Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

PŘEDNÁŠKA 1. MRAR – Radiolokační a radionavigační systémy Jiří Šebesta Ústav radioelektroniky FEKT VUT v Brně 22.9.2014.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "PŘEDNÁŠKA 1. MRAR – Radiolokační a radionavigační systémy Jiří Šebesta Ústav radioelektroniky FEKT VUT v Brně 22.9.2014."— Transkript prezentace:

1 PŘEDNÁŠKA 1. MRAR – Radiolokační a radionavigační systémy Jiří Šebesta Ústav radioelektroniky FEKT VUT v Brně

2 strana 2 MRAR: PŘEDNÁŠKA 1.  Úloha radiolokace  Typy radarů  Aplikace radarů  Kmitočtová pásma  Parametry radarů  Historický vývoj radiolokace

3 strana 3  Radiolokací rozumíme zjišťování objektů v prostoru a určování jejich polohy a parametrů pohybu pomocí elektromagnetických vln. MRAR-P1: Úloha radiolokace (1/1)  Zařízení určená pro plnění zmíněných úkolů nazýváme radiolokátory, zkr. RLS (radiolokační systém), nebo lokátory nebo radary  RADAR = Radio Detection and Ranging  SONAR = Sound Navigation and Ranging  Radiolokační cíl = TARGET

4 strana 4 MRAR-P1: Typy radarů (1/1)  Primární radiolokátory (aktivní RLS)  impulsní  kontinuální (cca do 1 km)  Sekundární radiolokátory (aktivní RLS s aktivním odpovídačem)  Poloaktivní radiolokátory  Pasivní radiolokátory  směroměrné  dopplerovské  časoměrné

5 strana 5 MRAR-P1: Aplikace radarů (1/6)  PRIMÁRNÍ RLS: PŘEHLEDOVÝ RADIOLOKÁTOR (ATC)  RL-64 (ŘLP Brno Tuřany)  ATC = Air Traffic Control

6 strana 6 MRAR-P1: Aplikace radarů (2/6)  PRIMÁRNÍ RLS: PŘISTÁVACÍ RADIOLOKÁTOR (ATC)  RP-5PAR  PAR = Precision Approach Radar

7 strana 7 MRAR-P1: Aplikace radarů (3/6)  PRIMÁRNÍ RLS: METEOROLOGICKÝ DOPPLEROVSKÝ RADAR  Weather radar  Reflectivity – Rayleigh scattering

8 strana 8 MRAR-P1: Aplikace radarů (4/6)  PRIMÁRNÍ RLS: RADAR PROTIVZDUŠNÉ LETECKÉ OBRANY  RAT31SL  Dole - fázované anténní pole primárního radaru DBF = Digital Beam Forming  Nahoře – anténa pro sekunární přehledový radar SSR = Secondary Surveillance Radar

9 strana 9 MRAR-P1: Aplikace radarů (5/6)  PRIMÁRNÍ RLS: RADAR PROTIRAKETOVÉ OBRANY  XBR  Impulsní primární radar 10,5 GHz  Fázované anténní pole – zářičů (horn)  Nízkoztrátový kryt proti povětrnostním vlivům Radom = RAdar DOMe

10 strana 10 MRAR-P1: Aplikace radarů (6/6)  PASIVNÍ RLS: RADAR TDOA  Stanice radarového systému TAMARA  Pasivní časoměrný systém TDOA = Time Difference of Arrival

11 strana 11 MRAR-P1: Kmitočtová pásma (1/1)

12 strana 12 MRAR-P1: Parametry radarů (1/3)  Parametry technické - charakterizují vlastnosti jednotlivých dílčích částí radiolokátoru :  pracovní kmitočet  druh použité modulace  výkon vysílače  citlivost přijímače  vyzařovací diagram anténního systému  počet a druh výstupních zařízení  schopnost potlačení odezev od pevných cílů

13 strana 13  Parametry taktické - parametry určující použití a celkové schopnosti lokátoru identifikovat cíl a jeho prostorové parametry:  oblast přehledování  doba přehledu  počet a druh určovaných souřadnic a přesnost jejich určení  rozlišovací schopnost (v dálce a úhlu)  odolnost proti rušení (z hlediska taktického) MRAR-P1: Parametry radarů (2/3)

14 strana 14 MRAR-P1: Parametry radarů (3/3)  Ke zhodnocení většiny taktických vlastností (dosah, přesnost, rozlišovací schopnost) se používají statistické metody – hledá se pravděpodobnost dosažení určitých hodnot daných vlastností. (Např. dosahem lokátoru rozumíme vzdálenost, která odpovídá tzv. 50% zjištění cíle)  Radiolokátor je obecně měřící zařízení, pro které platí obecné vlastnosti měřící systémy charakterizující včetně chyb měření:  chyby systematické (opakující se soustavně při každém měření – chyba kalibrace)  chyby nahodilé (způsobuje zpracování signálu, šum)

15 strana 15 MRAR-P1: Historický vývoj (1/17)  1886 Hertz demonstroval odraz elektromagnetické vlny v lab. podmínkách  1900 Tesla popsal matematicky řešení detekce odrazu elmag. vlny od objektu a výpočty pro radarové měření rychlosti  1904 patent „Telemobilskopu“ Hülsmeyer – měření velkých objektů (vlaky, lodě)  1924 Appleton (NP) a Barnett měřili výšku ionosféry pomocí systému s kmitočtovou modulací  Patent „Telemobilskopu“

16 strana 16 MRAR-P1: Historický vývoj (2/17)  Princip měření výšku ionosféry pomocí systému s kmitočtovou modulací  Princip využívají FM-CW radary  výškoměry malých výšek (4,3 GHz)  antikolizní radary (76 GHz)

17 strana 17 MRAR-P1: Historický vývoj (3/17)  1925 použil Breit a Tuve k měření výšky ionosféry impulsní metodu. Tento způsob zjišťování vzdálenosti je založen na přesném měření doby, která uplyne mezi vysláním radiového impulsu k ionosféře a návratem odražené energie k vysílači používá se v leteckých výškoměrech  1928 první praktický radiolokační systém - radiovýškoměr pracující s kmitočtovou modulací  Princip se  Princip se používá se v leteckých výškoměrech

18 strana 18 MRAR-P1: Historický vývoj (4/17)  1930  1930 Taylor dokázal, že i malé cíle mohou být zdrojem měřitelných odrazů  byly v Anglii a USA publikovány údaje o odrazu rádiových vln od letadel. Zjistilo se, že takové cíle jsou zdrojem slabých, ale technicky detekovatelných odrazů. Od této doby se stala konstrukce RLS problémem technologickým  1938 byl vybudován řetěz výstražných radiolokátorů CH (Chain Home) pro obranu Londýna a ústí Temže - vlnová délka 15 m, výkon vysílače v impulsu 150 kW (později 1 MW), délka impulsu 12  s a opakovací kmitočtem 25 Hz, dosahem do 200 km

19 strana 19 MRAR-P1: Historický vývoj (5/17)  Chain Home = Early Warning Radar

20 strana 20 MRAR-P1: Historický vývoj (6/17)  1939  1939 byl sestrojen první letecký lokátor typ AI, = 1,5 m  1940 byl v Anglii vyvinut první magnetron, pro radiolokaci ho však nejdříve použili Američané  od 1940 byly výzkumné práce amerických a anglických vědců sjednoceny, USA se zaměřili na vývoj centimetrového radiolokátoru pro stíhací letouny a centimetrového RLS pro řízení protiletadlové palby  Aplikace magnetronu ve vysílačích radiolokačních systémů pozvedl úroveň americké radiolokace v období války na světovou špičku

21 strana 21 MRAR-P1: Historický vývoj (7/17)  1940 soustava přehledových radiolokátorů s pracovním kmitočtem 106 MHz na tichomořských ostrovech  Na Hawai v provozu v době napadení přístavu Pearl Harbour japonskými letadly, bohužel operační středisko vyhodnotilo situaci špatně a mylně se domnívalo, že cíle zaměřené radarem jsou spojenecké bombardéry.  1942 dutinový magnetron se špičkovým výkonem 2 MW pro pásmo 10 cm a 300 kW v pásmu 3 cm  Vývoj centimetrového radiolokátoru pro stíhací letouny a centimetrového RLS pro řízení protiletadlové palby

22 strana 22 MRAR-P1: Historický vývoj (8/17)  Němečtí odborníci sestrojili na začátku 2. světové války výstražný radiolokátor Freya, pracující s = 2,4 m a s dosahem 120 km a lokátor pro řízení protiletadlové palby Würzburg s = 50 cm s dosahem 30 km. V roce 1942 sestrojili palubní RLS Fug s = 2 m a dosahem až 6 km.  Při přechodu ke kratším vlnovým délkám však narazili na technické problémy a přijali závěr, že cm vlny nejsou pro konstrukci RLS vhodné. To byl osudový omyl, který byl způsoben neschopností sestrojit vhodné magnetrony a klystrony, které jsou pro zajištění většího dosahu centimetrových radiolokátorů bezpodmínečně nutné.

23 strana 23 MRAR-P1: Historický vývoj (9/17)  Jedna Freya po válce  A taky jeden Wuerzburg v Normandii, jeden je ve VTM Lešany

24 strana 24 MRAR-P1: Historický vývoj (10/17)  Současně s rozvojem radiolokace se objevila i řada prostředků pro rušení jejich činnosti  Během 2. světové války se ke zmatení nepřítele používaly staniolové proužky s délkou odpovídající polovině vlnové délky elektromagnetické vlny radaru protivníka  K eliminaci tohoto způsobu rušení, resp. maskování, byly záhy aplikovány metody indikace pohyblivých cílů MTI = Moving Target Indication  Aplikace rádiových prostředků pro rušení

25 strana 25 MRAR-P1: Historický vývoj (11/17)  Po druhé světové válce budování velkých systémů pro snímání vzdušných prostorů  Studená válka nutí vybudovat systémy zahorizontálních radarů OTHR = Over the Horizon Radar  Využití radarů v civilním sektoru  Polovodičová technika  Signálové procesory  Techniky potlačení clutteru (nežádoucí odrazy)  Pokročilé metody zpracování, např. technika syntetických antén SAR = Synthetic Aperture Radar  Fúze informací z radarů a dalších čidel.

26 strana 26 MRAR-P1: Historický vývoj (12/17)  Přijímací anténa amerického OTHR

27 strana 27 MRAR-P1: Historický vývoj (13/17)  Anténa sovětského OTHR Jedna ze stanic: Černobyl-2, cca 5 km od JE

28 strana 28 MRAR-P1: Historický vývoj (14/17)  Dosažitelný vf. výkon - elektronky vs. polovodiče

29 strana 29 MRAR-P1: Historický vývoj (15/17)  Georadar (Ground Penetrating Radar)

30 strana 30 MRAR-P1: Historický vývoj (16/17)  Radar se syntetickou aperturou (Synthetic Aperture Radar)

31 strana 31 MRAR-P1: Historický vývoj (17/17)  Antikolizní radar (Collision Avoidance Radar)

32 strana 32 Děkuji za vaši pozornost Anténní pole radaru XBR obsahuje cca ant. elementů


Stáhnout ppt "PŘEDNÁŠKA 1. MRAR – Radiolokační a radionavigační systémy Jiří Šebesta Ústav radioelektroniky FEKT VUT v Brně 22.9.2014."

Podobné prezentace


Reklamy Google