Radar est un ensemble de méthodes scientifiques et de moyens techniques utilisés pour déterminer les coordonnées et les caractéristiques d'un objet au moyen d'ondes radio. L'objet sous enquête est souvent appelé cible radar (ou simplement cible).
Principe du radar
Les équipements et installations radio conçus pour effectuer des tâches radar sont appelés systèmes ou dispositifs radar (radar ou radar). Les bases du radar reposent sur les phénomènes et propriétés physiques suivants:
- Dans le milieu de propagation, les ondes radio, rencontrant des objets aux propriétés électriques différentes, sont dispersées sur ceux-ci. L'onde réfléchie par la cible (ou son propre rayonnement) permet aux systèmes radar de détecter et d'identifier la cible.
- A de longues distances, la propagation des ondes radio est supposée être rectiligne, avec une vitesse constante dans un milieu connu. Cette hypothèse permet de mesurer la distance à la cible et ses coordonnées angulaires (avec une certaine erreur).
- Basé sur l'effet Doppler, la fréquence du signal réfléchi reçu calcule la vitesse radiale du point de rayonnementconcernant RLU.
Contexte historique
La capacité de réflexion des ondes radio a été soulignée par le grand physicien G. Hertz et l'ingénieur électricien russe A. S. Popov à la fin du XIXe siècle. Selon un brevet daté de 1904, le premier radar a été créé par l'ingénieur allemand K. Hulmeier. L'appareil, qu'il appelait télémobiloscope, était utilisé sur les navires qui sillonnaient le Rhin. Dans le cadre du développement de la technologie aéronautique, l'utilisation du radar semblait très prometteuse en tant qu'élément de la défense aérienne. La recherche dans ce domaine a été menée par d'éminents experts de nombreux pays du monde.
En 1932, Pavel Kondratievich Oshchepkov, chercheur au LEFI (Leningrad Electrophysical Institute), décrit le principe de base du radar dans ses travaux. Lui, en collaboration avec ses collègues B. K. Shembel et V. V. Tsimbalin à l'été 1934 a fait la démonstration d'un prototype d'installation radar qui détectait une cible à une altitude de 150 m à une distance de 600 m.
Types de radars
La nature du rayonnement électromagnétique de la cible nous permet de parler de plusieurs types de radar:
- Le radar passif explore son propre rayonnement (thermique, électromagnétique, etc.) qui génère des cibles (fusées, avions, objets spatiaux).
- Active avec une réponse active est effectuée si l'objet est équipé de son propre émetteur et interagit avec luise produit selon l'algorithme "demande - réponse".
- Active avec une réponse passive implique l'étude du signal radio secondaire (réfléchi). La station radar dans ce cas se compose d'un émetteur et d'un récepteur.
- Le radar semi-actif est un cas particulier d'actif, dans le cas où le récepteur du rayonnement réfléchi est situé à l'extérieur du radar (par exemple, il s'agit d'un élément structurel d'un missile à tête chercheuse).
Chaque espèce a ses avantages et ses inconvénients.
Méthodes et équipements
Tous les moyens de radar selon la méthode utilisée sont divisés en radars à rayonnement continu et pulsé.
Les premiers contiennent un émetteur et un récepteur de rayonnement, agissant simultanément et en continu. Selon ce principe, les premiers radars ont été créés. Un exemple d'un tel système est un radio altimètre (un dispositif d'aéronef qui détermine la distance d'un aéronef à la surface de la terre) ou un radar connu de tous les automobilistes pour déterminer la vitesse d'un véhicule.
Dans la méthode pulsée, l'énergie électromagnétique est émise en impulsions courtes en quelques microsecondes. Après avoir généré un signal, la station fonctionne uniquement pour la réception. Après avoir capturé et enregistré les ondes radio réfléchies, le radar transmet une nouvelle impulsion et les cycles se répètent.
Modes de fonctionnement du radar
Il existe deux principaux modes de fonctionnement des stations et des appareils radar. Le premier est le balayage spatial. Elle est réalisée selon un strictsystème. Avec un examen séquentiel, le mouvement du faisceau radar peut être de nature circulaire, en spirale, conique, sectorielle. Par exemple, un réseau d'antennes peut tourner lentement dans un cercle (en azimut) tout en balayant simultanément en élévation (inclinaison vers le haut et vers le bas). Avec un balayage parallèle, l'examen est effectué par un faisceau de faisceaux radar. Chacun a son propre récepteur, plusieurs flux d'informations sont traités en même temps.
Le mode Tracking implique une directivité constante de l'antenne vers l'objet sélectionné. Pour le tourner, en fonction de la trajectoire d'une cible en mouvement, des systèmes de suivi automatisés spéciaux sont utilisés.
Algorithme pour déterminer la portée et la direction
La vitesse de propagation des ondes électromagnétiques dans l'atmosphère est de 300 000 km/s. Par conséquent, connaissant le temps mis par le signal diffusé pour couvrir la distance de la station à la cible et retour, il est facile de calculer la distance de l'objet. Pour ce faire, il est nécessaire d'enregistrer avec précision le moment de l'envoi de l'impulsion et le moment de la réception du signal réfléchi.
Pour obtenir des informations sur l'emplacement de la cible, un radar hautement directionnel est utilisé. La détermination de l'azimut et de l'élévation (élévation ou élévation) d'un objet est faite par une antenne à faisceau étroit. Les radars modernes utilisent pour cela des réseaux d'antennes phasées (PAR), capables de définir un faisceau plus étroit et caractérisés par une vitesse de rotation élevée. En règle générale, le processus de balayage spatial est effectué par au moins deux faisceaux.
Principaux paramètres système
Depuisles caractéristiques tactiques et techniques de l'équipement dépendent largement de l'efficacité et de la qualité des tâches.
Les indicateurs tactiques du radar incluent:
- Zone de visualisation limitée par la plage de détection minimale et maximale de la cible, les angles d'azimut et d'élévation autorisés.
- Résolution en portée, azimut, élévation et vitesse (capacité à déterminer les paramètres des cibles proches).
- La précision de la mesure, qui est mesurée par la présence d'erreurs grossières, systématiques ou aléatoires.
- Immunité au bruit et fiabilité.
- Le degré d'automatisation de l'extraction et du traitement du flux de données entrant.
Des caractéristiques tactiques spécifiées sont définies lors de la conception d'appareils via certains paramètres techniques, notamment:
- fréquence porteuse et modulation des oscillations générées;
- modèles d'antenne;
- puissance des appareils de transmission et de réception;
- Dimensions hors tout et poids du système.
En service
Radar est un outil universel largement utilisé dans l'économie militaire, scientifique et nationale. Les domaines d'utilisation ne cessent de s'étendre en raison du développement et de l'amélioration des moyens techniques et des technologies de mesure.
L'utilisation du radar dans l'industrie militaire nous permet de résoudre les tâches importantes d'examen et de contrôle de l'espace, de détection de cibles mobiles aériennes, terrestres et aquatiques. Sansradars, il est impossible d'imaginer des équipements servant de support d'information aux systèmes de navigation et aux systèmes de contrôle des tirs.
Le radar militaire est le composant central du système d'alerte antimissile stratégique et de la défense antimissile intégrée.
Radioastronomie
Envoyées depuis la surface de la Terre, les ondes radio sont également réfléchies par des objets dans l'espace proche et lointain, ainsi que par des cibles proches de la Terre. De nombreux objets spatiaux n'ont pu être entièrement étudiés qu'avec l'utilisation d'instruments optiques, et seule l'utilisation de méthodes radar en astronomie a permis d'obtenir des informations riches sur leur nature et leur structure. Le radar passif pour l'exploration lunaire a été utilisé pour la première fois par les astronomes américains et hongrois en 1946. À peu près à la même époque, des signaux radio provenant de l'espace ont également été accidentellement reçus.
Dans les radiotélescopes modernes, l'antenne de réception a la forme d'un grand bol sphérique concave (comme le miroir d'un réflecteur optique). Plus son diamètre est grand, plus le signal que l'antenne pourra recevoir sera faible. Souvent, les radiotélescopes fonctionnent de manière complexe, combinant non seulement des appareils situés à proximité les uns des autres, mais également situés sur différents continents. Parmi les tâches les plus importantes de la radioastronomie moderne figure l'étude des pulsars et des galaxies à noyaux actifs, l'étude du milieu interstellaire.
Utilisation civile
Dans l'agriculture et la sylviculture, le radarles dispositifs sont indispensables pour obtenir des informations sur la répartition et la densité des masses végétales, étudier la structure, les paramètres et les types de sols et détecter à temps les incendies. En géographie et en géologie, le radar est utilisé pour effectuer des travaux topographiques et géomorphologiques, déterminer la structure et la composition des roches et rechercher des gisements minéraux. En hydrologie et en océanographie, les méthodes radar sont utilisées pour surveiller l'état des principales voies navigables du pays, la couverture de neige et de glace, et cartographier le littoral.
Radar est un assistant indispensable pour les météorologues. Le radar peut facilement connaître l'état de l'atmosphère à une distance de plusieurs dizaines de kilomètres, et en analysant les données obtenues, une prévision est faite des changements des conditions météorologiques dans une zone particulière.
Perspectives de développement
Pour une station radar moderne, le principal critère d'évaluation est le rapport efficacité/qualité. L'efficacité fait référence aux caractéristiques de performance généralisées de l'équipement. La création d'un radar parfait est une tâche complexe d'ingénierie et scientifique et technique, dont la mise en œuvre n'est possible qu'avec l'utilisation des dernières réalisations en électromécanique et électronique, informatique et informatique, énergie.
Selon les prévisions des experts, dans un proche avenir, les principales unités fonctionnelles des stations de différents niveaux de complexité et d'objectifs seront des réseaux phasés actifs à semi-conducteurs (réseaux d'antennes phasées), qui convertissent les signaux analogiques en signaux numériques. DéveloppementLe complexe informatique automatisera entièrement le contrôle et les fonctions de base du radar, offrant à l'utilisateur final une analyse complète des informations reçues.
