Радары это: Радар — это… Что такое Радар?

Содержание

Радар — это… Что такое Радар?

Радиолокационная станция (РЛС) или рада́р (англ. radar от Radio Detection and Ranging — радиообнаружение и дальнометрия) — система для обнаружения воздушных, морских и наземных объектов, а также для определения их дальности и геометрических параметров. Использует метод, основанный на излучении радиоволн и регистрации их отражений от объектов. Английский термин-акроним появился в 1941 г., впоследствии в его написании прописные буквы были заменены строчными.

История

В 1887 году немецкий физик Генрих Герц начал эксперименты, в ходе которых он открыл существование электромагнитных волн, предсказанных теорией Джеймса Максвелла. Герц научился генерировать и улавливать электромагнитные радиоволны и обнаружил, что они по-разному поглощаются и отражаются различными материалами.

Одно из первых устройств, предназначенных для радиолокации воздушных объектов продемонстрировал 26 февраля 1935 г. шотландский физик Роберт Ватсон-Ватт, который примерно за год до этого получил первый патент на изобретение подобной системы.

Россия

В Советском Союзе осознание необходимости средств обнаружения авиации, свободных от недостатков звукового и оптического наблюдения, привела к разворачиванию исследований в области радиолокации. Идея, предложенная молодым артиллеристом Павлом Ощепковым получила одобрение высшего командования: наркома обороны СССР К. Е. Ворошилова и его заместителя — М. Н. Тухачевского.

3 января 1934 года в СССР был успешно проведён эксперимент по обнаружению самолёта радиолокационным методом. Самолёт, летящий на высоте 150 метров был обнаружен на дальности 600 метров от радарной установки. Эксперимент был организован представителями Ленинградского Института Электротехники и Центральной Радиолаборатории. В 1934 году маршал Тухачевский в письме правительству СССР написал: «Опыты по обнаружению самолётов с помощью электромагнитного луча подтвердили правильность положенного в основу принципа». Первая опытная установка «Рапид» была опробована в том же же году

[1][2], в 1936 году советская сантиметровая радиолокационная станция «Буря» засекала самолёт с расстояния 10 километров[1][3]. В США первый контракт военных с промышленностью был заключён в 1939 году. В 1946 году американские специалисты — Реймонд и Хачертон, бывший сотрудник посольства США в Москве, написали: «Советские учёные успешно разработали теорию радара за несколько лет до того, как радар был изобретён в Англии».[4]

Классификация радаров

По предназначению радиолокационные станции можно классифицировать следующим образом:

  • РЛС обнаружения;
  • РЛС управления и слежения;
  • Панорамные РЛС;
  • РЛС бокового обзора;
  • Метеорологические РЛС.

По сфере применения различают военные и гражданские РЛС.

По характеру носителя:

  • Наземные РЛС
  • Морские РЛС
  • Бортовые РЛС

По типу действия

  • Первичные или пассивные
  • Вторичные или активные
  • Совмещённые

По диапазону волн:

  • Метровые
  • Сантиметровые
  • Миллиметровые

Устройство и принцип действия Первичного радиолокатора

Первичный (пассивный) радиолокатор, в основном, служит для обнаружения целей, освещая их электромагнитной волной и затем принимая отражения (эхо) этой волны от цели. Поскольку скорость электромагнитных волн постоянна (скорость света), становится возможным определить расстояние до цели, основываясь на измерении времени распространения сигнала.

В основе устройства радиолокационной станции лежат три компонента: передатчик, антенна и приёмник.

Передающее устройство является источником электромагнитного сигнала высокой мощности. Он может представлять из себя мощный импульсный генератор. Для импульсных РЛС сантиметрового диапазона — обычно магнетрон или импульсный генератор работающий по схеме: задающий генератор — мощный усилитель, использующий в качестве генератора чаще всего лампу бегущей волны, а для РЛС метрового диапазона, часто используют — триодную лампу. В зависимости от конструкции, передатчик работает либо в импульсном режиме, формируя повторяющиеся короткие мощные электромагнитные импульсы, либо излучает непрерывный электромагнитный сигнал.

Антенна выполняет фокусировку сигнала приёмника и формирование диаграммы направленности, а также приём отражённого от цели сигнала и передачу этого сигнала в приёмник. В зависимости от реализации приём отражённого сигнала может осуществляться либо той же самой антенной, либо другой, которая иногда может располагаться на значительном расстоянии от передающего устройства. В случае, если передача и приём совмещены в одной антенне, эти два действия выполняются поочерёдно, а чтобы мощный сигнал, просачивающийся от передающего передатчика в приёмник не ослепил приёмник слабого эха, перед приёмником размещают специальное устройство, закрывающее вход приёмника в момент излучения зондирующего сигнала.

Приёмное устройство выполняет усиление и обработку принятого сигнала. В самом простом случае результирующий сигнал подаётся на лучевую трубку (экран), которая показывает изображение, синхронизированное с движением антенны.

Когерентные РЛС

Когерентный метод радиолокации основан на выделении и анализе разности фаз отправленного и отражённого сигналов, которая возникает из-за эффекта Доплера, когда сигнал отражается от движущегося объекта. При этом передающее устройство может работать как непрерывно, так и в импульсном режиме. Основным преимуществом данного метода является то, что он «позволяет наблюдать только движущиеся объекты, а это исключает помехи от неподвижных предметов, расположенных между приёмной аппаратурой и целью или за ней.»[5]

Импульсные РЛС

Принцип действия импульсного радара

Принцип определения расстояния до объекта с помощью импульсного радара

Современные радары сопровождения построены как импульсные радары. Импульсный радар передаёт только в течение очень краткого времени, короткий импульс обычно приблизительно микросекунда в продолжительности, после чего он слушает эхо, в то время как импульс распространяется.

Поскольку импульс уходит далеко от радара с постоянной скоростью, время прошедшее с момента, когда импульс посылали, ко времени когда эхо получено, — ясная мера прямого расстояния до цели. Следующий импульс можно послать только через некоторое время, а именно после того как импульс придёт обратно, это зависит от дальности обнаружения радара (данным мощностью передатчика, усилением антенны и чувствительностью приёмника). Если бы импульс посылали раньше, то эхо предыдущего импульса от отдалённой цели могло бы быть перепутано с эхом второго импульса от близкой цели.

Промежуток времени между импульсами называют интервалом повторения импульса

, обратная к нему величина — важный параметр, который называют частотой повторения импульса (ЧПИ) . Радары низкой частоты дальнего обзора, обычно имеют интервал повторения в несколько сотен импульсов в секунду (или Герц [Гц]). Частота повторения импульсов является одним из отличительных признаков, по которым возможно дистанционное определение модели РЛС.

Устранение пассивных помех

Одной из основных проблем импульсных РЛС является избавление от сигнала, отражающегося от неподвижных объектов: земной поверхности, высоких холмов и т. п. Если к примеру, самолёт находится на фоне высокого холма, отражённый сигнал от этого холма полностью перекроет сигнал от самолёта. Для наземных РЛС эта проблема проявляется при работе с низколетящими объектами. Для бортовых импульсных РЛС она выражается в том, что отражение от земной поверхности затеняет все объекты, лежащие ниже самолёта с радиолокатором.

Методы устранения помех используют, так или иначе, эффект Доплера (частота волны, отражённой от приближающегося объекта, увеличивается, от уходящего объекта — уменьшается).

Самый простой радар, который может обнаружить цель в помехах — радар с селекцией движущихся целей (СДЦ) — импульсный радар, который сравнивает отражения более чем от двух или больше интервалов повторения импульса. Любая цель, которая, движется относительно радара, производит изменение в параметре сигнала (стадия в последовательном СДЦ), тогда как помехи остаются неизменными. Устранение помех происходит путём вычитания отражений из двух последовательных интервалов. На практике устранение помех может быть осуществлено в специальных устройствах — черезпериодных компенсаторах или алгоритмами в программном обеспечении.

СДЦ, работающие с постоянной частотой повторения импульсов, имеют фундаментальную слабость: они являются слепыми к целям со специфическими круговыми скоростями (которые производят изменения фаз точно в 360 градусов), и такие цели не отображаются. Скорость, при которой цель исчезает для радиолокатора, зависит от рабочей частоты станции и от частоты повторения импульсов. Современные СДЦ излучают несколько импульсов с различной частоты повторения — такой, что невидимые скорости в каждой частоте повторения импульсов охвачены другими ЧПИ.

Другой способ избавления от помех реализован в импульсно-доплеровских РЛС, которые используют существенно более сложную обработку чем РЛС с СДЦ.

Важное свойство импульсно-доплеровских РЛС — это когерентность сигнала. Это значит, что посланные сигналы и отражения должны иметь определённую фазовую зависимость.

Импульсно-доплеровские РЛС обычно считаются лучше РЛС с СДЦ при обнаружении низколетящих целей во множественных помехах земли, это — предпочтительная техника, используемая в современном истребителе, для воздушного перехвата/управления огнём, примеры тому AN/APG-63, 65, 66, 67 и 70 радары. В современном доплеровском радаре большинство обработки выполняется отдельным процессором в цифровом виде с помощью цифровых сигнальных процессоров, обычно используя высокопроизводительный алгоритм Быстрое преобразование Фурье для преобразования цифровых данных образцов отражений кое во что более управляемое другими алгоритмами. Цифровые обработчики сигналов очень гибки и используемые алгоритмы могут обычно быстро заменяться другими, заменяя только память (ПЗУ) чипы, таким образом быстро противодействуя техники глушения противника если необходимо.

Устройство и принцип действия Вторичного радиолокатора

Принцип действия вторичного радиолокатора несколько отличается, от принципа Первичной радиолокации. В основе устройства Вторичной радиолокационной станции лежат компоненты: передатчик, антенна, генераторы азимутальных меток, приёмник, сигнальный процессор, индикатор и самолётный ответчик с антенной.

Передатчик. Служит для излучения импульсов запроса в антенну на частоте 1030 МГц

Антенна. Служит для излучения и приёма отражённого сигнала. По стандартам ICAO для вторичной радиолокации, антенна излучает на частоте 1030МГц, и принимает на частоте 1090 МГц.

Генераторы Азимутальных меток. Служат для генерации Азимутальных меток (Azimuth Change Pulse или ACP) и генерации Метки Севера (Azimuth Reference Pulse или ARP). За один оборот антенны РЛС генерируется 4096 малых азимутальных меток(для старых систем), или 16384 Малых азимутальных меток (для новых систем), их ещё называет улучшенные малые азимутальные метки (Improved Azimuth Change pulse или IACP), а также одну метку Севера. Метка севера приходит с генератора азимутальных меток, при таком положении антенны, когда она направлена на Север, а малые азимутальные метки служат для отсчёта угла разворота антенны.

Приёмник. Служит для приёма импульсов на частоте 1090 МГц

Сигнальный процессор. Служит для обработки принятых сигналов

Индикатор Служит для индикации обработанной информации

Самолётный ответчик с антенной Служит для передачи импульсного радиосигнала, содержащего дополнительную информацию, обратно в сторону РЛС при получении радиосигнала запроса.

Принцип Действия Принцип действия вторичного радиолокатора заключается в использовании энергии самолётного ответчика, для определения положения Воздушного судна. РЛС облучает окружающее пространства запросными импульсами на частоте P1 и P3, а также импульсом подавления P2 на частоте 1030 МГц. Воздушные суда оборудованные ответчиками находящиеся в зоне действия луча запроса при получении запросных импульсов, если действует условие P1,P3>P2 отвечают запросившей РЛС, Серией кодированных импульсов на частоте 1090 МГц, в которых содержится дополнительная информация типа Номер борта, Высота и так далее. Ответ самолётного ответчика зависит от режима запроса РЛС, а режим запроса определяется растоянием между запросными импульсами P1 и P3 например в режиме запроса А (mode A), расстояние между запросными импульсами станции P1 и P3 равно 8 микросекунд, и при получении такого запроса ответчик воздушного судна кодирует в импульсах ответа свой номер борта. В режиме запроса C (mode C) расстояние между запросными импульсами станции равно 21 микросекунде и при получении такого запроса ответчик воздушного судна кодирует в импульсах ответа свою высоту. Также РЛС может посылать запрос в смешанном режиме, например Режим А, Режим С, Режим А, Режим С. Азимут Воздушного судна определяется, углом поворота антенны, который в свою очередь определяется путём подсчёта Малых Азимутальных меток. Дальность определяется, по задержке пришедшего ответа Если Воздушное судно не лежит в зоне действия основного луча, а лежит в зоне действия боковых лепестков, или находится сзади антенны, то ответчик Воздушного судна при получении запроса от РЛС, получит на своём входе условие, что импульсы P1,P3<P2, то есть импульс подавления больше импульсов запроса. Учитываю этот фактор ответчик запирается и не отвечает на запрос. Принятый от ответчика сигнал принимается и обрабатывается приёмником РЛС, затем поступает на сигнальный процессор, который проводит обработку сигналов, и выдачу информации конечному потребителю, и или на контрольный индикатор.

Плюсы вторичной РЛС, более высокая точность, дополнительная информация о Воздушном Судне (Номер борта, Высота), а также малое по сравнению с Первичными РЛС излучение.

См. также

Другие страницы

Литература и сноски

  1. 1 2 Поляков В. Т. «Посвящение в радиоэлектронику», М., РиС, ISBN 5-256-00077-2
  2. передатчик был установлен на крыше дома 14 по Красноказарменной улице, Москва, приёмник — в районе посёлка Новогиреево; присутствовали М. Н. Тухачевский, Н.Н.Нагорный, М. В. Шулейкин. Аппаратуру демонстрировал П. К. Ощепков.
  3. Испытания в Евпатории, группа Б. К. Шембеля
  4. http://www.young-science.ru/index.php?option=com_content&task=view&id=215&Itemid=66
  5. Шембель Б. К. У истоков радиолокации в СССР. — Советское радио, 1977, № 5, с. 15-17.

Wikimedia Foundation. 2010.

Радар — это… Что такое Радар?

Радиолокационная станция (РЛС) или рада́р (англ. radar от Radio Detection and Ranging — радиообнаружение и дальнометрия) — система для обнаружения воздушных, морских и наземных объектов, а также для определения их дальности и геометрических параметров. Использует метод, основанный на излучении радиоволн и регистрации их отражений от объектов. Английский термин-акроним появился в 1941 г., впоследствии в его написании прописные буквы были заменены строчными.

История

В 1887 году немецкий физик Генрих Герц начал эксперименты, в ходе которых он открыл существование электромагнитных волн, предсказанных теорией Джеймса Максвелла. Герц научился генерировать и улавливать электромагнитные радиоволны и обнаружил, что они по-разному поглощаются и отражаются различными материалами.

Одно из первых устройств, предназначенных для радиолокации воздушных объектов продемонстрировал 26 февраля 1935 г. шотландский физик Роберт Ватсон-Ватт, который примерно за год до этого получил первый патент на изобретение подобной системы.

Россия

В Советском Союзе осознание необходимости средств обнаружения авиации, свободных от недостатков звукового и оптического наблюдения, привела к разворачиванию исследований в области радиолокации. Идея, предложенная молодым артиллеристом Павлом Ощепковым получила одобрение высшего командования: наркома обороны СССР К. Е. Ворошилова и его заместителя — М. Н. Тухачевского.

3 января 1934 года в СССР был успешно проведён эксперимент по обнаружению самолёта радиолокационным методом. Самолёт, летящий на высоте 150 метров был обнаружен на дальности 600 метров от радарной установки. Эксперимент был организован представителями Ленинградского Института Электротехники и Центральной Радиолаборатории. В 1934 году маршал Тухачевский в письме правительству СССР написал: «Опыты по обнаружению самолётов с помощью электромагнитного луча подтвердили правильность положенного в основу принципа». Первая опытная установка «Рапид» была опробована в том же же году[1][2], в 1936 году советская сантиметровая радиолокационная станция «Буря» засекала самолёт с расстояния 10 километров[1][3]. В США первый контракт военных с промышленностью был заключён в 1939 году. В 1946 году американские специалисты — Реймонд и Хачертон, бывший сотрудник посольства США в Москве, написали: «Советские учёные успешно разработали теорию радара за несколько лет до того, как радар был изобретён в Англии».[4]

Классификация радаров

По предназначению радиолокационные станции можно классифицировать следующим образом:

  • РЛС обнаружения;
  • РЛС управления и слежения;
  • Панорамные РЛС;
  • РЛС бокового обзора;
  • Метеорологические РЛС.

По сфере применения различают военные и гражданские РЛС.

По характеру носителя:

  • Наземные РЛС
  • Морские РЛС
  • Бортовые РЛС

По типу действия

  • Первичные или пассивные
  • Вторичные или активные
  • Совмещённые

По диапазону волн:

  • Метровые
  • Сантиметровые
  • Миллиметровые

Устройство и принцип действия Первичного радиолокатора

Первичный (пассивный) радиолокатор, в основном, служит для обнаружения целей, освещая их электромагнитной волной и затем принимая отражения (эхо) этой волны от цели. Поскольку скорость электромагнитных волн постоянна (скорость света), становится возможным определить расстояние до цели, основываясь на измерении времени распространения сигнала.

В основе устройства радиолокационной станции лежат три компонента: передатчик, антенна и приёмник.

Передающее устройство является источником электромагнитного сигнала высокой мощности. Он может представлять из себя мощный импульсный генератор. Для импульсных РЛС сантиметрового диапазона — обычно магнетрон или импульсный генератор работающий по схеме: задающий генератор — мощный усилитель, использующий в качестве генератора чаще всего лампу бегущей волны, а для РЛС метрового диапазона, часто используют — триодную лампу. В зависимости от конструкции, передатчик работает либо в импульсном режиме, формируя повторяющиеся короткие мощные электромагнитные импульсы, либо излучает непрерывный электромагнитный сигнал.

Антенна выполняет фокусировку сигнала приёмника и формирование диаграммы направленности, а также приём отражённого от цели сигнала и передачу этого сигнала в приёмник. В зависимости от реализации приём отражённого сигнала может осуществляться либо той же самой антенной, либо другой, которая иногда может располагаться на значительном расстоянии от передающего устройства. В случае, если передача и приём совмещены в одной антенне, эти два действия выполняются поочерёдно, а чтобы мощный сигнал, просачивающийся от передающего передатчика в приёмник не ослепил приёмник слабого эха, перед приёмником размещают специальное устройство, закрывающее вход приёмника в момент излучения зондирующего сигнала.

Приёмное устройство выполняет усиление и обработку принятого сигнала. В самом простом случае результирующий сигнал подаётся на лучевую трубку (экран), которая показывает изображение, синхронизированное с движением антенны.

Когерентные РЛС

Когерентный метод радиолокации основан на выделении и анализе разности фаз отправленного и отражённого сигналов, которая возникает из-за эффекта Доплера, когда сигнал отражается от движущегося объекта. При этом передающее устройство может работать как непрерывно, так и в импульсном режиме. Основным преимуществом данного метода является то, что он «позволяет наблюдать только движущиеся объекты, а это исключает помехи от неподвижных предметов, расположенных между приёмной аппаратурой и целью или за ней.»[5]

Импульсные РЛС

Принцип действия импульсного радара

Принцип определения расстояния до объекта с помощью импульсного радара

Современные радары сопровождения построены как импульсные радары. Импульсный радар передаёт только в течение очень краткого времени, короткий импульс обычно приблизительно микросекунда в продолжительности, после чего он слушает эхо, в то время как импульс распространяется.

Поскольку импульс уходит далеко от радара с постоянной скоростью, время прошедшее с момента, когда импульс посылали, ко времени когда эхо получено, — ясная мера прямого расстояния до цели. Следующий импульс можно послать только через некоторое время, а именно после того как импульс придёт обратно, это зависит от дальности обнаружения радара (данным мощностью передатчика, усилением антенны и чувствительностью приёмника). Если бы импульс посылали раньше, то эхо предыдущего импульса от отдалённой цели могло бы быть перепутано с эхом второго импульса от близкой цели.

Промежуток времени между импульсами называют интервалом повторения импульса, обратная к нему величина — важный параметр, который называют частотой повторения импульса (ЧПИ) . Радары низкой частоты дальнего обзора, обычно имеют интервал повторения в несколько сотен импульсов в секунду (или Герц [Гц]). Частота повторения импульсов является одним из отличительных признаков, по которым возможно дистанционное определение модели РЛС.

Устранение пассивных помех

Одной из основных проблем импульсных РЛС является избавление от сигнала, отражающегося от неподвижных объектов: земной поверхности, высоких холмов и т. п. Если к примеру, самолёт находится на фоне высокого холма, отражённый сигнал от этого холма полностью перекроет сигнал от самолёта. Для наземных РЛС эта проблема проявляется при работе с низколетящими объектами. Для бортовых импульсных РЛС она выражается в том, что отражение от земной поверхности затеняет все объекты, лежащие ниже самолёта с радиолокатором.

Методы устранения помех используют, так или иначе, эффект Доплера (частота волны, отражённой от приближающегося объекта, увеличивается, от уходящего объекта — уменьшается).

Самый простой радар, который может обнаружить цель в помехах — радар с селекцией движущихся целей (СДЦ) — импульсный радар, который сравнивает отражения более чем от двух или больше интервалов повторения импульса. Любая цель, которая, движется относительно радара, производит изменение в параметре сигнала (стадия в последовательном СДЦ), тогда как помехи остаются неизменными. Устранение помех происходит путём вычитания отражений из двух последовательных интервалов. На практике устранение помех может быть осуществлено в специальных устройствах — черезпериодных компенсаторах или алгоритмами в программном обеспечении.

СДЦ, работающие с постоянной частотой повторения импульсов, имеют фундаментальную слабость: они являются слепыми к целям со специфическими круговыми скоростями (которые производят изменения фаз точно в 360 градусов), и такие цели не отображаются. Скорость, при которой цель исчезает для радиолокатора, зависит от рабочей частоты станции и от частоты повторения импульсов. Современные СДЦ излучают несколько импульсов с различной частоты повторения — такой, что невидимые скорости в каждой частоте повторения импульсов охвачены другими ЧПИ.

Другой способ избавления от помех реализован в импульсно-доплеровских РЛС, которые используют существенно более сложную обработку чем РЛС с СДЦ.

Важное свойство импульсно-доплеровских РЛС — это когерентность сигнала. Это значит, что посланные сигналы и отражения должны иметь определённую фазовую зависимость.

Импульсно-доплеровские РЛС обычно считаются лучше РЛС с СДЦ при обнаружении низколетящих целей во множественных помехах земли, это — предпочтительная техника, используемая в современном истребителе, для воздушного перехвата/управления огнём, примеры тому AN/APG-63, 65, 66, 67 и 70 радары. В современном доплеровском радаре большинство обработки выполняется отдельным процессором в цифровом виде с помощью цифровых сигнальных процессоров, обычно используя высокопроизводительный алгоритм Быстрое преобразование Фурье для преобразования цифровых данных образцов отражений кое во что более управляемое другими алгоритмами. Цифровые обработчики сигналов очень гибки и используемые алгоритмы могут обычно быстро заменяться другими, заменяя только память (ПЗУ) чипы, таким образом быстро противодействуя техники глушения противника если необходимо.

Устройство и принцип действия Вторичного радиолокатора

Принцип действия вторичного радиолокатора несколько отличается, от принципа Первичной радиолокации. В основе устройства Вторичной радиолокационной станции лежат компоненты: передатчик, антенна, генераторы азимутальных меток, приёмник, сигнальный процессор, индикатор и самолётный ответчик с антенной.

Передатчик. Служит для излучения импульсов запроса в антенну на частоте 1030 МГц

Антенна. Служит для излучения и приёма отражённого сигнала. По стандартам ICAO для вторичной радиолокации, антенна излучает на частоте 1030МГц, и принимает на частоте 1090 МГц.

Генераторы Азимутальных меток. Служат для генерации Азимутальных меток (Azimuth Change Pulse или ACP) и генерации Метки Севера (Azimuth Reference Pulse или ARP). За один оборот антенны РЛС генерируется 4096 малых азимутальных меток(для старых систем), или 16384 Малых азимутальных меток (для новых систем), их ещё называет улучшенные малые азимутальные метки (Improved Azimuth Change pulse или IACP), а также одну метку Севера. Метка севера приходит с генератора азимутальных меток, при таком положении антенны, когда она направлена на Север, а малые азимутальные метки служат для отсчёта угла разворота антенны.

Приёмник. Служит для приёма импульсов на частоте 1090 МГц

Сигнальный процессор. Служит для обработки принятых сигналов

Индикатор Служит для индикации обработанной информации

Самолётный ответчик с антенной Служит для передачи импульсного радиосигнала, содержащего дополнительную информацию, обратно в сторону РЛС при получении радиосигнала запроса.

Принцип Действия Принцип действия вторичного радиолокатора заключается в использовании энергии самолётного ответчика, для определения положения Воздушного судна. РЛС облучает окружающее пространства запросными импульсами на частоте P1 и P3, а также импульсом подавления P2 на частоте 1030 МГц. Воздушные суда оборудованные ответчиками находящиеся в зоне действия луча запроса при получении запросных импульсов, если действует условие P1,P3>P2 отвечают запросившей РЛС, Серией кодированных импульсов на частоте 1090 МГц, в которых содержится дополнительная информация типа Номер борта, Высота и так далее. Ответ самолётного ответчика зависит от режима запроса РЛС, а режим запроса определяется растоянием между запросными импульсами P1 и P3 например в режиме запроса А (mode A), расстояние между запросными импульсами станции P1 и P3 равно 8 микросекунд, и при получении такого запроса ответчик воздушного судна кодирует в импульсах ответа свой номер борта. В режиме запроса C (mode C) расстояние между запросными импульсами станции равно 21 микросекунде и при получении такого запроса ответчик воздушного судна кодирует в импульсах ответа свою высоту. Также РЛС может посылать запрос в смешанном режиме, например Режим А, Режим С, Режим А, Режим С. Азимут Воздушного судна определяется, углом поворота антенны, который в свою очередь определяется путём подсчёта Малых Азимутальных меток. Дальность определяется, по задержке пришедшего ответа Если Воздушное судно не лежит в зоне действия основного луча, а лежит в зоне действия боковых лепестков, или находится сзади антенны, то ответчик Воздушного судна при получении запроса от РЛС, получит на своём входе условие, что импульсы P1,P3<P2, то есть импульс подавления больше импульсов запроса. Учитываю этот фактор ответчик запирается и не отвечает на запрос. Принятый от ответчика сигнал принимается и обрабатывается приёмником РЛС, затем поступает на сигнальный процессор, который проводит обработку сигналов, и выдачу информации конечному потребителю, и или на контрольный индикатор.

Плюсы вторичной РЛС, более высокая точность, дополнительная информация о Воздушном Судне (Номер борта, Высота), а также малое по сравнению с Первичными РЛС излучение.

См. также

Другие страницы

Литература и сноски

  1. 1 2 Поляков В. Т. «Посвящение в радиоэлектронику», М., РиС, ISBN 5-256-00077-2
  2. передатчик был установлен на крыше дома 14 по Красноказарменной улице, Москва, приёмник — в районе посёлка Новогиреево; присутствовали М. Н. Тухачевский, Н.Н.Нагорный, М. В. Шулейкин. Аппаратуру демонстрировал П. К. Ощепков.
  3. Испытания в Евпатории, группа Б. К. Шембеля
  4. http://www.young-science.ru/index.php?option=com_content&task=view&id=215&Itemid=66
  5. Шембель Б. К. У истоков радиолокации в СССР. — Советское радио, 1977, № 5, с. 15-17.

Wikimedia Foundation. 2010.

Радар — это… Что такое Радар?

Радиолокационная станция (РЛС) или рада́р (англ. radar от Radio Detection and Ranging — радиообнаружение и дальнометрия) — система для обнаружения воздушных, морских и наземных объектов, а также для определения их дальности и геометрических параметров. Использует метод, основанный на излучении радиоволн и регистрации их отражений от объектов. Английский термин-акроним появился в 1941 г., впоследствии в его написании прописные буквы были заменены строчными.

История

В 1887 году немецкий физик Генрих Герц начал эксперименты, в ходе которых он открыл существование электромагнитных волн, предсказанных теорией Джеймса Максвелла. Герц научился генерировать и улавливать электромагнитные радиоволны и обнаружил, что они по-разному поглощаются и отражаются различными материалами.

Одно из первых устройств, предназначенных для радиолокации воздушных объектов продемонстрировал 26 февраля 1935 г. шотландский физик Роберт Ватсон-Ватт, который примерно за год до этого получил первый патент на изобретение подобной системы.

Россия

В Советском Союзе осознание необходимости средств обнаружения авиации, свободных от недостатков звукового и оптического наблюдения, привела к разворачиванию исследований в области радиолокации. Идея, предложенная молодым артиллеристом Павлом Ощепковым получила одобрение высшего командования: наркома обороны СССР К. Е. Ворошилова и его заместителя — М. Н. Тухачевского.

3 января 1934 года в СССР был успешно проведён эксперимент по обнаружению самолёта радиолокационным методом. Самолёт, летящий на высоте 150 метров был обнаружен на дальности 600 метров от радарной установки. Эксперимент был организован представителями Ленинградского Института Электротехники и Центральной Радиолаборатории. В 1934 году маршал Тухачевский в письме правительству СССР написал: «Опыты по обнаружению самолётов с помощью электромагнитного луча подтвердили правильность положенного в основу принципа». Первая опытная установка «Рапид» была опробована в том же же году[1][2], в 1936 году советская сантиметровая радиолокационная станция «Буря» засекала самолёт с расстояния 10 километров[1][3]. В США первый контракт военных с промышленностью был заключён в 1939 году. В 1946 году американские специалисты — Реймонд и Хачертон, бывший сотрудник посольства США в Москве, написали: «Советские учёные успешно разработали теорию радара за несколько лет до того, как радар был изобретён в Англии».[4]

Классификация радаров

По предназначению радиолокационные станции можно классифицировать следующим образом:

  • РЛС обнаружения;
  • РЛС управления и слежения;
  • Панорамные РЛС;
  • РЛС бокового обзора;
  • Метеорологические РЛС.

По сфере применения различают военные и гражданские РЛС.

По характеру носителя:

  • Наземные РЛС
  • Морские РЛС
  • Бортовые РЛС

По типу действия

  • Первичные или пассивные
  • Вторичные или активные
  • Совмещённые

По диапазону волн:

  • Метровые
  • Сантиметровые
  • Миллиметровые

Устройство и принцип действия Первичного радиолокатора

Первичный (пассивный) радиолокатор, в основном, служит для обнаружения целей, освещая их электромагнитной волной и затем принимая отражения (эхо) этой волны от цели. Поскольку скорость электромагнитных волн постоянна (скорость света), становится возможным определить расстояние до цели, основываясь на измерении времени распространения сигнала.

В основе устройства радиолокационной станции лежат три компонента: передатчик, антенна и приёмник.

Передающее устройство является источником электромагнитного сигнала высокой мощности. Он может представлять из себя мощный импульсный генератор. Для импульсных РЛС сантиметрового диапазона — обычно магнетрон или импульсный генератор работающий по схеме: задающий генератор — мощный усилитель, использующий в качестве генератора чаще всего лампу бегущей волны, а для РЛС метрового диапазона, часто используют — триодную лампу. В зависимости от конструкции, передатчик работает либо в импульсном режиме, формируя повторяющиеся короткие мощные электромагнитные импульсы, либо излучает непрерывный электромагнитный сигнал.

Антенна выполняет фокусировку сигнала приёмника и формирование диаграммы направленности, а также приём отражённого от цели сигнала и передачу этого сигнала в приёмник. В зависимости от реализации приём отражённого сигнала может осуществляться либо той же самой антенной, либо другой, которая иногда может располагаться на значительном расстоянии от передающего устройства. В случае, если передача и приём совмещены в одной антенне, эти два действия выполняются поочерёдно, а чтобы мощный сигнал, просачивающийся от передающего передатчика в приёмник не ослепил приёмник слабого эха, перед приёмником размещают специальное устройство, закрывающее вход приёмника в момент излучения зондирующего сигнала.

Приёмное устройство выполняет усиление и обработку принятого сигнала. В самом простом случае результирующий сигнал подаётся на лучевую трубку (экран), которая показывает изображение, синхронизированное с движением антенны.

Когерентные РЛС

Когерентный метод радиолокации основан на выделении и анализе разности фаз отправленного и отражённого сигналов, которая возникает из-за эффекта Доплера, когда сигнал отражается от движущегося объекта. При этом передающее устройство может работать как непрерывно, так и в импульсном режиме. Основным преимуществом данного метода является то, что он «позволяет наблюдать только движущиеся объекты, а это исключает помехи от неподвижных предметов, расположенных между приёмной аппаратурой и целью или за ней.»[5]

Импульсные РЛС

Принцип действия импульсного радара

Принцип определения расстояния до объекта с помощью импульсного радара

Современные радары сопровождения построены как импульсные радары. Импульсный радар передаёт только в течение очень краткого времени, короткий импульс обычно приблизительно микросекунда в продолжительности, после чего он слушает эхо, в то время как импульс распространяется.

Поскольку импульс уходит далеко от радара с постоянной скоростью, время прошедшее с момента, когда импульс посылали, ко времени когда эхо получено, — ясная мера прямого расстояния до цели. Следующий импульс можно послать только через некоторое время, а именно после того как импульс придёт обратно, это зависит от дальности обнаружения радара (данным мощностью передатчика, усилением антенны и чувствительностью приёмника). Если бы импульс посылали раньше, то эхо предыдущего импульса от отдалённой цели могло бы быть перепутано с эхом второго импульса от близкой цели.

Промежуток времени между импульсами называют интервалом повторения импульса, обратная к нему величина — важный параметр, который называют частотой повторения импульса (ЧПИ) . Радары низкой частоты дальнего обзора, обычно имеют интервал повторения в несколько сотен импульсов в секунду (или Герц [Гц]). Частота повторения импульсов является одним из отличительных признаков, по которым возможно дистанционное определение модели РЛС.

Устранение пассивных помех

Одной из основных проблем импульсных РЛС является избавление от сигнала, отражающегося от неподвижных объектов: земной поверхности, высоких холмов и т. п. Если к примеру, самолёт находится на фоне высокого холма, отражённый сигнал от этого холма полностью перекроет сигнал от самолёта. Для наземных РЛС эта проблема проявляется при работе с низколетящими объектами. Для бортовых импульсных РЛС она выражается в том, что отражение от земной поверхности затеняет все объекты, лежащие ниже самолёта с радиолокатором.

Методы устранения помех используют, так или иначе, эффект Доплера (частота волны, отражённой от приближающегося объекта, увеличивается, от уходящего объекта — уменьшается).

Самый простой радар, который может обнаружить цель в помехах — радар с селекцией движущихся целей (СДЦ) — импульсный радар, который сравнивает отражения более чем от двух или больше интервалов повторения импульса. Любая цель, которая, движется относительно радара, производит изменение в параметре сигнала (стадия в последовательном СДЦ), тогда как помехи остаются неизменными. Устранение помех происходит путём вычитания отражений из двух последовательных интервалов. На практике устранение помех может быть осуществлено в специальных устройствах — черезпериодных компенсаторах или алгоритмами в программном обеспечении.

СДЦ, работающие с постоянной частотой повторения импульсов, имеют фундаментальную слабость: они являются слепыми к целям со специфическими круговыми скоростями (которые производят изменения фаз точно в 360 градусов), и такие цели не отображаются. Скорость, при которой цель исчезает для радиолокатора, зависит от рабочей частоты станции и от частоты повторения импульсов. Современные СДЦ излучают несколько импульсов с различной частоты повторения — такой, что невидимые скорости в каждой частоте повторения импульсов охвачены другими ЧПИ.

Другой способ избавления от помех реализован в импульсно-доплеровских РЛС, которые используют существенно более сложную обработку чем РЛС с СДЦ.

Важное свойство импульсно-доплеровских РЛС — это когерентность сигнала. Это значит, что посланные сигналы и отражения должны иметь определённую фазовую зависимость.

Импульсно-доплеровские РЛС обычно считаются лучше РЛС с СДЦ при обнаружении низколетящих целей во множественных помехах земли, это — предпочтительная техника, используемая в современном истребителе, для воздушного перехвата/управления огнём, примеры тому AN/APG-63, 65, 66, 67 и 70 радары. В современном доплеровском радаре большинство обработки выполняется отдельным процессором в цифровом виде с помощью цифровых сигнальных процессоров, обычно используя высокопроизводительный алгоритм Быстрое преобразование Фурье для преобразования цифровых данных образцов отражений кое во что более управляемое другими алгоритмами. Цифровые обработчики сигналов очень гибки и используемые алгоритмы могут обычно быстро заменяться другими, заменяя только память (ПЗУ) чипы, таким образом быстро противодействуя техники глушения противника если необходимо.

Устройство и принцип действия Вторичного радиолокатора

Принцип действия вторичного радиолокатора несколько отличается, от принципа Первичной радиолокации. В основе устройства Вторичной радиолокационной станции лежат компоненты: передатчик, антенна, генераторы азимутальных меток, приёмник, сигнальный процессор, индикатор и самолётный ответчик с антенной.

Передатчик. Служит для излучения импульсов запроса в антенну на частоте 1030 МГц

Антенна. Служит для излучения и приёма отражённого сигнала. По стандартам ICAO для вторичной радиолокации, антенна излучает на частоте 1030МГц, и принимает на частоте 1090 МГц.

Генераторы Азимутальных меток. Служат для генерации Азимутальных меток (Azimuth Change Pulse или ACP) и генерации Метки Севера (Azimuth Reference Pulse или ARP). За один оборот антенны РЛС генерируется 4096 малых азимутальных меток(для старых систем), или 16384 Малых азимутальных меток (для новых систем), их ещё называет улучшенные малые азимутальные метки (Improved Azimuth Change pulse или IACP), а также одну метку Севера. Метка севера приходит с генератора азимутальных меток, при таком положении антенны, когда она направлена на Север, а малые азимутальные метки служат для отсчёта угла разворота антенны.

Приёмник. Служит для приёма импульсов на частоте 1090 МГц

Сигнальный процессор. Служит для обработки принятых сигналов

Индикатор Служит для индикации обработанной информации

Самолётный ответчик с антенной Служит для передачи импульсного радиосигнала, содержащего дополнительную информацию, обратно в сторону РЛС при получении радиосигнала запроса.

Принцип Действия Принцип действия вторичного радиолокатора заключается в использовании энергии самолётного ответчика, для определения положения Воздушного судна. РЛС облучает окружающее пространства запросными импульсами на частоте P1 и P3, а также импульсом подавления P2 на частоте 1030 МГц. Воздушные суда оборудованные ответчиками находящиеся в зоне действия луча запроса при получении запросных импульсов, если действует условие P1,P3>P2 отвечают запросившей РЛС, Серией кодированных импульсов на частоте 1090 МГц, в которых содержится дополнительная информация типа Номер борта, Высота и так далее. Ответ самолётного ответчика зависит от режима запроса РЛС, а режим запроса определяется растоянием между запросными импульсами P1 и P3 например в режиме запроса А (mode A), расстояние между запросными импульсами станции P1 и P3 равно 8 микросекунд, и при получении такого запроса ответчик воздушного судна кодирует в импульсах ответа свой номер борта. В режиме запроса C (mode C) расстояние между запросными импульсами станции равно 21 микросекунде и при получении такого запроса ответчик воздушного судна кодирует в импульсах ответа свою высоту. Также РЛС может посылать запрос в смешанном режиме, например Режим А, Режим С, Режим А, Режим С. Азимут Воздушного судна определяется, углом поворота антенны, который в свою очередь определяется путём подсчёта Малых Азимутальных меток. Дальность определяется, по задержке пришедшего ответа Если Воздушное судно не лежит в зоне действия основного луча, а лежит в зоне действия боковых лепестков, или находится сзади антенны, то ответчик Воздушного судна при получении запроса от РЛС, получит на своём входе условие, что импульсы P1,P3<P2, то есть импульс подавления больше импульсов запроса. Учитываю этот фактор ответчик запирается и не отвечает на запрос. Принятый от ответчика сигнал принимается и обрабатывается приёмником РЛС, затем поступает на сигнальный процессор, который проводит обработку сигналов, и выдачу информации конечному потребителю, и или на контрольный индикатор.

Плюсы вторичной РЛС, более высокая точность, дополнительная информация о Воздушном Судне (Номер борта, Высота), а также малое по сравнению с Первичными РЛС излучение.

См. также

Другие страницы

Литература и сноски

  1. 1 2 Поляков В. Т. «Посвящение в радиоэлектронику», М., РиС, ISBN 5-256-00077-2
  2. передатчик был установлен на крыше дома 14 по Красноказарменной улице, Москва, приёмник — в районе посёлка Новогиреево; присутствовали М. Н. Тухачевский, Н.Н.Нагорный, М. В. Шулейкин. Аппаратуру демонстрировал П. К. Ощепков.
  3. Испытания в Евпатории, группа Б. К. Шембеля
  4. http://www.young-science.ru/index.php?option=com_content&task=view&id=215&Itemid=66
  5. Шембель Б. К. У истоков радиолокации в СССР. — Советское радио, 1977, № 5, с. 15-17.

Wikimedia Foundation. 2010.

Радар. Виды и работа. Применение и особенности. Устройство

Радар – это радиолокационная электронная станица, применяемая для определения расположения в пространстве крупных объектов, их формы, скорости, направления движения. На базе радиолокационной станции построено множество приборов, используемых в авиации, судоходстве, военной обороне, бытовой жизни.

Как работает радар

Радарная станция работает по принципу радиолокации. Она генерирует радиоволны, отправляет их в пространство в строго определенном диапазоне и направлении. При движении волны сталкиваясь с объектами и ландшафтом частично отражаются обратно, после чего их эхо воспринимается чувствительной частью прибора. На основании информации как быстро вернулась отраженная волна, расчетная часть устройства определяет местоположение объекта. Мощность отраженного сигнала дает возможность рассчитать фактические размеры обнаруженной преграды.

Принцип работы радарной станции основан на эхолокации, используемой летучими мышами для ориентирования в пространстве. При разработке прибора были задействованы похожие механизмы, но вместо ультразвукового сигнала используются радиоволны, имеющие более высокий радиус действия.

Простейшая классическая радиолокационная станция состоит из следующих компонентов:
  • Передатчик.
  • Антенна.
  • Приемник.

В классическом понимании функцию передатчика выполняет импульсный генератор. Он выступает в качестве контролируемого источника электромагнитного сигнала.

Антенна излучает сгенерированный зондирующий сигнал в необходимом направлении, затем служит для приема отраженных обратно волн. Излучение и прием выполняются поочередно. Также возможно применение двух антенн. В таком случае одна отвечает за отправление сигнала, а вторая за его прием. Они устанавливаются на определенном отдалении друг друга, и калибруются между собой. Применение двух антенн увеличивает точность и быстродействие радара.

Применяемый в радаре приемник отвечает за прием и усиление отраженной волны. Он считывает данные с антенны, и выполняет их анализ для получения окончательных результатов, выдаваемых на экран устройства.

Методы работы радаров

Радар может работать на разных физических принципах анализа данных. Одни из них требуют сложной технической составляющей, что увеличивает стоимость станции, а другие дают сравнительно неточные результаты, но позволяют производить недорогие приборы.

Радарные станции работают по трем основным методам:
  1. Частотный.
  2. Фазовый.
  3. Импульсный.
Частотный метод

Метод обнаружения частотным излучением подразумевает применение модуляции излучаемого непрерывного сигнала. Прибор отправляет его в пространство и фиксирует отражение. Прибор проводит расчеты на основании информации о том, сколько времени ушло на движение волны туда и обратно. Такой метод обнаружения имеет некоторые достоинства:

  • Работает даже на слабом передатчике.
  • Дешев в производстве.
  • Может работать на малых дистанциях.

При выполнении радиолокации частотным методом обязательно применение двух антенн. Частотный принцип работы априори подразумевает улавливание большого количества помех второй антенной, создаваемых первой. Отраженные и только отправляемые сигналы мешают друг другу, что негативно влияет на чувствительность.

Метод фазовой радиолокации

Радар данного типа применяется для исследования места положения и размера движущихся объектов. Передающее устройство радара может работать непрерывно или импульсами. Метод заключается в определении разности фаз между отправляемым и воспринимаемым сигналом. Оборудование, работающее по фазной технологии, не воспринимает помехи от неподвижных поверхностей. Это достаточно распространенные приборы, главный недостаток которых в невозможности определения точной дистанции до перемещающегося объекта.

Импульсный метод

Это современный метод обнаружения объектов в пространстве. Радар сначала создает короткий импульс длиной всего в микросекунду, после чего прекращает трансляцию и воспринимает эхо от отправленной волны. Такая технология исключает появление искажения от одновременной генерации волн и восприятия их эха.

Такие приборы имеют фиксированный интервал повтора импульсов. Его длина рассчитывается в зависимости от того, на каком расстоянии ведется поиск. Частота повторений у радаров дальнего обзора составляет сотни импульсов в секунду.

Радар, работающий по импульсному методу обнаружения, имеет много достоинств:
  • Работает на одной антенне.
  • Отличается точностью.
  • Позволяет следить сразу за несколькими объектами и различать их.
  • Имеет простую индикаторную составляющую.
Не лишены импульсные радары и недостатков:
  • Могут работать только с мощными импульсными передатчиками.
  • Не могут обнаружить объект на малой дистанции.
  • Имеют большие слепые зоны, где объекты не обнаруживаются.
Где применяются радары
Радары являются крайне полезным оборудованием для обнаружения объектов в пространстве и различных препятствий при движении транспорта. Их применяют в:
  • Авиации.
  • Судоходстве.
  • Оборонном направлении.
  • Промышленной и любительской рыбной ловле.
  • Направлении безопасности дорожного движения и т.п.

В авиации радар выполняет главную навигационную функцию. Его применение позволяет отслеживать воздушные суда, предотвращать их столкновение между собой. В условиях плохой видимости именно радары предупреждают пилотов о возможных преградах, таких как выступы скал. Радарами оснащаются все аэропорты и аэродромы. По ним непрерывно отслеживается местоположение воздушных судов. Авиационные радары направлены в небо, поэтому они не воспринимают объекты на земле.

Радары применяются в морской и речной навигации. Их наличие позволяет предотвратить столкновение между судами. Также радарные станции создают картину рельефа дна. Они предупреждают о возможных рифах, скальных уступах, отмелях. С помощью радаров осуществляется поиск спасателями пострадавших судов. Судоходные радары не реагируют на воздушные судна. Приборы данного типа работают в частотном диапазоне, поскольку имеют высокую точность замеров на близком расстоянии. Это позволяет видеть точную картину особенностей рельефа дна.

Наиболее точные радары с большим радиусом действия используются в военном направлении. Они позволяют отслеживать передвижение морских и воздушных судов, в том числе и ракет. Ими оснащаются установки ПВО. Стационарные радары устанавливаются на военных и стратегически важных объектах.

Радар для рыбной ловли рассчитан на малый радиус действия. Его задача заключается в обнаружении в воде рыбных косяков. Судна промышленной ловли используют данные радара для обнаружения мест локации рыбы перед сбросом сетей. В любительской ловле приборы преимущественно применяются для исследования рельефа дна. Устройства более высокого ценового сегмента дополнительно позволяют обнаружить крупных рыбных особей и подсказать, куда забросить снасть.

Любительские радары имеет очень малый вес, при этом действуют всего на несколько десятков метров. Для их срабатывания антенна прибора должна погрузиться в воду. Зачастую радары для рыбной промышленной ловили и навигационные являются одним комбинированным прибором. Это удобно, и позволяет облегчить управление судном, уменьшить нагромождение рубки техникой. Такие устройства могут оснащаться монохромным или цветным экраном.

Дорожные радары являются очень узкоспециализированным оборудованием, основная задача которого заключается только в определении скорости движение строго определенного транспорта. Устройство измеряет ускорение не всех машин из потока, а только тех, на которое направлено. Это достаточно компактные приборы. Для их точного срабатывания требуется ручное наведение. Радары данного типа применяются подразделениями дорожной полиции всего мира, а полученные с их помощью данные о скорости являются доказательствами нарушения правил дорожного движения.

Радардетектор

Тесно связанным прибором с радаром является радардетектор. Это специализированное оборудование, применяемое для обнаружения сигналов радаров. Прибор способен предупредить о вхождении в зону действия волн от радарной станции.

Это предупреждающее оборудование, преимущественно используемое водителями автотранспорта. Прибор, измеряющий скорость движения автомобилей, отправляет импульсы, которые рассеиваются далеко за пределами чувствительности прибора. Фон из таких волн определяется установленным в автомобиле детектором до того, как машина попадает в чувствительную зону действия радара. Прибор предупреждает водителя световым или звуковым сигналом о проведении замеров скорости его движения. Это позволяет заблаговременно сбросить ускорение, если оно превышает максимально разрешенное. Таким образом, при въезде на участок дороги радиуса действия радара, тот уже не обнаруживает нарушения ПДД.

Эффективность детекторов позволяет засечь работу радара задолго до того, как тот сможет замерить скорость авто. Это связано с тем, что радар постовых служб работает по принципу эффекта Допплера. Он сначала отправляет сигнал, потом ожидает, пока тот отразится. Для измерения скорости движущегося объекта нужно определенное время на исследование выделенного объекта, чтобы получить данные о скорости. Радардетектор выполняет похожую функцию, что и приемник самого радара. Он улавливает сигналы и сразу сообщает об этом водителю. Тот успевает сбросить скорость, пока прибор еще не сфокусировался на машине.

Похожие темы:

Радары РУС-2 сорвали «балтийский Перл-Харбор» 80 лет назад — Российская газета

21 сентября 1941 года бомбардировщики и истребители 1-го немецкого воздушного флота попытались решающим ударом уничтожить запертые в гавани Кронштадта главные силы Балтийского флота. Однако устроить советским кораблям «балтийский Перл-Харбор» не удалось. Фактор внезапности массированного авианалета был сорван советскими радиолокаторами РУС-2 «Редут».

Вот как описывают воздушную битву участники событий — старший оператор станции «Редут-З» Григорий Гельфенштейн и пилот бомбардировщика Ju-87 Ганс-Ульрих Рудель.

«Воскресенье. Этот солнечный день запомнился мне на всю оставшуюся жизнь. Дежурство идет нормально. Аппаратура работает отлично. Начинаю наблюдать движение больших групп самолетов из районов станции Дно, со стороны Луги. Они двигаются вдоль линий железной дороги. Так начинались массированные налеты на Ленинград. Почти одновременно поднимаются самолеты над немецкими аэродромами Красногвардейска и Сиверской. И это уже бывало», — пишет в своих воспоминаниях Григорий Ильич.

По немецким данным, в первой волне шли 40 бомбардировщиков Ju-87 и Ju-88, а также 22 истребителя-бомбардировщика Me-109.

«Количество самолетов все возрастает. И какие-то происходят сложные перестроения…Еще беру пеленг, уточняю количество самолетов, и просто холодок начинает морозить спину. Их уже порядка 220-250. И тут я вдруг понимаю: они вот-вот возьмут курс на Кронштадт… Сознавая, чем грозит мне ошибка, беру у оператора Майорова телефонную трубку прямой связи со штабом ПВО КБФ и, волнуясь, говорю: «Внимание! Это идут на вас. На ВАС! Не на Ленинград, а НА ВАС! Давайте воздушную тревогу !!! Их 250!!» Сказал это все прямо открытым текстом, не отрывая глаз от картинки на экране», — вспоминает ветеран.

С момента обнаружения и объявления боевой тревоги прошло 8-10 минут. В это время на боевом курсе в небе шел пилот II штурмовой эскадры «Имельман» Рудель.

«Ярко-синее небо, ни облачка. То же самое — над морем. Над узкой прибрежной полосой нас атакуют русские истребители, но они не могут помешать нам дойти до цели. Мы летим на высоте трех километров, огонь зениток смертоносен. С такой интенсивностью стрельбы можно ожидать попадания в любой момент… Мы говорим себе, что Иван не стреляет по отдельным самолетам, он просто насыщает разрывами небо на определенной высоте. Другие пилоты полагают, что, меняя высоту и курс, они затрудняют работу зенитчиков. Один самолет даже сбросил бомбу за несколько минут до подхода к цели … Дикая неразбериха в воздухе над Кронштадтом, опасность столкновения велика», — пишет немецкий летчик.

«И сплошная стена огня взметнулась вверх! В одно мгновение небо оказалось перечеркнуто огненными трассами зенитных снарядов и пулеметных очередей… И уже нет тех стройных колон. Они рассыпались на отдельные составляющие. Натолкнувшись на непроходимую стену сплошного заградительного огня, самолеты противника стали искать, куда бы сбросить бомбы… Большинство бросают их в воды залива», — написал Гельфенштейн.

Однако немецкие полевые аэродромы располагались в непосредственной близости к фронту, и пилотам люфтваффе удалось совершить еще несколько массированных налетов на Кронштадт.

Три 500-кг бомбы попали в носовую часть линкора «Октябрьская революция». Команде удалось быстро погасить пожар и корабль своим ходом перешел на Малый Кронштадтский рейд. Повреждения также получили крейсер «Киров», эсминцы «Грозящий» «Гордый» «Сильный» и «Славный», канонерская лодка «Пионер».

Две 500-кг бомбы легли рядом с эсминцем «Стерегущий» — корабль перевернулся и затонул прямо у пирса — его удалось поднять и ввести в строй только в 1944 году. Кроме того, были потоплены транспорты «Леваневский» и «Берта», а также несколько портовых судов. Всего в городе и на кораблях погибло 135 человек, еще 95 получили ранения. Для сравнения — потери американского флота от налета японской авиации в Перл-Харбор потопленными и поврежденными составили 18 кораблей и более 2400 погибших.

Радар: история великого изобретения

85 лет назад, в феврале 1935 года, шотландский физик Роберт Уотсон-Уатт успешно продемонстрировал свое новое изобретение, позволяющее обнаружить самолет на расстоянии. Новинка получила название радар, от английского Radio Detection and Ranging – радиообнаружение и измерение дальности.

Но позже западные специалисты напишут: «Советские ученые успешно разработали теорию радара за несколько лет до того, как радар был изобретен в Англии». Действительно, первый отечественный радиолокатор появился в январе 1934 года, то есть за год до своего английского «собрата». Об истории первых радаров и современных радиолокационных устройствах – в нашем материале.

«Крестные отцы» радара

Как и в случае со многими другими изобретениями, дату точного создания радара и имя его создателя зафиксировать сложно. В первой половине XX века ученые ведущих стран двигались параллельными путями, приходя к тем или иным решениям иногда практически одновременно. А появление таких сложных устройств, как радар, всегда является результатом работы многих людей и коллективов. Однако историки едины во мнении, что приближающаяся Вторая мировая война стала своего рода ускорителем для многих ключевых технологий XX века, в том числе и для радиолокации.

Теоретические основы для радиообнаружения объектов были заложены еще в конце XIX века, но для их практического воплощения потребовались еще долгие годы и изобретение большого количества вспомогательных для радиолокатора устройств и технологий. За пальму первенства в создании радара в условиях секретности боролись технологические лидеры – Великобритания, Германия, США, Франция и СССР.

Еще в 1886 году немецкий физик Генрих Герц обнаружил, что радиоволны способны отражаться телами. А в 1897 году «отец радио» Александр Попов при испытаниях радиоприемника поймал радиоволны, отраженные от металла корабля, попавшего между передатчиком и приемником. В 1900 году Никола Тесла предположил, что объекты на земле и в воздухе можно находить с помощью отраженных электромагнитных волн.

Эстафета переходит в Германию

В 1904 году немец Христиан Хюльсмейер запатентовал устройство под названием телемобилоскоп. Этот прибор предполагалось использовать в судоходстве для обнаружения кораблей в условиях плохой видимости. Телемобилескоп был построен на основе искрового генератора радиоволн и в своей последней версии мог находить суда на расстоянии до 3 км. Однако устройством не заинтересовались ни гражданские, ни военные, предпочитая по старинке пользоваться на судах паровыми ревунами. По сути прибор Хюльсмайера был еще не радаром, а радиодетектором. Существовавшие на тот момент технологии еще не позволяли построить полноценный радиолокатор.


Схема установки антенны радиолокатора «Зеетакт» на немецкой подводной лодке

В 1920-1930-е годы немецкие ученые и инженеры достигли больших успехов в развитии военной радиолокации. В 1935 году физик Рудольф Кунхольд из Института технологий связи германских ВМС представил радиолокационный прибор с электронно-лучевым дисплеем. К концу 1930-х на его основе были созданы оперативные радиолокаторы «Зеетакт» для флота и «Фрейя» для ПВО.

Однако, несмотря на значительные научные результаты, руководство Третьего рейха рассчитывало на блицкриг и не спешило развивать национальную сеть радаров, считая их преимущественно оборонительными средствами. К 1940 году Германия располагала лишь небольшой сетью станций дальнего обнаружения. И только к концу 1943 года территорию Германии полностью накрыли защитным радиолокационным «колпаком».
 

Лучи смерти и британские радиолокаторы

Теперь отправимся в Великобританию, у которой к 1935 году, в отличие от Германии, США и СССР, больших успехов в разработке радиолокаторов не было. Занимательно, что к созданию первого радара английских оборонщиков подтолкнули слухи о наличии у немцев генераторов лучей смерти, способных уничтожать самолеты противника на расстоянии. Проверить возможность создания такого оружия поручили радиофизику Национальной физической лаборатории Роберту Уотсону-Уатту – потомку изобретателя паровой машины Джеймса Уатта. 

Вместе с помощником ученый доказал утопичность уничтожения авиатехники лучами, но в процессе работы пришел к выводу, что отраженные от самолета радиоволны можно улавливать и тем самым обнаруживать технику врага. С идей разработки радиоопределителя физик обратился к заказчику исследования.


Роберт Уотсон-Уатт проводит первые испытания радара

Инициатива Уотсона-Уатта была поддержана, и 26 февраля 1935 года он провел первые успешные испытания своего радиоопределителя направления, которому удалось засечь летящий бомбардировщик на расстоянии 13 км. К 1936 году эта цифра достигла 150 км. К началу Второй мировой войны в Великобритании была построена первая в мире национальная система радиолокационной защиты. Она включала в себя более 20 станций и перекрывала подлеты к Британским островам по всем основным направлениям возможной атаки. Станции располагались по побережью цепочкой, из-за чего система получила название Chain Home. 

Изобретение Роберта Уотсона-Уатта остановило авиавторжение Германии на Британские острова. Радиолокаторы засекали самолеты противника и давали британским силам ПВО 20-минутное преимущество. В течение трех месяцев немцы потеряли над побережьем Великобритании 1887 машин – почти половину всего боевого флота.  
 

Первые советские радары

В 1920-е годы ученые в СССР создали импульсную радиолокационную установку и смогли с помощью отраженного радиосигнала измерить расстояние до ионосферы. В 1925 году физики Введенский, Симанов, Халезов и Аренберг указали на возможность применения для радиолокации ультракоротких радиоволн. А в 1934 году в Ленинграде начались первые полноценные опыты с аппаратурой радиообнаружения – в январе радиолокационным методом на расстоянии 600 метров был найден самолет, летящий на высоте 150 метров.

Оборудование было создано в Центральной радиолаборатории группой Ю.К. Коровина при поддержке Ленинградского электротехнического института. Руководил экспериментом военный инженер М.М. Лобанов, который сыграл ключевую роль в становлении радиолокационного направления в промышленности. В том же 1934 году на Ленинградском радиозаводе были выпущены опытные образцы радиолокационных станций (РЛС) «Вега» и «Конус» для системы радиообнаружения самолетов «Электровизор» ученого П.К. Ощепкова. Таким образом, 1934 год можно считать годом рождения первого отечественного радара.


РЛС дальнего обнаружения «РУС-2»

В 1938 году начинается серийное производство РЛС РУС-1 и РУС-2 «Редут», которые станут основой противовоздушной обороны в начале Великой Отечественной войны. Благодаря установленной на крейсере «Молотов» радиолокационной станции были отражены первые атаки немецких бомбардировщиков на Севастополь 22 июня 1941 года. А месяц спустя комплекс РУС-2, расположенный в 100 км от Москвы, обнаружил 200 самолетов, летящих бомбить столицу. Тогда атака была отражена, немцы развернулись, потеряв 22 машины. 

В работе над первыми станциями РУС-1 принимал участие выдающийся физик А.А. Пистолькорс, создатель научной школы радиоэлектроники. Станция РУС-2 «Редут» выпускалась на заводе №339 и стала самой массовой РЛС времен войны.
 

Радар на борту

К идее использования радиолокационных средств на самолетах пришли несколько лет спустя после того, как появились первые наземные РЛС. Хотя в системах радионавигации и в приборах «слепой посадки» радиотехнические средства начали применяться уже с 1933 года.

В СССР именно наземная станция «Редут» явилась прототипом первой бортовой радиолокационной станции (БРЛС). Одной из основных проблем стало размещение аппаратуры на самолете – комплект станции с источниками питания и кабелями должен был весить примерно 500 кг. На одноместном истребителе того времени разместить такую аппаратуру было нереально. И выход был найден – разместить станцию было решено не на одноместном самолете, а на двухместном Пе-2.


РЛС «Коршун» на МиГ-17П

Первая отечественная бортовая радиолокационная станция была названа «Гнейс-2», и в июне 1943 года она была принята на вооружение. К концу 1944 года было выпущено более 230 станций «Гнейс-2».

А в победном 1945 году началось серийное производство самолетной радиолокационной станции «Гнейс-5с». Дальность обнаружения цели достигала 7 км. Но главной новинкой этой модификации было то, что начиная с дальности 1,5 км данные воздушной обстановки дублировались на специальном индикаторе, установленном в кабине летчика. Это позволяло пилоту самостоятельно выводить самолет в атаку.

Дальнейшее развитие бортовых РЛС было связано с появлением реактивной авиации. Обнаружить самолеты и крылатые ракеты врага помогали такие установки, как «Изумруд», «Сокол» и «Сапфир» в различных модификациях.
 

АФАР и «умная обшивка» для Су-57

Современные БРЛС обеспечивают обнаружение и сопровождение воздушных и наземных целей в режимах «воздух-воздух», «воздух-поверхность», а также радиокоррекцию, полетное задание и выдачу целеуказания на применение управляемого бортового оружия.

Одна из современных российских разработок в области радиолокации − первая отечественная бортовая РЛС с активной фазированной антенной решеткой (АФАР) «Жук-АЭ» для истребителя МиГ-35. В ней разработчики применили новейшие технологии в области радиоэлектроники, благодаря чему по соотношению эффективности к стоимости «Жуку» нет равных не только в России, но и на международном рынке.


БРЛС «Жук-АЭ» 

Антенны радиолокационной станции Н036 «Белка» для новейшего российского истребителя Су-57 также выполнены по технологии АФАР. Отметим, что наличие АФАР является одним из условных признаков истребителей пятого поколения.

В 2018 году российские истребители пятого поколения Су-57 получили так называемую «умную обшивку». Антенны станции Н036 «Белка» размещаются не только в носу машины, но и распределены по поверхности самолета, всего шесть, но точная конфигурация пока не разглашается. Неизвестна пока и большая часть характеристик радиолокационной системы Су-57. Но разработчики заявили, что в ходе летных испытаний станция Н036 «Белка» подтвердила заявленные параметры.

По оценке экспертов, такая «умная обшивка» обеспечит пилотам российского истребителя пятого поколения новые возможности, в частности круговой обзор на сотни километров. Использование антенн, работающих в разных диапазонах, также признано эффективным ответом американским стелс-технологиям.

Сигнатурный радар. Что это ?

Не так давно в продажу (рынок РФ) поступили радар-детекторы и комбо принцип работы которых основан на детектировании определённых сигнатур (подпись) устройств фиксации скорости авто.

Давайте немного разберёмся в том что же такое сигнатура и нужна ли она.

Зачем нужен вообще радар-детектор?

Сейчас о том что впереди находится средство фиксации скорости авто нас предупреждают дорожные знаки.
Но как это часто бывает подобные знаки «забывают» устанавливать. Поэтому заблаговременно снизить скорость перед камерой не представляется возможным.

Так же очень часто устанавливаются мобильные засады о которых знаки не предупреждают.

Вот тут на помощь и приходит радар-детектор или комбо.

Как работает радар-детектор?

Радар-детектор фиксирует направленное излучение радара, луч которого измеряет скорость ТС.

Так как на дороге есть множество схожих со средствами фиксации сигналов:

  • круиз-контроль, парктроник или других системах автомобиля;
  • автоматически открываемых дверей и ворот;
  • охранных сигнализаций;
  • промышленной и строительной техники;

В итоге при движении по городу обычный радар-детектор будет выдавать оповещения на так называемые ложные излучения. И среди такого большого количества оповещений определить что же всё таки является средством фиксации очень проблематично.

Что же делать когда обычный радар-детектор не справляется и орёт на всё подряд?

Тут на помощь нам приходят сигнатуры (подписи).

Слово «сигнатура» происходит от английского «signiture» — подпись.

Радарные системы, выпускаемые отечественными и зарубежными производителями, имеют определенные технические характеристики:

  • продолжительность радиоимпульса;
  • длительность промежутка между ними;
  • периодичность, с которыми импульсы повторяются.

В совокупности эти параметры образуют «подпись» — характерный набор характеристик радара для определения скорости транспортного средства.

Используя данные подписи радар-детектор отсеивает «ложняки» и оповещает только о средствах фиксации. Благодоря заблаговременному предупреждению водитель может снизить скорость и не «влететь» на штраф.

Данные сигнатур хранятся на специальном модуле в системе радар-детектора.

Для того что бы система работала корректно необходимо производить большое количество тестов. TrendVision совместно с корейскими инженерами не один месяц проводили гигантскую работу по «снятию» подписей. Это важный этап работы над производством так как без качественных данных о подписях радар-детектор будет не корректно оповещать о реальных средствах фиксации.

Плюсы и минусы.


Плюсы:

  • Во время загородных поездок водитель будет точно уверен о радар-контроле ГИБДД при сработке устройства в режиме «Трасса»: сигнатурный антирадар с высокой точностью определит источник радиоизлучения благодаря имеющемуся в памяти списку сигнатур.
  • При движении по городу радар-детектор не реагирует на излучение датчиков парктроников, устройств автоматического открывания дверей, ворот и шлагбаумов, позволяя проехать такие участки в тишине.
  • Комбинирование сканера частот и GPS-трекера, встроенного в сигнатурный радар-сканер, позволяет эффективно оповещать автолюбителя при приближении к стационарным средствам контроля скорости, использующим фото-видеосъемку без излучения радиоволн.

Минусы:

Минус в данной системе только один это относительно не большая дальность детектирования. Но как правило 400-500 метров более чем достаточно для того чтобы существенно снзить скорость.

Итог.

Радар-дететкоры и комбо-устройства с системой сигнатур от TrendVision просто незаменимы сегодня.

Как работают радары? | Лаборатория наблюдений за Землей

Радиолокационные технологии для определения погоды и климата

РАДАР | Радиообнаружение и определение дальности
Радары критически важны для понимания погоды; они позволяют нам «видеть» внутренние облака и помогают нам наблюдать за тем, что происходит на самом деле. Работая вместе, инженеры, техники и ученые коллективно проектируют, разрабатывают и эксплуатируют передовые технологии радаров, которые используются для изучения атмосферы.

Что такое метеорадары?
Доплеровские метеорологические радиолокаторы являются приборами дистанционного зондирования и способны определять тип частиц (дождь, снег, град, насекомых и т. Д.), Интенсивность и движение.Данные радара можно использовать для определения структуры штормов и помощи в прогнозировании их силы.

Электромагнитный спектр
Энергия излучается на различных частотах и ​​длинах волн, от радиоволн с большой длиной волны до гамма-лучей с более короткой длиной волны. Радары излучают микроволновую энергию, более длинноволновую, выделенную желтым цветом.

Как работают радары?
Радар передает сфокусированный импульс микроволновой энергии (да, точно так же, как микроволновая печь или сотовый телефон, но более сильный) на объект, скорее всего, на облако.Часть этого луча энергии отражается и измеряется радаром, предоставляя информацию об объекте. Радар может измерять размер, количество, скорость и направление осадков в радиусе около 100 миль от его местоположения.

Как работает доплеровский радар?

Доплеровский радар — это особый тип радара, который использует эффект Доплера для сбора данных о скорости от измеряемых частиц.Например, доплеровский радар передает сигнал, который отражается от капель дождя во время шторма. Отраженный радиолокационный сигнал измеряется приемником радара с изменением частоты. Этот сдвиг частоты напрямую связан с движением капель дождя.

Когда шторм является стационарным, передаваемая энергия и отраженная энергия или «эхо» не изменяются, как показано ниже.

Когда шторм приближается к радару, частота передаваемой длины волны будет ниже, чем частота отраженной длины волны.

Когда шторм удаляется от радара, частота передаваемой длины волны будет выше, чем частота отраженной длины волны.

Почему NCAR использует радары для исследований?

Атмосферные ученые используют различные типы наземных и авиационных радаров для изучения погоды и климата. Радар может использоваться для изучения суровых погодных явлений, таких как торнадо и ураганы, или долгосрочных климатических процессов в атмосфере.

Наземный исследовательский радар
Доплеровский радар с двойной поляризацией в S-диапазоне NCAR (S-PolKa) — это метеорологический радар с длиной волны 10 см, первоначально разработанный и введенный в эксплуатацию NCAR в 1990-х годах. Эта современная радиолокационная система, которая постоянно модифицируется и совершенствуется, теперь поддерживает работу с двумя длинами волн. Когда добавляется Ka-диапазон, радар с длиной волны 0,8 см известен как S-PolKa. Миссия S-PolKa состоит в том, чтобы способствовать лучшему пониманию погоды и ее причин и, таким образом, в конечном итоге обеспечить улучшенное прогнозирование сильных штормов, торнадо, наводнений, града, разрушительных ветров, условий обледенения самолетов и сильного снегопада.

Авиационный исследовательский радар
В воздухе исследовательский самолет может быть оснащен множеством радаров. Облачный радар NCAR HIAPER (HCR) может быть установлен на нижней части крыла исследовательского самолета NSF / NCAR HIAPER (модифицированный самолет Gulfstream V) и обеспечивает высококачественные наблюдения за ветром, осадками и другими частицами. Он был разработан и изготовлен совместной командой инженеров-механиков, электриков, аэрокосмических компаний и разработчиков программного обеспечения; ученые-исследователи; и производители инструментов из EOL.

NWS JetStream — Как работает доплеровский радар?

Основы радаров заключаются в том, что луч энергии, называемый радиоволнами, излучается антенной. Когда они сталкиваются с объектами в атмосфере, энергия рассеивается во всех направлениях, а часть энергии отражается непосредственно обратно на радар.

Чем больше объект, тем большее количество энергии возвращается в радар. Это дает нам возможность «видеть» капли дождя в атмосфере. Кроме того, время, необходимое для передачи и возврата луча энергии в радар, также зависит от расстояния до этого объекта.

Доплеровский радар

По своей конструкции, доплеровские радиолокационные системы могут предоставлять информацию о перемещении и целей, а также об их местоположении. Когда WSR-88D передает импульсы радиоволн, система отслеживает фазу , (форма, положение и форма) этих импульсов.

Путем измерения сдвига (или изменения) фазы между переданным импульсом и принятым эхо-сигналом вычисляется движение цели непосредственно к радару или от него.Затем это обеспечивает скорость в направлении, в котором указывает радар, называемую радиальной скоростью. Положительный фазовый сдвиг означает движение к радару, а отрицательный сдвиг указывает на движение от радара.

Доплеровский радар посылает энергию в пулах и прослушивает любой возвращенный сигнал.

Эффект фазового сдвига подобен «доплеровскому сдвигу», наблюдаемому со звуковыми волнами. При «доплеровском сдвиге» высота звука объекта, движущегося к вашему местоположению, на выше из-за сжатия (изменения фазы) звуковых волн.Когда объект удаляется от вашего местоположения, звуковые волны растягиваются, в результате чего частота становится ниже .

Вы, наверное, слышали об этом эффекте от машины или поезда скорой помощи. Когда автомобиль или поезд проезжают мимо вас, звук сирены или свистка уменьшается по мере того, как объект проезжает мимо.

импульсов доплеровского радара имеют среднюю передаваемую мощность около 450 000 ватт. Для сравнения, обычная домашняя микроволновая печь вырабатывает около 1000 Вт энергии. Тем не менее, каждый импульс длится около нуля.00000157 секунд (1,57×10 -6 ) с периодом прослушивания 0,00099843 секунды (998,43×10 -6 ) между ними.

Следовательно, общее время, в течение которого радар фактически передает сигнал (если сложить длительность передачи всех импульсов, каждый час, ), радар передает чуть более 7 секунд каждый час. Остальные 59 минут и 53 секунды тратятся на прослушивание любых возвращенных сигналов.

Доплеровский радар NWS использует стратегии сканирования, при которых антенна автоматически поднимается на все более и более заданные углы, называемые срезами возвышения, по мере ее вращения.Эти вертикальные срезы составляют объемную диаграмму покрытия (VCP).

После того, как радар просканирует все срезы высот, сканирование объема будет завершено. В режиме осадков радар выполняет объемное сканирование каждые 4-6 минут в зависимости от того, какая схема объемного покрытия (VCP) работает, обеспечивая трехмерный обзор атмосферы вокруг радиолокационной станции.

Достигните максимума! Модели покрытия объемов: включите!

Достигните максимума! Поднимите меня!

Поднимите его на МАКСИМАЛЬНО! Получение второго мнения

Двойная поляризация

Дополнением к доплеровскому радару NWS была двойная поляризация радиолокационного импульса.Апгрейд «dual-pol» включал новое программное обеспечение и аппаратную приставку к антенне радара, которая обеспечивает гораздо более информативное двухмерное изображение.

Радар

Dual-pol помогает прогнозистам NWS четко определять дождь, град, снег, линию дождя / снега и ледяную крупу, улучшая прогнозы для всех типов погоды.

Еще одним важным преимуществом является то, что двойная оптика более четко обнаруживает обломки торнадо (шар обломков), переносимые по воздуху, что позволяет синоптикам подтверждать, что торнадо находится на земле и причиняет ущерб, чтобы они могли более уверенно предупреждать сообщества на своем пути.Это особенно полезно ночью, когда наземные наблюдатели не видят торнадо.

Эти два изображения показывают, как двойная поляризация помогает синоптику NWS обнаруживать торнадо, причиняющее ущерб. На левом изображении показано, как доплеровский радар может обнаруживать вращение. Красный цвет между двумя желтыми стрелками указывает на исходящий ветер, а зеленый цвет указывает на прибывающий ветер относительно местоположения радара.

До появления двойной поляризации это все, что мы знали о вращении у поверхности Земли.Если бы наблюдатели не наблюдали за штормом, мы не знали бы наверняка, что торнадо присутствует.

Правое изображение показывает, как информация о двойной поляризации помогает обнаруживать обломки, захваченные торнадо, поэтому мы можем быть уверены в торнадо, поскольку эти две области совпадают.

Быстрые факты

Все современные РЛС являются оцифрованными доплеровскими РЛС. Поэтому прежняя линия радиолокационного обзора (связанная с аналоговыми радиолокаторами) больше не применима.

Тем не менее, некоторые местные телеканалы продолжают вас дурачить, показывая в своих трансляциях широкий радар.

Подметающая рука — это «фейковые новости» (буквально). Само радиолокационное изображение может быть достоверным, но поворотный рычаг добавляется компьютерной программой после того, как изображение было создано.

Даже если кажется, что изображение обновляется после того, как линия проходит какой-либо конкретный шторм, эта широкая линия создана компьютером, а не реальна.

диапазонов радаров

Доплеровский радар

можно разделить на несколько категорий. в зависимости от длины волны радара. Разные диапазоны — L, S, C, X, K.Названия радаров восходят к временам Великой Отечественной войны.

РЛС диапазона L работают на длине волны 15-30 см и частота 1-2 ГГц. Радары L-диапазона в основном используются при условиях турбулентности при ясном небе. исследования.

РЛС S диапазона работают на длине волны 8-15 см и частота 2-4 ГГц. Из-за длины волны и частоты радары S-диапазона не легко ослабляются. Это делает их полезными для ближнего и дальнего зарубежья. наблюдение.Национальная метеорологическая служба (NWS) использует радары S-диапазона на длине волны чуть более 10 см. Недостатком этого диапазона радара является то, что он требует большая антенна и большой мотор для ее питания. Это не редкость для тарелка S-диапазона должна превышать 25 футов в размере.

РЛС диапазона C работают на длине волны 4-8 см и частота 4-8 ГГц. Из-за длины волны и частоты блюдо размер не обязательно должен быть очень большим.Это делает радары C-диапазона доступными для телевидения. станции. Сигнал легче ослабляется, поэтому этот тип радаров Лучший используется для наблюдения за погодой на близком расстоянии. Частота позволяет РЛС диапазона C для создания луча меньшей ширины с помощью тарелки меньшего размера.
Радиолокаторы C-диапазона также не требуют такой большой мощности, как радары S-диапазона. NWS передает мощность 750 000 Вт для своего диапазона S, в то время как в качестве частного телевидения станция, такая как KCCI-TV, только в Де-Мойне передает мощность 270 000 Вт с помощью радара C-диапазона.

Радары диапазона X работают на длине волны 2,5-4 см и частота 8-12 ГГц. Из-за меньшей длины волны радар X-диапазона более чувствителен и может обнаруживать более мелкие частицы. Эти радары используются для исследований развития облаков, потому что они могут обнаруживать крошечные воды частицы а также используется для обнаружения небольших осадков, например снега. Радары X-диапазона также очень легко ослабляются, поэтому они используются только для очень коротких погодных условий наблюдение.Также из-за небольшого размера радар, поэтому он может быть портативным, как доплеровский на колесах. (DOW) Большинство крупных самолетов оснащены радаром X-диапазона для выбирать турбулентность и другие погодные явления. Этой группой также пользуются несколько полицейских радаров скорости и несколько космических радаров.

Радары диапазона K работают на длине волны 0,75-1,2 см или 1,7–2,5 см и соответствующие частоты 27–40 ГГц и 12–18 ГГц.Этот полоса разделена посередине из-за сильной линии поглощения в водяном паре. Эта полоса похожа на полосу X, но только более чувствительна. Эта группа также делит пространство с полицейскими радарами.

Назад на главную страницу радара

Для вопросов или комментариев, пожалуйста, посетите наш Контакт Страница нас.

Изображения и материалы на этом веб-сайте, если не указано иное отмечены, являются Copyright 2000 Weather Edge Inc.и не могут быть воспроизведены без письменного согласия. Если у вас возникли проблемы, вопросы или комментарии относительно этого сайта, посетите нашу страницу контактов Наша страница или электронная почта [email protected]

Веб-сайт, созданный Weather Edge Inc. Если вы хотите узнать о своем веб-дизайне, посетите http://www.weardedge.com.

Метеорологический радар нового поколения | Национальные центры экологической информации (NCEI)

Базовая отражательная способность (N0R, N1R, N2R, N3R / 19 и N0Z / 20)

Отображение интенсивности эха, измеренной в децибелах относительно Z (dBZ).Ученые используют эти продукты для обнаружения осадков, оценки структуры шторма, определения границ и определения вероятности града. Доступны четыре малых угла возвышения, причем определенные углы возвышения зависят от режима сканирования радара. Также доступны шестнадцать возможных уровней данных.

Цифровая базовая отражательная способность (NXQ, NYQ, NZQ, N0Q, NAQ, N1Q, NBQ, N2Q, N3Q / 94)

То же, что и продукты N * R, определенные выше, за исключением того, что значения данных являются фактическими значениями отражательной способности, а не категориями, данными расширяется до большего диапазона, и доступны дополнительные возвышения.Доступны продукты с углами возвышения 3,5 градуса и ниже, а на некоторых участках также возможно сканирование с дополнительным малым углом возвышения, вплоть до -0,2 градуса. Конкретные углы возвышения зависят от местоположения и режима сканирования радара.

Базовая скорость (N0W / 25, N0V, N1V, N2V, N3V / 27)

Мера радиальной составляющей ветра по направлению к радару (отрицательные значения) или от радара (положительные значения). Холодные цвета (зеленый) представляют отрицательные значения, а теплые цвета (красный) представляют собой положительные значения.Ученые используют эти продукты для оценки скорости и направления ветра, определения границ, определения признаков суровой погоды и выявления предполагаемых зон турбулентности.

Цифровая базовая скорость (NXU, NYU, NZU, N0U, NAU, N1U, NBU, N2U, N3U / 99)

То же, что и продукты N * V, определенные выше, за исключением того, что значения данных являются фактическими значениями скорости, а не категориями, данными расширяется до большего диапазона, и доступны дополнительные возвышения.

Относительная скорость шторма (N0S, N1S, N2S, N3S / 56)

Стационарное изображение шторма, которое создается путем удаления измерений движения шторма из поля ветра.Индексы цвета такие же, как у базовой скорости. Сравнение изображения относительного движения шторма с изображением базовой скорости помогает идентифицировать вращающийся шторм.

Ширина базового спектра (NSP / 28, NSW / 30)

Мера дисперсии скоростей в объеме выборки радара. Основное использование этого продукта — оценка турбулентности, связанной с мезоциклонами и границами.

Composite Reflectivity (NCO / 36, NCR / 37, NCZ / 38)

Composite Reflectivity отображает максимальную отражательную способность на всех сканируемых высотах над землей во время объемного сканирования.Эти продукты показывают самые высокие коэффициенты отражения во всех эхосигналах, исследуют особенности структуры штормов и определяют их интенсивность.

Низкая / средняя / высокая отражательная способность композитного слоя (NLL / 65, NML / 66, NHL / 90, NLA / 67)

Низкая / средняя / высокая отражательная способность композитного слоя — это отображение максимальной отражательной способности для трех различных диапазонов высот в пределах объемное сканирование. Используйте этот продукт, чтобы выявить самые высокие коэффициенты отражения во всех эхосигналах, изучить особенности структуры шторма и определить интенсивность шторма.Продукт NLA / 67 аналогичен NLL / 65, но отредактирован для удаления загрязнения от аномального распространения.

Вертикально интегрированная жидкость (NVL / 57, DVL / 134)

Этот продукт кодирует цветом и отображает содержание воды в воздушном столбе размером 2,2 x 2,2 морских мили (нм). Это эффективный индикатор града, который можно использовать для определения местоположения наиболее сильных штормов и определения областей с сильными дождями. Версия продукта DVL обеспечивает более высокое пространственное разрешение и улучшенную обработку.

Эхо-вершины (NET / 41, EET / 135)

Этот продукт генерирует цветное изображение, которое показывает высоту эхо-вершины.Ученые используют этот продукт для быстрой оценки наиболее интенсивной конвекции и более высоких эхосигналов, в качестве вспомогательного средства для определения особенностей структуры шторма и для проведения инструктажа пилотов. Версия продукта EET обеспечивала более высокое пространственное разрешение и улучшенную обработку, включая определение погоды, которая выше, чем может сканировать радар.

Профиль ветра VAD (NVW / 48)

Этот продукт отображает зазубрины ветра на рейке высотой в 1000 футов. приращения. Текущий (крайний правый) и до 10 предыдущих графиков могут отображаться одновременно.Этот продукт — отличный инструмент для метеорологов в области прогнозирования погоды, суровой погоды и авиации.

Дифференциальная отражательная способность (ZDR) (NXX, NYX, NZX, N0X, NAX, N1X, NBX, N2X, N3X / 159) (только Dual-Pol.) радиолокационные импульсы с вертикальной и горизонтальной поляризацией. Большие положительные значения указывают на более широкие цели. Значения, близкие к нулю, указывают на то, что цели в целом имеют сферическую форму. Отрицательные значения указывают на то, что цели больше по вертикали, чем по горизонтали.Доступны продукты с углами возвышения 3,5 градуса и ниже, а на некоторых участках также возможно сканирование с дополнительным малым углом возвышения, вплоть до -0,2 градуса.

Коэффициент корреляции (CC) (NXC, NYC, NZC, N0C, NAC, N1C, NBC, N2C, N3C / 161) (только Dual-Pol.)

Значения коэффициента корреляции — это измерения, связанные с сходством поведения импульсы с горизонтальной и вертикальной поляризацией и их поведение в объеме импульса. Значения от 0,95 до 1.0 указывает на близкую однородность поведения импульса. Метеорологические цели сложной формы или с большой степенью разнообразия обычно имеют значения от 0,85 до 0,95. Биологические цели, антропогенные цели и помехи от земли, как правило, вызывают очень различное поведение между импульсами, что приводит к значениям менее 0,9 (а часто и менее 0,7).

Удельная дифференциальная фаза (KDP) (NXK, NYK, NZK, N0K, NAK, N1K, NAB, N2K, N3K / 163) (только Dual-Pol.)

Удельная дифференциальная фаза измеряет разницу между горизонтальной и вертикальной поляризацией. Фаза импульсов изменяется по мере их прохождения через атмосферу.KDP можно использовать для обнаружения областей с сильным дождем, а высокие значения KDP коррелируют с большими каплями дождя (и в некоторых случаях с тающим градом).

Классификация гидрометеоров (HC) (NXH, NYH, NZH, N0H, NAH, N1H, NBH, N2H, N3H / 165 (только Dual-Pol.)

Классификация гидрометеоров — это результат компьютерного алгоритма, который пытается классифицировать цели в объем радара. Продукт сравнивает цели с набором предопределенных категорий и отображает список наиболее вероятных источников эха.

Слой плавления (ML) (NXM, NYM, NZM, N0M, NAM, N1M, NBM, N2M, N3M / 166) (Dual-Pol.только)

Слой плавления — это результат компьютерного алгоритма, который определяет температуру плавления в атмосфере замороженных осадков. Этот продукт предоставляет информацию о состоянии (замороженные, тающие или полностью жидкие) осадков на разных высотах в определенной области. Этот продукт создается для каждого угла возвышения, который сканирует радар, и может быть особенно полезен для отслеживания условий обледенения над поверхностью. Проблемы могут возникнуть, когда температура поверхности ниже нуля, в горных районах или когда данные, необходимые для алгоритма, ограничены.Когда радиолокационных эхосигналов недостаточно для правильной работы алгоритма, по умолчанию будут использоваться введенные вручную или сгенерированные моделью данные об уровне замерзания.

Классификация гибридных гидрометеоров (HHC / 177) (только Dual-Pol.)

Классификация гибридных гидрометеоров получается из сканирования с наилучшим / наименьшим доступным значением в каждом месте. Этот продукт используется в качестве входных данных для продуктов оценки осадков с двойной поляризацией.

Как работает радар

Что такое радар?

RADAR расшифровывается как RAdio Detecting And Ranging и, как указано в названии, он основан на использовании радиоволн.Радары излучают электромагнитные волны похожи на беспроводные компьютерные сети и мобильные телефоны. Сигналы посылаются в виде коротких импульсов, которые могут отражаться объектами в их путь, частично отражающийся обратно на радар. Когда эти импульсы перехватывают осадки, часть энергии рассеивается обратно на радар. Эта концепция похоже на эхо. Например, когда ты кричишь в колодец, звуковые волны вашего крика отражаются от воды и возвращаются к вам. Таким же образом импульс отражается от осадков и посылает сигнал обратно к радару.По этой информации радар может определить, где выпадают осадки и сколько существует осадков.

Компоненты радара

Радары в своей базовой форме состоят из четырех основных компонентов:

  • Передатчик, создающий импульс энергии.
  • Переключатель передачи / приема, который сообщает антенне, когда передавать и когда принимать импульсы.
  • Антенна для отправки этих импульсов в атмосферу и приема отраженный импульс обратно.
  • Приемник, который обнаруживает, усиливает и преобразует полученные сигналы в видеоформат.

Полученные сигналы отображаются на системе отображения.

Выходные данные радара обычно бывают двух видов: отражательная способность и скорость. Отражательная способность — это мера того, сколько осадков выпадает в конкретном площадь. Скорость — это мера скорости и направления осадков. к радару или от него. Большинство радаров могут измерять отражательную способность, но вам нужен доплеровский радар для измерения скорости.

Наука о радарах

Отражательная способность

Физика, лежащая в основе радара, уходит корнями в волновую теорию. Немец Генрих Герц открыл поведение радиоволн в 1887 году. Он показал, что невидимые электромагнитные волны, излучаемые подходящими электрическими цепями путешествуют со скоростью света, и что они отражаются в подобном способ. В последующие десятилетия эти свойства использовались для определения высота отражающих слоев в верхних слоях атмосферы.Вот почему Данные, полученные от радара, имеют коэффициент отражения , .

Допплер

Примерно 40 годами ранее, в 1842 г., австрийский физик Кристиан Доплер открыл то, что сейчас называется эффектом Доплера. Это теория что звуковые волны изменят высоту звука при изменении частоты. Примером этого может быть сирена скорой помощи с более высоким тоном. когда он приближается, но более низкий тон, если он уходит.С участием Теория Доплера: вы можете рассчитать, как быстро движется скорая помощь, на основе о сдвиге частоты сирены. Эта теория используется Допплером. метеорологический радар для определения скорости выпадения осадков в атмосфере, к радару или от него. Поскольку осадки, как правило, выпадают движется вместе с ветром, вы можете определить скорость ветра с помощью Доплера технология.

История радара

Хотя радар уже был изобретен, он получил дальнейшее развитие во время мировой войны. II, с работой над техникой, стимулированной угрозой воздушных атак.Радар имел много применений во время войны — он использовался для определения местоположения вражеских кораблей. и самолеты, чтобы вести огонь и помогать навигации кораблей и самолетов.

Хотя военные продолжают использовать радар, технология была выпущена для широкой публики после Второй мировой войны и быстро использовался во многих других отраслях промышленности. Радары теперь используются для навигации кораблей в тумане и самолетов в плохих условиях. Погода. Радар может обнаруживать движущийся автомобиль и отслеживать спутник. Самое главное для метеорологов радары могут обнаруживать всевозможные атмосферные явления.

Изображения радаров

Метеорологические радиолокационные изображения обычно представляют собой карту отраженных частиц. для указанной области вокруг радара. В зависимости от интенсивности осадков на карте будут отображаться разные цвета. Каждый цвет на дисплее радара будет соответствовать разный уровень энергии импульса отражается от осадков.

Сила импульса, возвращаемого радару, зависит от размера частиц, сколько их частиц, в каком состоянии они находятся (твердый град, жидкость-дождь) и какой они формы.Сделав много предположений о эти факторы и другие, приблизительная интенсивность дождя у земли может быть оцененным. Фактически, наиболее отражающие частицы осадков в атмосфера большая и обычно имеет жидкую поверхность (с водяным покрытием град).

Ошибки радара

Радиолокационные изображения не всегда точно отражают то, что происходит в атмосфере. и не все, что вы видите на радаре, будет осадками. Например, радар иногда обнаруживает осадки, которые выпадают выше в атмосфере но не достигает земли.Вот почему может показаться, что радар показывает дождь, когда дождя нет. Это называется virga .

Если радар находится близко к берегу и луч достаточно широкий, он может отражаются от моря и возвращают сильную отражательную способность, которая действительно просто морской «беспорядок». На некоторых длинах волн луч радара не полностью отражается при проезде очень сильного дождя или града, таким образом уменьшая или скрывая интенсивность эха дальше от радара. Наличие гор в пределах досягаемости радара может блокировать часть или весь луч радара, таким образом, значительно снижается интенсивность эха от дождя с другой стороны. сторона гор.Это считается «помехой от земли» и также может производиться зданиями и деревьями. Иногда птицы, самолеты, корабли и даже достаточно плотный рой насекомых может быть обнаружен метеорологическим радаром. Это еще более характерно для доплеровских радаров из-за их более высокой чувствительности.

По мере удаления от радара отраженное эхо становится слабее. Это происходит потому, что по мере того, как луч радара расширяется с расстоянием, пропорция луч, заполненный дождем, уменьшает и уменьшает интенсивность эха.В луч радара также удаляется от земли с увеличением расстояния (отчасти из-за Кривизна Земли, и отчасти потому, что луч направлен вверх на долю градуса), тем самым упуская из виду нижнюю часть дождя. Например, горизонтальный луч радара обнаруживает капли дождя на высоте 1 км над Поверхность Земли от дождя, находящаяся в 100 километрах от радара. Еще дождь то есть в 200 километрах от радара будет обнаружен на высоте 3 километров.

Факты о радаре

Японская эскадра, бомбившая Перл-Харбор, была обнаружена прототипом. Гавайский радар перед воздушным налетом, но оповещения не было, так как никто не верил неопытные радары!

У летучих мышей есть своего рода доплеровский радар.Их носы могут посылать короткие ‘cry’, который отражается от предметов на расстоянии и отправляет полученное эхо их ушами. Исходя из этого, летучая мышь может определить, находится ли поблизости животное. и движется ли это животное к нему или от него.

Некоторые изменения ветра можно увидеть на радаре в виде очень тонких, медленно движущихся линий. Этот потому что насекомые обычно собираются вокруг перемены ветра, и если есть достаточно их, луч радара будет отражен. Точно так же, когда рой летучих мышей при взлете в сумерках их иногда можно отследить на радаре.

Что такое метеорологический радар? | The Weather Company, подразделение IBM Business

Метеорологический радар

— всегда актуальная тема для наших клиентов. Вот почему мы собрали наиболее часто задаваемые вопросы, чтобы составить базовый обзор радиолокационных технологий, возможностей и преимуществ.

Что такое метеорологический радар?

Метеорологический радар

(также известный как метеорологический радар Доплера) — это прибор, который посылает импульсы электромагнитной энергии в атмосферу для обнаружения осадков, определения их движения и интенсивности, а также определения типа осадков, таких как дождь, снег или град.

Когда электромагнитный импульс поражает объект, например каплю дождя или снежинку, волна отражается обратно на радар с данными, которые могут быть проанализированы метеорологами. Метеорологи могут использовать эту информацию для определения конкретных районов, где существуют опасные погодные условия. В результате радар может быть исключительным инструментом в арсенале метеоролога, помогающим защитить жизнь и имущество.

Как работает метеорологический радар?

Метеорологический радар

использует либо твердотельный, либо трубчатый передатчик для отправки импульсов энергии (также известных как лучи радара) в воздух для обнаружения осадков.Этот сфокусированный луч излучается наружу от антенны (также известной как антенна радара). Если луч радара отражается от атмосферных осадков, таких как дождь или град, луч возвращается к метеорологическому диску, где данные обрабатываются с получением различных параметров. Это позволяет метеорологу анализировать и интерпретировать тип погоды, происходящий за десятки миль от радара.

Синоптики определяют расстояние до надвигающегося шторма и количество осадков по силе и скорости импульса, возвращающегося к месту метеорологического радиолокатора.Также можно определить тип осадков, движение, турбулентность и многие другие полезные определения, такие как распознавание обломков, которые торнадо бросит в воздух (известный как шар обломков).

Как радар помогает метеорологам предсказывать погоду?

Метеорологи имеют в своем распоряжении множество инструментов, включая радар, для прогнозирования погоды. Радар может определить расстояние до осадков, их скорость и размер капель или снежинок. Затем эти данные можно использовать в компьютерных моделях прогнозирования для прогнозирования будущих тенденций погоды, одновременно предупреждая метеорологов о предстоящих осадках, штормах или суровой погоде.

Что означают цвета метеорадаров?

Метеорологический радар

отправляет полученную информацию на компьютер, который выводит яркие зеленые, желтые и красные цвета, которые мы видим каждый день в прогнозах. Обычно более сильный дождь отображается более теплыми цветами.

Хотя зеленый, как правило, означает небольшой дождь, желтый означает умеренный дождь, а красный означает сильный дождь или град, наш продукт для вещания Max позволяет пользователям настраивать свою собственную цветовую таблицу.

Какие типы диапазонов погодных радаров?

Доплеровский радар можно разделить по длине волны.Сюда входят:

Радары S-диапазона

Длина волны: 8-15 см

Частота: 2–4 ГГц, хотя большинство погодных радаров S-диапазона работают в диапазоне частот 3,0–3,8 ГГц

Варианты использования: Большая длина волны этого радара позволяет лучу проходить через несколько диапазонов осадков, расширяя диапазон для анализа дальше, чем у радара C-диапазона. Как и во всех радарах, чем дальше луч находится от места расположения радара, тем выше луч находится над землей.Следовательно, то, что анализируется на высоте, не всегда то, что можно было бы испытать на уровне земли. Однако способность видеть и анализировать возврат осадков с больших расстояний действительно помогает метеорологу заранее генерировать предупреждения. Этот радар является самым дорогим из трех радиолокационных диапазонов.

Радары C-диапазона

Длина волны: 4-8 см

Частота: 4-8 ГГц, хотя большинство погодных радаров C-диапазона, используемых для погоды, работают в диапазоне 5.3 — 5,6 ГГц диапазон

Сценарии использования: РЛС C-диапазона часто предназначены для наблюдения за погодой на близком расстоянии, но могут использоваться для анализа осадков на среднем и большом расстоянии. Длина волны луча радара может проникать через полосы от умеренных до тяжелых, чтобы определить, что находится за пределами ближайшей полосы осадков. Однако луч затухает (то есть теряет свою силу) намного больше, чем более длинноволновый S-диапазон, и поэтому не распознает интенсивность осадков так же точно, как S-диапазон.Эти радары, как правило, меньше и дешевле, чем метеорологические радары S-диапазона, но дороже, чем меньшие радары X-диапазона.

Радары X-диапазона

Длина волны: 2,5 — 4 см

Частота: 8–12 ГГц

Сценарии использования: радары X-диапазона имеют меньшую длину волны, что делает их более чувствительными к более легким частицам. Эти радары также более чувствительны к затуханию, поскольку меньшая длина волны не позволяет лучу радара проникать через полосы сильных осадков.Это может помешать радару видеть за начальной полосой осадков, чтобы определить, что может приближаться.

В радарах X-диапазона обычно используется меньшая антенная тарелка, поэтому он намного дешевле, чем радары C- и S-диапазона.

Есть два способа, которыми большинство вещателей будет использовать радар X-диапазона:

  • Поскольку радар небольшой, его можно установить на прицепе или грузовике, что делает его очень мобильным. Радар можно было направить на шторм, чтобы получить более точное изображение опасной погоды на уровне земли, а не использовать фиксированный радар, в котором луч будет подниматься выше над землей по мере удаления от башни радара.
  • Другой вариант — приобрести сеть радаров X-диапазона и разместить их в фиксированных местах. Такой подход помогает метеорологам увидеть, что скрывается за полосой сильных осадков, и более реалистично изобразить то, что происходит на уровне земли.

Каковы некоторые ключевые достижения в технологии метеорологических радаров?

Погодные технологии постоянно развиваются. Рассмотрим подробнее нововведения в прогнозировании погоды.

Импульсный радар

Базовый импульсный радар: Этот тип радаров является наиболее распространенным.Сигнал состоит из повторяющейся последовательности коротких импульсов. Импульс передается и принимается одной антенной таким образом, что «эхо-сигнал» принимается до того, как будет отправлен следующий импульс.

Радар индикации движущихся целей: Это радар более старого типа, используемый для распознавания цели по помехам. «Беспорядок» обычно относится к неподвижным объектам, которые луч радара всегда улавливает, например, зданиям, холмам или горам. Этот радар может идентифицировать движущиеся осадки с помощью эффекта Доплера.

Радар непрерывного действия

Немодулированный радар непрерывного излучения: Этот радар может отображать частоты, которые смещены от передаваемой частоты на основе эффекта Доплера при движении объектов. Радары непрерывного действия обычно используются в спортивных состязаниях. Эти радары не могут определять расстояние. Для этого также требуются две антенны — одна для передачи сигнала, а другая для приема сигнала.

Частотно-модулированный радар непрерывного действия: В этом измерительном радаре ближнего действия также используются две антенны — одна для передачи, а другая для приема сигнала.Однако этот радар измеряет не только движение осадков, но и расстояние до них.

Двойная поляризация

Этот тип метеорологического радара позволяет излучать два луча с вертикальной и горизонтальной ориентацией. Это позволяет синоптикам определять как размер, так и форму осадков, что полезно при различении снега от дождя.

Как и все радары, технология двойной поляризации менее актуальна, чем дальше место расположения радара находится от возвращающихся к нему сигналов.Кривизна земли приводит к тому, что радиолокационные сигналы оказываются выше над землей, когда погодный диск находится дальше. Это также известно как «разрыв».

Эффект Доплера

Доплеровский радар использует так называемый эффект Доплера. По сути, частота сигнала радара увеличивается, когда осадки движутся к радару, и уменьшается, когда осадки удаляются от радара. Это может иметь жизненно важное значение для прогнозирования торнадо или порывов ветра.

Модели прогнозов метеорологических радаров

Данные метеорологического радара

могут быть объединены с другими источниками, такими как датчики Интернета вещей, и прошлые тенденции для создания моделей прогнозов.Используя искусственный интеллект, метеорологи могут лучше предсказывать погодные условия для более точного прогноза.

Из каких компонентов состоит метеорологический радар?

Метеорологические радары

состоят из пяти основных компонентов. Чтобы получить правильное представление о данных радара, важно понимать, как эти компоненты работают и работают вместе. Компоненты включают:

  1. Передатчик: передатчик генерирует импульс энергии.
  2. Антенна / Радиолокационная тарелка: Современные радиолокационные инструменты состоят из большой радиолокационной тарелки и защитного слоя, защищающего ее от порчи.Блюдо может вращаться, чтобы собирать данные и информацию из разных областей. Между тем антенна посылает импульсы в атмосферу и принимает отраженные импульсы. Когда энергетический сигнал взаимодействует с объектами, энергетические волны рассеиваются, а некоторые отражаются обратно на метеорологический радар.
  3. Радиолокационный процессор: радиолокационный процессор используется для компиляции и анализа радиолокационных данных, которые возвращаются на тарелку / антенну. Он использует такую ​​информацию, как расстояние до сигнала, для определения прогноза погоды.
  4. Приемник: Приемник распознает и увеличивает сигнал.
  5. Система отображения: одна система отображения должна быть напрямую связана с радаром, а другая должна быть предназначена для телевещательных компаний для отображения их зрителям.
    • Программное обеспечение метеорологического радара EEC (EDGE) от The Weather Company, подразделения IBM, отображает данные непосредственно с радара и имеет интерфейс, позволяющий метеорологу контролировать высоту радара, скорость антенны, режим наблюдения, объемный режим и многое другое.
    • Система вещания IBM Max отображает высококачественные изображения для вещания, показывающие наиболее распространенные радиолокационные моменты (параметры), такие как отражательная способность, скорость, ширина спектра, коэффициент корреляции (обломки) и гидрометеорологические опасности (тип осадков).

Почему так важны точные данные метеорологического радара?

Метеорологический радар

имеет решающее значение для предоставления точных прогнозов погоды в реальном времени и своевременных ежечасных сводок погоды. Эта технология может стать для метеорологов лучшим инструментом для точного прогнозирования выпадения осадков.Возможно, более важной является способность прогнозировать интенсивность и суровость приближающихся осадков и указывать на высокую или низкую вероятность опасности для жизни и имущества.

Данные радара также могут быть введены в модели прогнозов (например, модель IBM Global High-Resolution Atmospheric Forecasting (IBM GRAF) от The Weather Company), что помогает значительно лучше инициализировать данные, необходимые для создания более точных краткосрочных прогнозов, как правило. в течение 36 часов.

Для новостных станций или коммунальных предприятий радар является основой их стратегии прогнозов.Метеорологи используют метеорологи, чтобы держать зрителей в курсе, чтобы они знали, как подготовиться к суровой погоде, и решить, следует ли им покинуть район. Коммунальные предприятия используют данные радаров, чтобы знать, когда и как подготовить бригады к возможным отключениям.

В The Weather Company мы знаем, что точный метеорологический радар означает надежный прогноз. Вот почему мы включили в наши решения эффективную технологию метеорологических радаров:

Каковы преимущества метеорологического радара?

Наличие правильных данных о погоде может дать значительные преимущества:

  • Предсказание приближающихся штормов: С помощью высококачественной системы метеорологического радара ваша команда может обнаруживать опасные погодные условия, такие как торнадо, град или наводнение, а также определять местонахождение и рассчитывать скорость осадков для обеспечения точного времени прибытия.
  • Надежные и высококачественные данные: Высококачественные данные могут помочь метеорологам, радиовещательным компаниям и другим отраслям промышленности быстро и эффективно преобразовать идеи в действия, обеспечивая надежные прогнозы и точные результаты.
  • Достоверность: Неточности в прогнозах могут легко разочаровать зрителей. Предоставление более точных данных может завоевать доверие зрителей и помочь им вернуться.

Почему выбирают радарные решения от The Weather Company?

Предоставление точных и надежных прогнозов погоды имеет для нас первостепенное значение.Мы внедряем передовые технологии метеорологических радаров в решения там, где они больше всего нужны клиентам. Используя возможности получения данных в реальном времени, близких к реальному времени, с помощью систем метеорологических радаров, мы помогаем клиентам оставаться на шаг впереди и увеличивать свою прибыль.

Метеорологический радар EEC разработан для бесперебойной работы как с Max Ecosystem, так и с Max Storm. Интеграция данных метеорологического радиолокатора EEC непосредственно в ваши цифровые платформы помогает нашим клиентам обращаться к зрителям, даже если они не смотрят телевизор.Max Engage with Watson позволяет клиентам практически мгновенно связываться со зрителями, генерируя автоматические уведомления о важной информации в их веб-приложениях, мобильных и социальных приложениях.

Узнайте больше о преимуществах метеорологического радиолокатора:

Где я могу найти дополнительную информацию о метеорологических радарах и истории успеха клиентов?

Узнайте больше о нашей технологии метеорологических радаров с точки зрения отрасли, чтобы понять, как они влияют на результаты:

Послушайте рассказ наших клиентов о том, как технология метеорологических радаров и наши решения Max Ecosystem способствовали их успеху:

Метеорологический радар на Всемирной конференции радиосвязи

На следующей Всемирной конференции радиосвязи (ВКР), которая состоится со 2 по 27 ноября, будет представлен ряд исследований по использованию различных диапазонов радиочастот, некоторые из которых сводят к минимуму важность 2.Частота 7–2,9 гигагерца (ГГц) для метеорологии. ВМО обеспокоена этим, поскольку использование частоты 2,7–2,9 ГГц (S-диапазон) метеорологическими радарами имеет решающее значение для приложений мониторинга и прогнозирования погоды.

Метеорологические радары играют решающую роль — информация, которую они предоставляют, позволяет метеорологам выдавать ранние предупреждения и оповещения о тяжелых или экстремальных погодных явлениях, благодаря чему спасаются бесчисленные человеческие жизни и ограничивается ущерб собственности.

Метеорологические радары

могут предоставлять информацию об интенсивности осадков и скорости ветра, обеспечивая трехмерное изображение внутри штормов и позволяя детально определять местоположение и характеристики связанных с ними опасных погодных явлений.Информация от метеорологических радаров используется для прогнозирования формирования тайфунов, ураганов, торнадо и других суровых погодных явлений и отслеживания их курса. Они также используются для прогнозирования вероятности внезапных наводнений, сильных ветров и молний.

Диапазон S, диапазон C и диапазон X

Для метеорологических радаров обычно используются три диапазона частот:

• Диапазон S (2700–2900 МГц), развернутый в основном в тропических и умеренных климатических зонах, для например, в районах, где обычны ураганы, торнадо, сильный град, сезон дождей или проливные дожди;

• Диапазон C (в основном полоса 5600–5650 МГц), используется в климатических условиях, где ослабление (ослабление обратного сигнала радара) из-за сильного дождя или сильного града является очень незначительной проблемой; и

• Диапазон X (9300–9500 МГц), используемый в основном в гидрологических и метеорологических приложениях с меньшим радиусом действия, таких как гидрология городских и горных долин.

База данных метеорологических радиолокаторов ВМО содержит метаданные для 835 из примерно 1 500 действующих метеорологических радиолокаторов в мире. Из них примерно 40% (335) относятся к S-диапазону и 53% (446) — к C-диапазону. NEXRAD в Соединенных Штатах Америки — крупнейшая сеть S-диапазона со 160 радарами. Китайская сеть CINRAD состоит из 158 радаров и представляет собой смесь радаров C-диапазона и S-диапазона (еще не имеющихся в базе данных ВМО). Россия планирует реализовать сеть аналогичного размера к 2020 году.

Требуется частота без помех

Все метеорологические радары работают, передавая радиосигналы и измеряя возвращаемый сигнал.Только малая часть излучаемой энергии отражается или рассеивается обратно составляющими атмосферы, такими как капли дождя; поэтому приемники метеорологических радаров являются очень чувствительными приборами. Любые помехи в одной и той же полосе частот снижают или разрушают удобство их измерений.

Документально подтверждено широкое использование во всем мире радиолокаторов S-диапазона и других метеорологических радаров в приложениях для мониторинга, прогнозирования и предупреждения суровой погоды, которые спасают жизни и имущество. Очень важно сохранить 2.Полоса частот 7–2,9 ГГц для этой критической метеорологической цели.
Международный союз электросвязи (МСЭ), агентство Организации Объединенных Наций, которое организует ВКР каждые три-четыре года, отвечает за пересмотр Регламента радиосвязи, использование радиочастотного спектра и спутниковых орбит. (Дополнительную информацию о диапазоне S см. В отчете МСЭ (2008) Использование радиоспектра в метеорологии: мониторинг и прогнозирование погоды, воды и климата.)

ВМО призывает своих стран-членов посещать базу данных радаров и информировать Организацию, если какие-либо из их действующих метеорологических радаров не указаны в списке.


Радиолокационное изображение S-диапазона из регионального аэропорта Лейк-Чарльз (Луизиана, США), показывающее структуру и интенсивность дождя, связанного с ураганом Рита 24 сентября 2006 г.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *