تحديد الموقع الراديوي هو ... التعريف، والأنواع، ومبدأ العمل. محطة الرادار

الرادار هو مجموعة من الأساليب العلمية والوسائل التقنية المستخدمة لتحديد إحداثيات وخصائص الكائن من خلال موجات الراديو. وكثيرا ما يشار إلى الهدف قيد التحقيق على أنه هدف الرادار (أو مجرد هدف).

مبدأ الرادار

وتسمى المعدات والمرافق التقنية المصممة لأداء مهام الرادار أنظمة الرادار أو الأجهزة (الرادار أو الرادار). وتستند أساسيات الرادار على الظواهر الفيزيائية والخصائص التالية:

• في بيئة انتشار الموجات الراديوية، عندما يجتمع الكائنات مع الخصائص الكهربائية الأخرى، فهي متناثرة عليها. الموجة المنعكسة من الهدف (أو الإشعاع الخاص بها) تسمح لأنظمة الرادار باكتشاف وتحديد الهدف.
• على مسافات كبيرة، ويفترض أن انتشار موجات الراديو تكون مستقيمة، مع سرعة ثابتة في وسيلة معروفة. هذا الافتراض يجعل من الممكن لقياس المدى إلى الهدف والإحداثيات الزاوي (مع خطأ معين).
• واستنادا إلى تأثير دوبلر، تحسب السرعة الشعاعية لنقطة الإشعاع بالنسبة إلى رل من تردد الإشارة المنعكسة المستقبلة.

الخلفية التاريخية

وقد أشارت قدرة الموجات الراديوية إلى التفكير من قبل الفيزيائي الكبير G. هيرتز والمهندس الكهربائي الروسي A.S. بوبوف مرة أخرى في أواخر القرن التاسع عشر. وفقا لبراءة 1904، تم إنشاء الرادار الأول من قبل المهندس الألماني K. هولماير. استخدم الجهاز، الذي أطلق عليه منظار عن بعد، على متن السفن التي عبرت نهر الراين. وفيما يتعلق بتطوير تكنولوجيا الطيران، كان استخدام الرادار واعدة جدا كعنصر من عناصر الدفاع الجوي. وأجريت بحوث في هذا المجال من قبل خبراء بارزين في العديد من بلدان العالم.

في عام 1932، تم وصف المبدأ الرئيسي للرادار في أعماله من قبل بافل كوندراتيفيتش أوشيبكوف، الباحث في معهد لينينغراد الكهربية (ليفي). Б.К. كما انه بالتعاون مع زملائه ب. ك. شيمبل و V.V. وفي صيف عام 1934، ظهر نموذج أولي لتركيب الرادار من قبل تسيمبالين في صيف عام 1934، عندما تم العثور على الهدف على ارتفاع 150 متر مع مسافة 600 م.وكان مزيد من العمل لتحسين مرافق الرادار لزيادة نطاق رادارهم وتحسين دقة تحديد الموقع المستهدف.

أنواع الرادار

طبيعة الإشعاع الكهرومغناطيسي للهدف يسمح لنا أن نتحدث عن عدة أنواع من الرادار:

• ويدرس التحديد الراديوي للموقع السلبي إشعاعاته الخاصة (الحرارية والكهرومغناطيسية وما إلى ذلك)، التي تولد أهدافا (الصواريخ والطائرات والأجسام الفضائية).
• نشط مع استجابة نشطة تتم في حال تم تجهيز الكائن مع جهاز الإرسال الخاص والتفاعل معها يحدث وفقا لخوارزمية "طلب الرد".
• نشط مع استجابة سلبية ينطوي على دراسة الثانوية (المنعكس) إشارة الراديو. ويتكون الرادار في هذه الحالة من مرسل ومستقبل.
• ويمثل التحديد الراديوي للموقع شبه النشط حالة خاصة نشطة، في حالة وجود مستقبل الإشعاع المنعكس خارج الرادار (على سبيل المثال، هو عنصر بناء في صاروخ موجه ذاتيا).

كل نوع له مزاياه الخاصة وعيوبه.

الطرق والمعدات

وتنقسم جميع وسائل الرادار بالطريقة المستخدمة إلى رادارات من الإشعاع المتواصل والنبضي.

وتحتوي الأولى على جهاز إرسال ومستقبل إشعاع يعملان بشكل متزامن ومستمر. على هذا المبدأ، تم إنشاء أول أجهزة الرادار. مثال على هذا النظام يمكن أن يكون بمثابة مقياس الارتفاع الراديوي (أداة الطائرات التي تحدد إزالة طائرة من سطح الأرض) أو رادار معروف لجميع سائقي السيارات لتحديد وضع سرعة السيارة.

وفي الطريقة النبضية، تشع الطاقة الكهرومغناطيسية بنبضات قصيرة لعدة ميكروثانية. وبعد إنشاء الإشارة، لا تعمل المحطة إلا للاستقبال. بعد التقاط وتسجيل موجات الراديو المنعكسة، والرادار ينقل دفعة جديدة وتكرر دورات.

أوضاع تشغيل الرادار

هناك نوعان من أساليب التشغيل الرئيسية لمحطات الرادار والأجهزة. الأول هو مسح الفضاء. ويتم ذلك وفقا لنظام محدد بدقة. في المسح المتسلسل، يمكن لحركة شعاع الرادار أن تكون دائرية، دوامة، مخروطي، قطاعي. على سبيل المثال، يمكن أن تدور صفيف الهوائي ببطء في دائرة (على طول السمت) أثناء مسح الارتفاع في نفس الوقت (يميل صعودا وهبوطا). في المسح المتوازي، يتم تنفيذ المسح من قبل حزمة من شعاع الرادار. ولكل منها جهاز استقبال خاص بها، ويتم معالجة العديد من تيارات المعلومات دفعة واحدة.

ويعني وضع التتبع اتجاهية مستمرة للهوائي إلى الكائن المحدد. لتحويله، وفقا لمسار الهدف تتحرك، وتستخدم أنظمة التتبع الآلي الخاصة.

خوارزمية لتحديد النطاق والاتجاه

وتبلغ سرعة انتشار الموجات الكهرومغناطيسية في الغلاف الجوي 300 ألف كم / ثانية. لذلك، ومعرفة الوقت الذي يقضيه إشارة المرسلة للتغلب على المسافة من المحطة إلى الهدف والظهر، فمن السهل لحساب البعد من الكائن. وللقيام بذلك، من الضروري تسجيل وقت إرسال النبضة بدقة والحظة التي تستقبل فيها الإشارة المنعكسة.

وللحصول على معلومات عن موقع الهدف، يستخدم الرادار الموجه الرادار. ويتم تعريف السمت والارتفاع (زاوية الارتفاع أو الارتفاع) للكائن بواسطة هوائي به حزمة ضيقة. وتستخدم الرادارات الحديثة لهذا الغرض هوائيات الصفيف على مراحل (فارس)، قادرة على وضع حزمة أضيق وتختلف في سرعة دوران عالية. وكقاعدة عامة، عملية مسح الفضاء يحدث مع ما لا يقل عن اثنين من الحزم.

المعايير الأساسية للنظم

من الخصائص التكتيكية والتقنية للمعدات، وكفاءة وجودة المهام التي يتعين حلها يعتمد إلى حد كبير.

إلى المؤشرات التكتيكية محطة الرادار:

• وتقتصر مساحة المشاهدة على الحد الأدنى والحد الأقصى من كشف الهدف، وزاوية السمت المسموح بها وزاوية الارتفاع.
• القرار على المدى والسمت والارتفاع والسرعة (القدرة على تحديد المعلمات من الأهداف القريبة).
• دقة القياس، التي تقاس بوجود أخطاء جسيمة أو منهجية أو عرضية.
• الضوضاء الحصانة والموثوقية.
• درجة الأتمتة من استخراج ومعالجة تيار البيانات المعلومات الواردة.

يتم وضع الخصائص التكتيكية المعينة عند تصميم الأجهزة عن طريق بعض المعايير التقنية، ومن بينها:

• تردد الموجة الحاملة وتشكيل التذبذبات المتولدة؛
• أنماط إشعاع الهوائيات؛
• قوة أجهزة الإرسال والاستقبال؛
• الأبعاد الكلية وكتلة النظام.

على موقع المعركة

الرادار هو أداة عالمية أصبحت واسعة الانتشار في المجال العسكري والعلوم والاقتصاد الوطني. وتوسع مجالات الاستخدام باطراد بسبب تطوير وتحسين المرافق التقنية وتكنولوجيات القياس.

استخدام الرادار في الفرع العسكري يسمح حل المهام الهامة لمراجعة ومراقبة الفضاء، والكشف عن الأهداف الجوية والهواء والماء والمياه. وبدون الرادار، من المستحيل تصور المعدات التي تستخدم لتوفير دعم المعلومات للنظم الملاحية وأنظمة التحكم في إطلاق النار.

الرادار العسكري هو العنصر الأساسي في نظام الإنذار الصاروخي الاستراتيجي والدفاع الصاروخي المتكاملة.

علم الفلك الراديوي

المرسلة من سطح موجات الراديو الأرض ينعكس أيضا من الأشياء في الفضاء القريب والبعيدة، وكذلك من الأهداف القريبة من الأرض. ولا يمكن دراسة العديد من الأجسام الكونية دراسة كاملة إلا باستخدام الأدوات البصرية، ويسمح فقط بتطبيق أساليب الرادار في علم الفلك بالحصول على معلومات غنية عن طبيعتها وبنيتها. لأول مرة الرادار السلبي لاستكشاف القمر تم تطبيقها من قبل علماء الفلك الأمريكية والمجرية في عام 1946. وفي الوقت نفسه تقريبا، تلقت إشارات راديوية من الفضاء الخارجي عن طريق الخطأ.

وفي التلسكوبات الراديوية الحديثة، يكون لهوائي الاستقبال شكل وعاء كروي مقعر كبير (مثل مرآة عاكس ضوئي). كلما كان قطرها أكبر، كلما كانت إشارة الهوائي أكثر ضعفا تكون قادرة على استقبالها. وغالبا ما تعمل المقاريب الراديوية بطريقة معقدة، لا تجمع بين الأجهزة الموجودة بعيدا عن بعضها البعض فحسب، بل تقع أيضا في قارات مختلفة. ومن أهم مهام علم الفلك الراديوي الحديث دراسة النبضات والمجرات ذات النوى النشطة، دراسة الوسط بين النجوم.

التطبيق المدني

وفي مجال الزراعة والحراجة، لا غنى عن أجهزة الرادار في الحصول على معلومات عن توزيع وكثافة كتل الغطاء النباتي، ودراسة هيكل التربة ومعلماتها وأنواعها، والكشف في الوقت المناسب عن بؤر الحرائق. في الجغرافيا والجيولوجيا، يستخدم الرادار لأداء الأعمال الطوبوغرافية والجيومورفولوجية، لتحديد هيكل وتكوين الصخور، والبحث عن الرواسب المعدنية. وفي مجال الهيدرولوجيا وعلم المحيطات، تستخدم أساليب الرادار لرصد حالة الشرايين الرئيسية للمياه في البلد، وغطاء الثلوج والجليد، ورسم خريطة للشاطئ.

الرادار هو مساعد لا غنى عنه لأخصائيي الأرصاد الجوية. سوف يجد الرادار بسهولة حالة الجو على مسافة عشرات الكيلومترات، وتحليل البيانات التي تم الحصول عليها يجمع توقعات للتغيرات في الأحوال الجوية في مكان معين.

آفاق التنمية

وبالنسبة لمحطة الرادار الحديثة، فإن معيار التقييم الرئيسي هو نسبة الكفاءة والجودة. ومن المفهوم أن الكفاءة هي الخصائص التكتيكية والتقنية العامة للمعدات. إن إنشاء محطة رادار مثالية هي مهمة هندسية وعلمية وتقنية معقدة لا يمكن تنفيذها إلا باستخدام أحدث إنجازات الكهروميكانيكا والإلكترونيات وعلوم الكمبيوتر وتكنولوجيا الحاسوب والطاقة.

ووفقا لتوقعات الأخصائيين، في المستقبل القريب ستكون العقد الوظيفية الرئيسية للمحطات ذات التعقيد والغرض المختلفين جدا صفائف مرحلية نشطة الحالة (هوائيات صفيف مرحلية) تحول الإشارات التناظرية إلى إشارات رقمية. سوف تطوير مجمع الكمبيوتر تسمح لأتمتة بالكامل الإدارة والوظائف الأساسية للرادار، وتوفير المستخدم النهائي مع تحليل شامل للمعلومات الواردة.