июля 2011 года . Получено 6 мая 2011 года .
28. "Nouveau système de repérage d'obstacles et ses applications" [Новая система обнаружения препятствий и ее применение]. BREVET D'INVENTION (на французском языке). 20 июля 1934 г. Архивировано из оригинала 16 января 2009 г. – через radar-france.fr.
29. "Британец первым запатентовал радар". Медиацентр (пресс-релиз). Патентное ведомство. 10 сентября 2001 г. Архивировано из оригинала 19 июля 2006 г.
30. GB 593017 Усовершенствования в беспроводных системах или связанные с ними 
31. Анджела Хайнд (5 февраля 2007 г.). «Портфель, который изменил мир». BBC News . Получено 16 августа 2007 г. Он не только изменил ход войны, позволив нам разработать бортовые радиолокационные системы, но и остается ключевой частью технологии, которая лежит в основе вашей микроволновой печи сегодня. Изобретение резонаторного магнетрона изменило мир.
32. Харфорд, Тим (9 октября 2017 г.). «Как поиски „луча смерти“ привели к радару». BBC World Service . Получено 9 октября 2017 г. . Но к 1940 году именно британцы совершили впечатляющий прорыв: резонансный магнетрон, радиолокационный передатчик, гораздо более мощный, чем его предшественники... Магнетрон ошеломил американцев. Их исследования отставали от темпа на годы.
33. "Ночные стражи небес". Popular Science . Bonnier Corporation. Декабрь 1941. С. 56.
34. "Странные лодки спасают британских инженеров". Popular Mechanics . Hearst Magazines. Сентябрь 1941 г. стр. 26.
35. "Малоизвестный шотландский герой Второй мировой войны, который помог победить Люфтваффе, изобретя радар, будет увековечен в фильме". Daily Record . 16 февраля 2017 г.
36. Goebel, Greg (1 января 2007 г.). "The Wizard War: WW2 & The Origins of Radar" . Получено 24 марта 2007 г.
37. Клайн, Аарон. «AIS против радара: варианты отслеживания судов». portvision.com . Архивировано из оригинала 2 февраля 2019 г. Получено 1 февраля 2019 г.
38. Куэйн, Джон (26 сентября 2019 г.). «Эти высокотехнологичные датчики могут стать ключом к автономным автомобилям». The New York Times . Получено 5 июня 2020 г.
39. ""AWACS: глаза НАТО в небе"" (PDF) . НАТО . 2007.
40. "Терма". 8 апреля 2019 г.
41. "Stopped Vehicle Detection (SVD) Comparison with Automotive Radar" (PDF) . Ogier Electronics . Архивировано (PDF) из оригинала 9 июня 2024 г.
42. "Технология, стоящая за S+". Sleep.mysplus.com . Архивировано из оригинала 27 августа 2016 года . Получено 29 октября 2017 года .
43. "Project Soli". Atap.google.com . Получено 29 октября 2017 г. .
44. Стимсон, Джордж (1998). Введение в бортовой радар . SciTech Publishing Inc. стр. 98. ISBN 978-1-891121-01-2.
45. М. Кастелаз. «Исследование: эффект Доплера». Pisgah Astronomical Research Institute.
46. Riddolls, Ryan J (декабрь 2006 г.). Канадская перспектива высокочастотного загоризонтного радара (PDF) (технический отчет). Оттава, Онтарио, Канада: Defense Research and Development Canada . стр. 38. DRDC Ottawa TM 2006-285 . Получено 2 декабря 2023 г.
47. Элкинс, Т.Дж. (март 1980 г.). Модель высокочастотных помех от полярных сияний радара (PDF) (технический отчет). Технические отчеты RADC. Том 1980. Рим, Нью-Йорк: Rome Air Development Center . стр. 9. RADC-TR-80-122 . Получено 2 декабря 2023 г.
48. Штрассер, Нэнси С. (декабрь 1980 г.). Исследование радиоэлектронного противодействия отскоку от поверхности (PDF) (диссертация). Авиабаза Райт-Паттерсон, Дейтон, Огайо: Технологический институт ВВС . стр. 1–104 . Получено 2 декабря 2023 г.
49. "Ground Surveillance Radars and Military Intelligence" (PDF) . Syracuse Research Corporation; Массачусетский технологический институт. Архивировано из оригинала (PDF) 22 сентября 2010 г.
50. "AN/PPS-5 Ground Surveillance Radar". 29 декабря 2009 г. Архивировано из оригинала 30 октября 2021 г. – через YouTube; канал jaglavaksoldier.
51. "Основы радиолокационного слежения". Институт прикладных технологий. Архивировано из оригинала 24 августа 2011 г.
52. "Подавление боковых лепестков". MIT. Архивировано из оригинала 31 марта 2012 года . Получено 11 сентября 2012 года .
53. Национальная лаборатория сильных штормов . "Проект многофункционального фазированного радара (MPAR)". NOAA . Получено 8 февраля 2017 г.
54. "Модулятор радара". radartutorial.eu .
55. "Полностью когерентный радар". radartutorial.eu .
56. JL де Сеговия. «Физика дегазации» (PDF) . Мадрид, Испания: Институт прикладной физики, CETEF «Л. Торрес Кеведо», CSIC . Проверено 12 августа 2012 г.
57. Stropki, Michael A. (1992). "Polyalphaolefins: A New Improved Cost Effective Aircraft Radar Coolant" (PDF) . Мельбурн, Австралия: Лаборатория аэронавигационных исследований, Организация оборонной науки и технологий, Министерство обороны. Архивировано из оригинала (PDF) 5 июня 2011 г. . Получено 18 марта 2010 г. .
58. Регламент радиосвязи МСЭ, Раздел IV. Радиостанции и системы – Статья 1.100, определение: радар / РАДАР

Библиография

Ссылки

• Барретт, Дик, " Все, что вы когда-либо хотели знать о радарах британской ПВО ". The Radar Pages. (История и подробности о различных британских радарных системах)
• Будери, « История телефона: история радара ». Privateline.com. (Рассказ о перевозке первого в мире мощного резонаторного магнетрона из Великобритании в США во время Второй мировой войны.)
• Ekco Radar WW2 Shadow Factory Архивировано 12 декабря 2005 г. на Wayback Machine Секретная разработка британского радара.
• ES310 «Введение в военно-морское вооружение». (Раздел «Основы радиолокации»)
• Холлманн, Мартин, « Семейное древо радаров ». Radar World.
• Пенли, Билл и Джонатан Пенли, « Ранняя история радаров — введение ». 2002.
• Pub 1310 Radar Navigation and Maneuvering Board Manual , Национальное агентство по картографии и визуализации, Бетесда, Мэриленд, 2001 г. (Публикация правительства США «...предназначенная в первую очередь для использования в качестве учебного пособия в навигационных школах, а также для персонала военно-морского и торгового флота»).
• Уэсли Стаут, 1946 «Радар – Великий детектив». Архивировано 28 июля 2020 г. на Wayback Machine. Ранняя разработка и производство Chrysler Corp. во время Второй мировой войны.
• Свордс, Шон С., «Техническая история зарождения радаров», IEE History of Technology Series , том 6, Лондон: Peter Peregrinus, 1986

Общий

• Рег Батт (1991). Радарная армия: победа в войне эфира . Р. Хейл. ISBN 978-0-7090-4508-3.
• EG Bowen (1 января 1998 г.). Radar Days . Taylor & Francis. ISBN 978-0-7503-0586-0.
• Майкл Брэгг (1 мая 2002 г.). RDF1: Определение местонахождения самолетов по радиометодам 1935–1945 гг . Twayne Publishers. ISBN 978-0-9531544-0-1.
• Луис Браун (1999). История радаров Второй мировой войны: технические и военные императивы . Тейлор и Фрэнсис. ISBN 978-0-7503-0659-1.
• Роберт Будери (1996). Изобретение, изменившее мир: как небольшая группа пионеров радаров выиграла Вторую мировую войну и начала технологическую революцию . Simon & Schuster. ISBN 978-0-684-81021-8.
• Берч, Дэвид Ф., Радар для моряков , McGraw Hill, 2005, ISBN 978-0-07-139867-1 . 
• Ян Гулт (2011). Секретное местоположение: свидетель рождения радара и его послевоенного влияния . History Press. ISBN 978-0-7524-5776-5.
• Питер С. Холл (март 1991 г.). Радар . Potomac Books Inc. ISBN 978-0-08-037711-7.
• Дерек Хаус; Naval Radar Trust (февраль 1993 г.). Радар на море: Королевский флот во Второй мировой войне . Naval Institute Press. ISBN 978-1-55750-704-4.
• Р. В. Джонс (август 1998). Самая секретная война . Wordsworth Editions Ltd. ISBN 978-1-85326-699-7.
• Кайзер, Джеральд, Глава 10 в «Доступном руководстве по вейвлетам», Биркхаузер, Бостон, 1994.
• Колин Лэтэм; Энн Стоббс (январь 1997). Радар: Чудо военного времени . Sutton Pub Ltd. ISBN 978-0-7509-1643-1.
• Франсуа Ле Шевалье (2002). Принципы обработки сигналов радаров и сонара . Artech House Publishers. ISBN 978-1-58053-338-6.
• Дэвид Притчард (август 1989). Радарная война: новаторское достижение Германии 1904-45 . Harpercollins. ISBN 978-1-85260-246-8.
• Merrill Ivan Skolnik (1 декабря 1980 г.). Введение в радиолокационные системы . McGraw-Hill. ISBN 978-0-07-066572-9.
• Merrill Ivan Skolnik (1990). Справочник по радарам . McGraw-Hill Professional. ISBN 978-0-07-057913-2.
• Джордж В. Стимсон (1998). Введение в бортовой радар . SciTech Publishing. ISBN 978-1-891121-01-2.
• Younghusband, Eileen., Необычная жизнь. Как меняющиеся времена привнесли исторические события в мою жизнь , Cardiff Centre for Lifelong Learning, Cardiff, 2009., ISBN 978-0-9561156-9-0 (Страницы 36–67 содержат опыт радарного плоттера WAAF во время Второй мировой войны.) 
• Younghusband, Eileen. One Woman's War . Кардифф. Candy Jar Books. 2011. ISBN 978-0-9566826-2-8 
• Дэвид Циммерман (февраль 2001 г.). Щит Британии: радар и поражение Люфтваффе . Sutton Pub Ltd. ISBN 978-0-7509-1799-5.

Техническое чтение

• М. И. Скольник, ред. (1970). Справочник по радарам (PDF) . McGraw-Hill. ISBN 0-07-057913-X.
• Надав Леванон; Эли Мозесон (2004). Сигналы радара . Джон Вили и сыновья, Inc. ISBN 9780471473787.
• Хао Хэ; Цзянь Ли ; Петре Стойка (2012). Проектирование формы волны для активных сенсорных систем: вычислительный подход. Cambridge University Press. ISBN 978-1-107-01969-0.
• Соломон В. Голомб; Гуан Гун (2005). Проектирование сигнала для хорошей корреляции: для беспроводной связи, криптографии и радаров. Cambridge University Press. ISBN 978-0521821049.
• М. Солтаналян (2014). Проектирование сигналов для активного зондирования и связи. Elanders Sverige AB. ISBN 978-91-554-9017-1. {{cite book}}: |work=проигнорировано ( помощь )
• Фульвио Джини; Антонио Де Майо; Ли Паттон, ред. (2012). Waveform design and diversibility for advanced radar systems . Лондон: Институт инженерии и технологий. ISBN 978-1849192651.
• Э. Фишлер; А. Хаймович; Р. Блюм; Д. Чижик; Л. Чимини; Р. Валенсуэла (2004). MIMO-радар: идея, время которой пришло . Конференция IEEE по радиолокации.
• Марк Р. Белл (1993). «Теория информации и проектирование формы сигнала радара». Труды IEEE по теории информации . 39 (5): 1578–1597. doi :10.1109/18.259642.
• Роберт Калдербэнк; С. Ховард; Билл Моран (2009). «Разнообразие форм волн в обработке радиолокационных сигналов». Журнал обработки сигналов IEEE . 26 (1): 32–41. Bibcode : 2009ISPM...26...32C. doi : 10.1109/MSP.2008.930414. S2CID  16437755.
• Марк А. Ричардс; Джеймс А. Шир; Уильям А. Холм (2010). Принципы современного радара: основные принципы . SciTech Publishing. ISBN 978-1891121-52-4.

Внешние ссылки

• Видеокурс Массачусетского технологического института: Введение в радиолокационные системы. Набор из 10 видеолекций, разработанных в лаборатории Линкольна для развития понимания радиолокационных систем и технологий.
• Комплект обучающих видеороликов, созданных для сотрудников служб управления воздушным движением (УВД).
• Глоссарий радиолокационной терминологии