Универзитет у Источном СарајевуСАОБРАЋАЈНИ ФАКУЛТЕТ

ДОБОЈ

Данијел Драгичевић

РАДАРСКИ СИСТЕМИ

СЕМИНАРСКИ РАД

Добој, 2008. године

Универзитет у Источном СарајевуСАОБРАЋАЈНИ ФАКУЛТЕТ

ДОБОЈ

РАДАРСКИ СИСТЕМИ

СЕМИНАРСКИ РАД

СТУДЕНТ: Данијел Драгичевић МЕНТОР: Милица Пецељ, проф. географ.БРОЈ ИНДЕКСА: 288/08

САДРЖАЈ1. УВОД...........................................................................................................4

2. ЕЛЕКТРОМАГНЕТИКА.........................................................................5

3. ОДБИЈАЊЕ ТАЛАСА..............................................................................6

3.1. ПОЛАРИЗАЦИЈА................................................................................................6

4. МЈЕРЕЊЕ УДАЉЕНОСТИ....................................................................7

4.1. ФРЕКВЕНТНА МОДУЛАЦИЈА.............................................................................7

5. ДЕФИНИСАЊЕ СИГНАЛА...................................................................8

6. ДОПЛЕРОВ ЕФЕКАТ..............................................................................9

7. СЕКУНДАРНИ РАДАР..........................................................................10

8. ЛИТЕРАТУРА...........................................................................................11

Данијел Драгичевић Увод

1. УВОД

Радар је акроним енглеског назива, који се преводи као уређај за откривање објеката и одређивање њихове удаљености (RAdio Detection And Ranдinд). То је систем који се користи за откривање, одређивање удаљености, и снимање објеката као што су авиони, бродови, аутомобили, киша, као и разни облици терена. Јаки радио сигнали бивају одаслани и пријемник у радару слуша да ли постоји ехо од неког објекта. Анализирајући одбијени сигнал, објекат може бити лоциран, а понекад и идентификован. Мада је количина враћеног сигнала врло слаба, радио сигнали се могу лако појачати. Радарски радио таласи се могу лако произвести са било којом жељеном снагом, детектовати као веома мала количина енергије и затим појачати много пута. Због ових карактеристика радар је погодан за детекцију објеката на веома великим удаљеностима, гдје би остале рефлексије од свијетлости или звука биле веома слабе за детекцију.

Слика 1. Различите врсте радара.

4

Данијел Драгичевић Електромагнетика

2. ЕЛЕКТРОМАГНЕТИКА

Радарски уређаји покушавају да рефлектују електромагнетне таласе, као што су радио таласи и микроталаси, од мете. Детекција се реализује коришћењем радио пријемника. Електромагнетни таласи се одбијају од било које веће промјене у диелектричној или дијамагнетној константи. Ово значи да чврсти објекат у ваздуху или вакууму, или остале значајније промјене у атомској густини објекта, ће обично рефлектовати радарске таласе. Ово је дјелимично истинито за електрично проводне материјале као што је метал, и ово чини радар погодним за откривање авиона и бродова.

Електромагнетни таласи се не простиру добро под водом. Стога се за подводну примјену користи, сонар, који је базиран на звучним таласима.

Слика 2. Поједностављена блок-шема радарског система.

5

Данијел Драгичевић Мјерење удаљености

3. ОДБИЈАЊЕ ТАЛАСА

Радарски таласи се рефлектују на различите начине зависно од величине радио таласа и облика мете. Ако је радио талас много краћи него величина мете, талас ће се одбити на начин слично као што се свијетлост одбија од огледала. Рани радари су користили сигнале велике таласне дужине, које су биле веће од мета, тако да су примали слабе сигнале. Модерни системи користе краће таласне дужине (пар центиметара) и овакви радари могу детектовати објекте величине кришке хљеба или веће. Ипак, радари велике таласне дужине погоднији су за детектовање на већим даљинама (користе се у системима за рано упозоравање).

Радио таласи се увијек рефлектују од ћошкова и кривих на начин слично као и сјај од заобљеног стакла. Објекти који највише рефлектују сигнал имају угао од 90 степени између површина које рефлектују таласе. Тијело које има три равне површине које се састају у једном углу, слично углу зграде, ће увијек рефлектовати сигнал назад извору сигнала. Ове такозване угловне коцке се обично користе као радарски рефлектори на објектима који су иначе тешки за откривање, и често се налазе на чамцима, да би се олакшало њихово откривање у спасилачкој ситуацији. Због генерално истих разлога објекти који покушавају да избјегну детекцију ће увијек имати постављене површине под углом који ће елиминисати оштре ивице, као на примјер облик stealth авиона.

Сика 3. Одбијање радио-таласа:а) од површине која затвара угао од 90 степени;

б) од површине која затвара неправилан угао.

3.1. Поларизација

Поларизација је смјер у којем талас осцилује. Радари користе хоризонталну, вертикалну или циркуларну поларизацију да би открили различите типове рефлексија. На примјер, циркуларна поларизација се користи да би се смањио утицај кише на сигнал. Линеарна поларизација обично индикује металне површине, и помаже да се игнорише киша. Случајна поларизација обично показује фракталну површину као што су стијене или блато, и користе се од стране навигационих радара.

6

Данијел Драгичевић Мјерење удаљености

4. МЈЕРЕЊЕ УДАЉЕНОСТИ

Најједноставнији начин да се измјери удаљеност неког објекта је да се емитује кратак импулс, и након тога измјери колико времена треба да се одбијени сигнал од објекта врати назад. Удаљеност је једна половина цијелог пута који је сигнал прешао (због тога што сигнал треба да допре до објекта и да се врати назад до пријемника) подијељена брзином сигнала. Брзина сигнала је једнака брзини свијетлости, што чини путању до објекта и назад временски веома кратком. Због овог разлога прецизна мјерења удаљености су била компликована до увођења електронике високих перформанси, и гдје можемо рећи да су старије генерације радара биле прецизне за пар процената.

Ако је вријеме кашњења , тада се удаљеност може одредити једноставном формулом:

гдје је - брзина свијетлости.

4.1. Фреквентна модулација

Следећи начин за мjерење удаљености је базиран на фреквентној модулацији. Упоређивање фреквенција између два сигнала је пуно прецизније, чак и са старијом електроником, него мjерење времена повратног сигнала. Мjерењем фреквенције повратног сигнала и упоређивањем истог са оригиналом, разлика се може лако измjерити.

Ова техника се може користити код радарских система, и често се налази код радарских висиномjера на авионима. У овим системима "носећи" радарски сигнал је фреквентно модулисан на предвидив начин, типично варирајући горе и доле синусним таласом на звучним фреквенцијама. Након овога сигнал се шаље са једне антене и прима се на другој, које су лоциране испод авиона, и након овога се сигнал упоређује. Пошто се фреквенција сигнала мијења, за вријеме док се сигнал врати до летелице, пренос се промијенио на неку другу фреквенцију. Количина те промјене је већа за дуже вријеме, тако да веће разлике у фреквенцијама значе већу удаљеност. Количина промјене је стога директно повезана са пређеним путем и може да се прикаже на инструменту. Ова врста обраде сигнала је слична оној који се користи у Доплеровом радару за мјерење брзине.

7

Данијел Драгичевић Дефинисање сигнала

5. ДЕФИНИСАЊЕ СИГНАЛА

Сваки радар користи одређени тип сигнала. Далекометни сигнали обично користе дуге импулсе са дугим размацима између њих, док радари краћег домета користе краће импулсе са мање времена између њих. Ова шема импусла и пауза је позната као ”фреквенција понављања пулсева - ФПП” (енг. Pulse Repetition Time – PRT) и једна је од главних начина како се радар карактерише. Како се електроника знатно поправила, многи радари могу да мијењају своју ФПП.

Слика 4. Параметри којим се дефинише сигнал радара.

8

Данијел Драгичевић Доплеров ефекат

6. ДОПЛЕРОВ ЕФЕКАТ

Доплеров ефекат је појава да услед кретања пријемника или предајника долази до мијењања фреквенције таласа, на страни пријемника. Ако се пријемник и предајник крећу један ка другом, фреквенција се помјера навише (расте), а ако се пријемник и предајник крећу један од другог, фреквенција се помјера наниже (опада).

Слика 5. Принцип Доплеровог ефекта.

Доплеровим ефектом се може готово тренутно извршити прецизно мјерење брзине. Доплеров ефект можемо дефинисати као промјену у фреквенцији било којег сигнала због коначне брзине по којој сигнал путује која се упоређује са кретањем објекта. На примјер, звук путује на релативно спорој брзини око 300 [m/s], и због овога можемо доживјети Доплеров ефект када поред нас прођу амбулантна кола са сиреном брзином 3 [m/s]. Мада ово резултира у малој промjени фреквенције (1%), људско ухо може да региструје ове промјене.

Доплеров ефекат се користи и у неким врстама радара, како би се измјерила брзина детектованог објекта. Зрак из радара се усмјерава према покретној мети (на пример аутомобилу, јер овакве радаре често користи полиција за откривање пребрзе вожње), док се мета удаљава од радара. Сваки наредни талас мора да пређе већу раздаљину како би достигао мету, прије него што се одбије назад ка извору. Како сваки следећи талас путује дуже, размак између њих се повећава, па се повећава и таласна дужина (а фреквенција се смањује). Радарски зрак може да се усмјерава и према мети која се приближава, и у том случају сваки наредни талас прелази мању раздаљину, па се таласна дужина смањује (а фреквенција повећава).

У случају радара, брзина свијетлости је много бржа него брзина звука (па је и резултујућа промјена много мања). Модерна електроника је чак боља у детекцији ове промјене него што је људско ухо за звук. Брзине као што су пар центиметара у секунди се могу веома лако измјерити, и прецизност је типично много боља него код мјерења удаљености. Практично сваки модерни радар користи овај принцип.

9

Данијел Драгичевић Секундарни радар

7. СЕКУНДАРНИ РАДАР

Секундарни Радар (енг. Secondary Surveilance Radar – SSR) је радарски систем који се користи у контроли летења, који не само да детектује и мјери позицију ваздухоплова, већ прикупља додатне податке од самог ваздухоплова као што је његов идентитет и висину на којој лети. За разлику од примарног радара, који мјери само правац и удаљеност објеката детектујући одбијене радио сигнале од објекта, секундарни радар се ослања на то да су ваздухоплови опремљени радарским транспондером, уређајем који детектује радарски сигнал и на њега одговара емитујући сопствени сигнал који секундарни радар детектује. Секундарни радар је базиран на технологији развијеној у току Другог свјетског рата за разликовање непријатељских авиона (енг. Identification Frend or Foe – IFF).

Слика 6. Принцип рада секундарног радара.

Ваздухоплове без оперативног транспондера и друге објекте секундарни радар не детектује. Пошто секундарни радар не мора да има снагу довољну да електромагнетни талас прође пут од радара до ваздухоплова и назад и буде довољно јак да може да се детектује, већ само да досегне транспондер, снага са којом секундарни радар емитује је много мања, реда величине 1000 пута. Секундарни радар је зато много јефтинији од примарног.

Транспондери имају могућност да подесе 4 цифре бројчаника на вриједности од 0 до 7 (окталне цифре), што укупно чини комбинација. Пилот подешава транспондер на извесни број, односно кôд, у договору са контролом летења и тај кôд служи као идентификација ваздухоплова. Одређен број кôдова је резервисан за специјалне ситуације, као:

7700 – опасност,

7600 – губитак радио-комуникације,

7500 – отмица авиона.

Предност технологија секундарног радара је што висину ваздухоплова чини познатом, пошто примарни радар одређује позицију ваздухоплова само на хоризонталној равни, тј дводимензионално. Информација о висини ваздухопловa се шаље на основу мјерења алтиметра, у резолуцији од 100 стопа, тј око 30м.

10

Данијел Драгичевић Литература

8. ЛИТЕРАТУРА

[1] – Ерић М., Липовац Л., Гордић Р., Лазовић М., Костић А., Јолкић С.: ”КОНЦЕПТ ДИСТРИБУИРАНОГ СИСТЕМА ЗА НАДЗОР ВАЗДУШНОГ ПРОСТОРА НА ПАСИВНОМ ПРИНЦИПУ”, XI ТЕЛЕКОМУНИКАЦИОНИ ФОРУМ ТЕЛФОР 2003, Београд.

[2] – Вујчић Светозар, Чедомир Гацовић, Алекса Зејак: ” МЕСТО УРЕЂАЈА ЗА ОТКРИВАЊЕ РАДАРСКОГ ЗРАЧЕЊА У ГРУПАЦИЈИ ПАСИВНИХ РАДАРСКИХ СИСТЕМА”, Први научни скуп одбрамбене технологије у функцији мира, 2005. Београд.

[3] – ”ВОЈНИ РАДИО СИСТЕМИ И СИСТЕМИ ЗА ЕЛЕКТРОНСКИ РАТ”, каталог опреме Ирител Београд.

[4] – Проф. др Вера Марковић: ”РАДАРСКИ СИСТЕМИ”, скрипта за предавања, Елелтронски факултет Ниш.

[5] – Интернет:

- www.wikipedia.com

11