карта рлс что это такое
Что такое радиолокационная станция?
Радиолокационная станция (или сокращенно РЛС) — это устройство, измеряющее время отражения излученного импульса от объекта и пеленг этого объекта относительно своего местоположения. Никакой другой судовой навигационный прибор, кроме РЛС, не способен предоставить такую же информацию об объектах, находящихся вокруг судна, а это значит, что РЛС представляет собой важное средство обеспечения безопасности судоходства.
Использование радиолокационных станций
Первая радиолокационная станция была разработана во время Второй мировой войны. Сегодня на рынке представлены РЛС, подходящие для использования на всех типах судов, включая и небольшие рыболовецкие, и прогулочные суда. Несмотря на то, что среди владельцев маломерных судов популярностью пользуются и такие судовые устройства, как навигационные эхолоты и GPS-приемники, радиолокационная станция остается одним из наиболее важных навигационных средств. Именно она способна обеспечить безопасность навигации в полной темноте или в тумане.
Возьмем, например, прокладчик курса. Он может показать только приблизительное местонахождение объекта, в то время как радиолокационная станция точно покажет, где находятся те или иные объекты, в том числе береговая линия, движущиеся суда, маяки и буи. РЛС решит проблему и в случае, когда объекты не нанесены на карту: судоводитель будет предупрежден о возможном препятствии на его пути.
Назначение РЛС
Главная функция любой радиолокационной станции — предупреждение столкновений. Также она обеспечивает информированность судоводителя о местонахождении судов, берега и других объектов. Среди остальных функций РЛС можно выделить следующие:
Как работает радиолокационная станция
Антенна излучает радиоимпульсы в определенном направлении. Когда импульс наталкивается на какой-либо объект, например, судно или остров, часть энергии импульса возвращается к антенне. Направление, в котором повернута антенна при получении отраженного сигнала, является направлением цели, давшей такое отражение. Так как радиоволны распространяются практически с постоянной скоростью, время, требующееся для возвращения отраженного сигнала к антенне, является мерой дальности цели.
Как РЛС определяет расстояние
Радиоимпульс проходит в прямом и обратном направлении, но для определения расстояния до цели требуется только половина времени его пути. Следующее уравнение показывает, как определяется расстояние:
где c — скорость радиоимпульса (3 x 108 м/с)
T — время между передачей радиоимпульса и приемом отраженного эхосигнала
D — расстояние
Как радиоволны, так и световые волны распространяются практически с постоянной скоростью, равной 300000 км/с (186000 миль/с); поэтому РЛС может обрабатывать огромные объемы информации за очень короткое время. Для сравнения, гидролокатор и эхолот используют при работе ультразвуковые волны. Так как скорость распространения ультразвуковых волн составляет 2420 км/с (1500 миль/с), обработка сигнала осуществляется гораздо медленнее, чем в случае РЛС.
Как РЛС определяет пеленг
РЛС определяет расстояние до цели путем измерения количества времени, которое требуется для возвращения отраженного эхосигнала к антенне. Пеленг на цель определяется по направлению, из которого возвращается отраженный эхосигнал.
Антенна поворачивается на 360° вокруг своей вертикальной оси с использованием специального механизма. Чтобы добиться высокой разрешающей способности по пеленгу, антенна передает радиочастотные (РЧ) импульсы в форме узконаправленного луча. «Суперлучи» имеют ширину в горизонтальной плоскости порядка 1 (одного) градуса и меньше, обеспечивая высокую точность определения пеленга. Чем меньше ширина луча, тем точнее можно определить пеленг на цель.
Как РЛС отображает цели
Радиолокационные цели отображаются на так называемом индикаторе кругового обзора (ИКО). По сути, это диаграмма направленности антенны в полярных координатах, в середине которой расположено передающее импульсы судно. Эхосигналы от целей принимаются и отображаются в направлении, соответствующем относительному пеленгу, на расстоянии от центра ИКО, соответствующем их удалению от своего судна. Ранние модели РЛС отображали цели, а также лишь некоторые графические данные, например, курсовую черту и кольца дальности. Чтобы увидеть изображение на экране, нужен был специальный козырек для защиты от световых помех.
Почти все более поздние модели РЛС используют ЖК-дисплеи или мониторы с электронно-лучевой трубкой (ЭЛТ). Дисплеи такого типа обеспечивают стабильное, яркое, нетемнеющее отображение радиолокационных эхосигналов на монохромном или цветном экране в зависимости от модели. Изображение хорошо видно даже при ярком солнечном свете. На экране отображается различная информация в цифровом формате, чтобы пользователь всегда имел полное представление об окружающей навигационной обстановке.
Дальность действия РЛС
Атмосферные условия и форма цели, материал и ракурс в небольшой степени влияют на дальность действия РЛС. Тем не менее в общем случае дальность действия РЛС вычисляется по следующей формуле:
D – расстояние от антенны до горизонта цели. При нормальных атмосферных условиях это расстояние на 6% больше, чем оптический горизонт. Это вызвано тем, что радиоволны преломляются вследствие атмосферных изменений.
Чем выше антенна или цель расположены над поверхностью моря, тем больше дальность обнаружения цели. Например, если антенна расположена на высоте 9 м над уровнем моря, а высота цели 16 м, на экране прибора можно будет увидеть эхосигнал от этой цели на расстоянии 15 миль.
Аномальные условия распространения радиоимпульсов
При определенных атмосферных условиях могут образоваться воздушные каналы, которые влияют на распространение радиоимпульсов и, в свою очередь, на дальность действия РЛС. Если радиоимпульсы отклоняются вниз, они могут пройти большее расстояние, таким образом увеличивая дальность обнаружения целей. Это явление называется сверхрефракция. Противоположное явление, когда радиоволны отклоняются вверх и уменьшается дальность обнаружения целей, называется субрефракция.
Погодные радары: как они помогают предсказывать погоду?
У природы есть плохая погода, и мы в Toshiba в этом не сомневаемся. Но эффективно прогнозировать ненастья человечество научилось совсем недавно, и путь к этим достижениям лежал через личные трагедии, мировые войны и «партизанские ливни». Проводим краткий экскурс в историю метеорологии, рассказываем, как появились метеорадары и почему новейший погодный суперкомпьютер назвали именем древнейшего бога.
Недавно палеоклиматологи пришли к выводу, что древнее Аккадское государство (существовало оно около 4 тыс. лет назад) пришло в упадок из-за усиления в Месопотамии сезонных пылевых бурь (так называемых «шамалов»), нарушивших сельское хозяйство. И уже тогда человечество пыталось следить за погодой и предсказывать её. Но получалось не очень — бедные аккадцы.
Прорыв наступил только в XIX веке, ведь первый секрет успешного прогноза — наблюдение за погодой из разных географических точек одновременно. Впервые это стало возможным с появлением нового средства связи — телеграфа, который помог построить первую метеорологическую службу, которая не только наблюдала за погодой, но и предсказывала её (как умела). Речь о Департаменте метеорологии при британском правительстве. Его создателем в 1854 году стал офицер ВМФ Великобритании Роберт Фицрой, капитан корабля «Бигль», на котором Чарльз Дарвин совершил знаменитое кругосветное путешествие. За свою долгую карьеру Фицрой задокументировал огромное количество погодных наблюдений. Правда, деятельность нового органа ограничилась созданием карты ветров для капитанов флота, которую прогнозом, конечно, назвать было нельзя.
25 октября 1859 года у берегов Англии потерпело крушение пассажирское судно «Роял Чартер». Внезапный мощный шторм разбил его о скалы у западного побережья Англии, в результате чего погибли 456 человек. Крушение «Роял Чартер» в родных водах поразило Фицроя (интересно, как бы он отреагировал на историю «Титаника» спустя полвека). Глава Департамента метеорологии распорядился создать сеть из 24 метеостанций в крупных портах Англии, Дании, Голландии и Франции для предупреждения штормов. Помог в этом Фицрою недавно изобретённый телеграф, который передавал в штаб-квартиру погодные данные морзянкой.
Помимо этого, Фицрой приказал установить на всех кораблях королевского флота штормглассы — герметично запаянные колбы со смесью из воды, этанола, нитрата калия, хлорида аммония и камфоры. Жидкость в этом приборе реагирует на изменение погоды, к примеру, помутнение предвещает дождь, а прозрачность — ясную погоду.
Судя по высоко поднявшимся большим кристаллам, этот штормгласс обещает сильный мороз и стужу. Впрочем, дальнейший технический прогресс в метеорологии выбросил этот прибор на свалку истории, даже не оставив учёным времени на изучение принципа его действия. Источник: ReneBNRW / Wikimedia Commons
Вооружившись термометрами, барометрами, штормглассами, многолетней «биг датой» наблюдений, а также показаниями сети метеостанций, Роберт Фицрой начал публиковать прогнозы погоды на 1-2 дня вперёд. Первый такой прогноз появился в The Times в 1861 году.
Прогноз погоды на 1 августа 1861 года. В Лондоне ожидалась ясная погода, умеренный юго-западный ветер и 17 градусов тепла. Сбылся ли прогноз, мы не знаем. Источник: Official blog of the Met Office News Team
Первый синоптик быстро нажил себе врагов. Учёные критиковали его методы. Британская пресса смаковала неудачи. Владельцы рыболовного бизнеса готовились предъявить счёт за убытки, ведь рыбаки часто отказывались выходить в море, получая прогноз плохой погоды от Фицроя. К 1865 году уже немолодой контр-адмирал синоптик впал в депрессию, растратив почти все своё состояние на метеорологические исследования, и 30 апреля наложил на себя руки.
Прогнозы Фицроя не могли быть точными: метеостанций было мало, обработка данных велась вручную, а экстраполяция старых погодных наблюдений часто подводила. Но главным слабым местом его практики были погодные замеры на основе косвенных данных (температура, давление), тогда как для успешного прогноза необходимо непосредственное наблюдение за передвижением воздушных масс.
Прошёл ещё век, прежде чем человечество научилось этому. Как в случае со многими другими техническими решениями XX столетия, прогрессу помогла гонка вооружений.
На погодном фронте: как военные научились предсказывать погоду?
В 1904 году 22-летний германский инженер Кристиан Хюльсмайер презентовал в Кёльне загадочный прибор, который назывался «телемобилоскопом» (Telemobiloskop). Каждый раз, когда на определённом участке протекающего неподалёку Рейна проходил корабль, телемобилоскоп издавал звон. Этот прибор состоял из искрового радиопередатчика, подключённого к множеству антенн. Телемобилоскоп улавливал отражённые от крупных металлических объектов (кораблей) электромагнитные волны. Однако присутствовавшие на презентации представили ВМФ Германии тогда аппарат не оценили.
И очень зря, потому что уже в 1930-е гг. ученые США, Великобритании, Германии, Франции, СССР, Японии, Италии и Нидерландов практически одновременно начали разработку похожих приборов, основанных на трансляции радиосигналов и улавливании отраженного от различных объектов эха. Призваны они были выявлять на дальних дистанциях движение самолетов и кораблей потенциального противника. Принцип работы этих передатчиков был положен в основу и метеорадаров, работающих до сегодняшнего дня.
Антенна излучает радиоволны сверхвысокочастотного диапазона в виде кратковременных импульсов большой мощности. Излучение фокусируется в узкий радиолуч. Когда импульс наталкивается на своём пути на препятствие, часть его энергии рассеивается в том числе и по направлению к приёмнику, который обычно работает рядом с передатчиком на одной антенне. Радиоэхо слабее отправленного импульса и возвращается с задержкой. Разность в мощности и скорости этих импульсов и позволяет определить положение в пространстве, скорость, плотность и другие физические параметры препятствия, например, самолёта или грозового облака.
К началу Второй Мировой войны такие системы были созданы, и одна из них (американская) дала миру новое слово «радар» (образовано от аббревиатуры RADAR, Radio Detection And Ranging).
В 1941 году английские операторы впервые наблюдали на индикаторе радара засвеченные участки от ливневых осадков. Позже военные обратили внимание на радиошум, который исходил от туч, снегопадов и града. Эти данные начали использовать для уточнения погоды и координации лётчиков и моряков. А после войны часть военных радаров передали метеорологам для наблюдения за погодой. К примеру, в США военно-морские силы перестроили радар AN/APS-2, ранее использовавшийся для поиска германских подводных лодок, и отдали его в Бюро погоды США в 1946 году под названием WSR-1 (Weather Surveillance Radar).
Таким увидели американские метеорологи торнадо с помощью погодного радара WSR-3, а Hook Echo — это название наблюдаемого на радаре облачного образования, похожего на торнадо (hook по-английски — «петля»). Источник: Wikimedia Commons
В послевоенный период принцип работы погодных радаров уже не менялся, но усложнялось их устройство — для получения более точных данных о размере и количестве осадков, их распределении в атмосфере, скорости и направлении передвижения. Однако климат на планете постепенно меняется, и в некоторых регионах усиливаются самые разные разрушительные погодные явления, требующие новых методов прогнозирования.
Что такое «партизанские ураганы» и почему обычные радары с ними не справляются?
Для прогнозирования таких явлений два основных типа традиционных метеорадаров — многопараметрические и с фазированной антенной решёткой — не подходят.
Многопараметрические метеорологические радары имеют двойную поляризацию, то есть они могут одновременно передавать и принимать горизонтально и вертикально поляризованные волны. Это позволяет им эффективно отслеживать количество осадков вплоть до размеров капель дождя. Однако у такого радара есть и недостатки: его параболическая антенна (в форме тарелки) может передавать и принимать электромагнитные волны только в том направлении, к которому она обращена. Сигнал имеет форму тонкого луча, поэтому чтобы вычислить распределение осадков, нужно, словно прожектор, повернуть антенну вверх, а затем постепенно наклонять её к земле. Для наблюдения за распределением осадков вблизи уровня земли может потребоваться от одной до пяти минут, а для замера осадков в трёхмерном проекции более — пяти минут. Именно это не даёт быстро «вычислить» кучевую тучу, в которой прячется «партизанский ливень».
Первый вид радара излучает более мощный сигнал, а второй — более рассеянный. Источник: Toshiba Clip
В отличие от многопараметрических радаров, погодные радары с фазированной решёткой представляют собой плоские антенны, как правило, квадратной или многоугольной формы. Точнее говоря, они состоят из множества маленьких антенн, размещённых на плоскости (нечто похожее на фасеточный глаз насекомого). Его структура позволяет мгновенно изменять направление волн без необходимости перемещать антенну вверх или вниз. Этот вид радара позволяет излучать и принимать волны (от земли до уровня неба) практически непрерывно. Но его слабое место — вычисление количества осадков, ведь их сигнал более рассеянный.
Если многопараметрический радар хорошо замеряет количество осадков, то радар с фазированной решёткой лучше справляется с построением картины их распределения. Но чтобы обнаруживать «партизанский ураган» нужно было соединить эти два радара в одном.
Ужа с ежом: как в Toshiba соединили круг и квадрат?
Инженеры Toshiba в составе исследовательской группы Совета по науке, технологии и инновациям при правительстве Японии создали первый в мире многопараметрический радар с фазированной решёткой, то есть объединили два традиционных типа радаров в одно устройство. Оно имеет двойную поляризацию и может формировать пучок сигналов одновременно в десять направлений. Благодаря этому, такой радар способен всего за 30 секунд отыскать «партизанскую тучу» в радиусе 60 км (и за минуту — в радиусе 80 км).
Первый многопараметрический метеорологический радиолокатор с фазированной решёткой разместился на крыше Университета Саитама в декабре 2017 года. Источник: Toshiba Clip
Максимальная дальность охвата в 80 км позволяет одному радару контролировать погодную обстановку практически над всем столичным районом Токио. К примеру, в летнее время года радары смогут предупреждать о «партизанских ливнях» и помогать городским властям координировать передвижение туристов и горожан в случае неблагоприятной погоды.
Впоследствии в Японии может быть создана сеть из новых метеорадаров, которые покроют всю территорию страны. Однако чем больше инструментов исследования погоды, тем сложнее обрабатывать и интерпретировать получаемую информацию. Поэтому в будущем человечеству необходимо решить проблему создания глобальной системы контроля за погодными условиями на основе суперкомпьютеров. Похоже, прорыв в этой области подготовили наши коллеги из IBM.
Бог ясного дня: как будет предсказывать погоду новый суперкомпьютер?
В ноябре 2019 года компания IBM объявила о разработке глобальной системы высокоточного погодного прогнозирования GRAF (Global High-Resolution Atmospheric Forecasting System). Её основу составит суперкомпьютер DYEUS, построенный специально для управления виртуальной моделью глобальной погоды. Кстати, имя DYEUS («Дьеус») неслучайно — так звали верховного бога праиндоевропейского пантеона, который отвечал за ясное небо над головами наших предков 3-5 тыс. лет назад.
Что такое радиолокационная станция?
«Радиолокационная станция», или «радар», происходят от англ. словосочетания radio detection and ranging — радиообнаружение и дальнометрия.
Радиолокационная станция (или сокращенно РЛС) — это устройство, измеряющее время отражения излученного импульса от объекта и пеленг этого объекта относительно своего местоположения.
Антенна РЛС излучает радиоимпульсы в определенном направлении.
Когда импульс наталкивается на какой-либо объект, например, судно или остров, часть энергии импульса возвращается к антенне.
Направление, в котором повернута антенна при получении отраженного сигнала, является направлением цели, давшей такое отражение.
Никакой другой судовой навигационный прибор, кроме РЛС, не способен предоставить такую же информацию об объектах, находящихся вокруг судна, а это значит, что РЛС представляет собой важное средство обеспечения безопасности судоходства.
Назначение РЛС
Главная функция любой радиолокационной станции — предупреждение столкновений.
Также она обеспечивает информированность судоводителя о местонахождении судов, берега и других объектов.
Среди остальных функций РЛС можно выделить следующие:
— Судовождение в любых условиях видимости, в том числе:
— индикация надводной обстановки,
— индикация окружающих в зоне видимости радара целей, их элементов движения, возможных габаритов, скорости, курса, пеленга до них, дистанции и изменения данных параметров,
— отображения элементов систем навигационной обстановки, буев и ограждений; береговой линии; гидротехнических сооружений; средств радиотехнического распознавания; выпадения осадков; плавающих и других объектов.
— использование в навигационных целях при определении места по пеленгу и дистанции до приметных точек, с исчислением их на навигационной карте.
— Анализ движения других судов
Функция отображения следов в виде послесвечения позволяет оценить движение всех целей относительно собственного судна.
Некоторые современные модели радиолокационных станций также могут отображать истинное движение целей, что еще больше повышает безопасность судоходства.
— Ведение судна в определенное судоводителем место
Напоминающее карту изображение на экране РЛС позволяет идти непосредственно к выбранной путевой точке и дополняет изображения прокладчика курса.
— Прием сигналов радиолокационного маяка
Радиолокационная станция может принимать импульсные сигналы от радиолокационного маяка для определения местоположения своего судна.
Антенна излучает радиоимпульсы в определенном направлении. Когда импульс наталкивается на какой-либо объект, например, судно или остров, часть энергии импульса возвращается к антенне.
Направление, в котором повернута антенна при получении отраженного сигнала, является направлением цели, давшей такое отражение.
Радиоимпульс проходит в прямом и обратном направлении, но для определения расстояния до цели требуется только половина времени его пути. Следующее уравнение показывает, как определяется расстояние:
D = 1/2 x c T,
где c — скорость радиоимпульса (3 x 108 м/с)
T — время между передачей радиоимпульса и приемом отраженного эхосигнала
D — расстояние
Как радиоволны, так и световые волны распространяются практически с постоянной скоростью, равной 300000 км/с (186000 миль/с); поэтому РЛС может обрабатывать огромные объемы информации за очень короткое время.
Для сравнения, гидролокатор и эхолот используют при работе ультразвуковые волны. Так как скорость распространения ультразвуковых волн составляет 2420 км/с (1500 миль/с), обработка сигнала осуществляется гораздо медленнее, чем в случае РЛС.
РЛС определяет расстояние до цели путем измерения количества времени, которое требуется для возвращения отраженного эхосигнала к антенне.
Пеленг на цель определяется по направлению, из которого возвращается отраженный эхосигнал.
Антенна поворачивается на 360° вокруг своей вертикальной оси с использованием специального механизма.
Чтобы добиться высокой разрешающей способности по пеленгу, антенна передает радиочастотные (РЧ) импульсы в форме узконаправленного луча.
«Суперлучи» имеют ширину в горизонтальной плоскости порядка 1 (одного) градуса и меньше, обеспечивая высокую точность определения пеленга. Чем меньше ширина луча, тем точнее можно определить пеленг на цель.
Эхосигналы от целей принимаются и отображаются в направлении, соответствующем относительному пеленгу, на расстоянии от центра ИКО, соответствующем их удалению от своего судна.
Ранние модели РЛС отображали цели, а также лишь некоторые графические данные, например, курсовую черту и кольца дальности. Чтобы увидеть изображение на экране, нужен был специальный козырек для защиты от световых помех.
Почти все более поздние модели РЛС используют ЖК-дисплеи или мониторы с электронно-лучевой трубкой (ЭЛТ).
Дисплеи такого типа обеспечивают стабильное, яркое, нетемнеющее отображение радиолокационных эхосигналов на монохромном или цветном экране в зависимости от модели.
Изображение хорошо видно даже при ярком солнечном свете.
На экране отображается различная информация в цифровом формате, чтобы пользователь всегда имел полное представление об окружающей навигационной обстановке.
Атмосферные условия и форма цели, материал и ракурс в небольшой степени влияют на дальность действия РЛС.
Тем не менее в общем случае дальность действия РЛС вычисляется по следующей формуле:
D – расстояние от антенны до горизонта цели.
При нормальных атмосферных условиях это расстояние на 6% больше, чем оптический горизонт.
Это вызвано тем, что радиоволны преломляются вследствие атмосферных изменений.
Чем выше антенна или цель расположены над поверхностью моря, тем больше дальность обнаружения цели.
Например, если антенна расположена на высоте 9 м над уровнем моря, а высота цели 16 м, на экране прибора можно будет увидеть эхосигнал от этой цели на расстоянии 15 миль.
Сигнал РЛС распространяется конусом, соответственно, имеет мертвую зону, дальность которой зависит от рельефа местности в зоне работы РЛС, местонахождения самой станции, её высоты, угла посыла импульса и технических параметров РЛС. В идеальных условиях на прямой местности исходя из принципов тригонометрии дальность равна произведению высоты местонахождения антенны РЛС на косинус угла 90° – ½ угла излучения РЛС.
Суда, способные выйти на глиссирующий режим движения, изменяют свою горизонтальную плоскость работы и увеличивают угол мертвой зоны. Для уменьшения данного эффекта на таких судах используются элементы силового крепежа под углом, которые при рабочем ходе судна на глиссере выводят радар в плоскость, параллельную воде, тем самым возвращая работу РЛС в нормальный режим.
Но мертвая зона характеризуется не только дальностью прихода луча к поверхности земли, но и отражающими свойствами и материалом поверхности.
Ряд структур имеют свойство поглощать радиоволны, что делает их незаметными для РЛС, на этих принципах основывается производство судов «стелс».
При пологой береговой черте и интенсивном подъеме в глубине берега, с большей вероятностью отражение и прорисовка на мониторе РЛС будут иметь непосредственно самовозвышение, а не прилегающие к акватории берега.
Это необходимо учитывать и штурману, и судоводителю и оператору, тем самым, пользуясь навигационными картами и лоциями, а также визуальным наблюдением, характеризовать береговую черту, основываясь на показания из нескольких источников.
Несмотря на современные технологии, использующиеся в радиолокационных станциях, существует вероятность индикации ложных сигналов на мониторе.
Многие из них возникают из-за состояния среды распространения радиоволн, но многие — по другим параметрам, которые можно и нужно предусмотреть.
— Работа нескольких РЛС в одном частотном диапазоне
В портах, узкостях и местах интенсивного судоходства возникает ситуация работы нескольких радиолокационных станций в одном частотном диапазоне, что приводит к приему сигнала, излучаемого другой РЛС.
Это отображается в виде последовательного расположения точек на дисплее, которые появляются в разных местах экрана, и так как они дублируют посыл другого радара, то могут быть легко распознаны своей геометрической правильностью построения.
Данная проблема решается сменой частоты работы радиолокационной станции.
Один из видов ложных сигналов — это мнимое изображение или зеркальное изображение.
Данный эффект достигается при наличии в непосредственной близости от действия радиолокационной станции крупного экранирующего объекта, будь то мост, гидротехническое сооружение или крупное судно.
При отражении сигнала от цели электромагнитные волны распространяются в разные стороны, и, достигнув крупный объект («зеркало»), отражаются снова. При этом отражение поменяет пеленг, так как придет с направления на объект, и дальность, так как фактическое расстояние пройденной волны будет равно сумме от РЛС до цели, от цели до объекта и от объекта обратно к РЛС; данную дальность и воспримет радар как верную.
— Отражения от объекта лучей «боковых лепестков»
Также к ложным сигналам относятся отражения от объекта лучей «боковых лепестков».
Данный сигнал слабее и отображается на том же расстоянии, что и истинная цель, но по другому пеленгу.
Как правило, при уменьшении усиления или увеличении шумоподавления, такая эхолокация пропадает и не принимается за цель.
— Многократно отраженные эхосигналы от одной цели
Также к отражению несколько раз от одной цели относятся многократно отраженные эхосигналы от одной цели.
Данный эффект возникает при близком расположении цели и своего судна.
Тогда при посыле эхосигнал отражается от цели и воспринимается РЛС. При этом отраженные лучи также повторно отражаются и от своего борта, который тоже имеет отражаемую поверхность, тем самым генерируя новый посыл сигнала в сторону цели, который, в свою очередь, снова отражается.
И так может происходить несколько раз.
На дисплее радара происходит отображение примерно на одном расстоянии, на одном пеленге уменьшающихся целей. Дальность до каждой цели равна дальности отстояния судов между собой.
Данный лжесигнал возможно учесть при визуальном обнаружении цели. Или учесть при появлении эффекта множественных сигналов на одном пеленге, равноудаленных друг от друга с затуханием полезной индикации.
Кроме ложных сигналов, оператору РЛС необходимо учитывать возможные теневые зоны.
Данный фактор опасен слепым сектором, по которому цели не индицируются на мониторе, но могут и вызывать интерес со стороны штурмана и судоводителя, и представлять опасность.
Данное явление возникает при расположении на пусти сигнала крупных объектов, «загораживающих» пространство для радара.
Как правило, слепой сектор возникает при непосредственном расположении антенны радара рядом с мачтой или другим объектом.
Теневую зону необходимо принять к расчетам и вести там другие виды наблюдения.
При монтаже радарной антенны необходимо избегать возникновения данного эффекта. При составлении проекта судна данный фактор учитывается как один из основополагающих при выборе места размещения антенны.
При атмосферных осадках возможность пользоваться шумоподавлением также остается, но тут вступает в силу принцип поглощения сигнала водой, и объекты, находящиеся за стеной осадков, могут быть не видны из-за ослабления сигнала водной завесой и снятия чувствительности с приемника РЛС шумоподавлением.
Сами осадки между собой могут отличаться: град, снег, дождь, морось; соответственно, их отображение тоже различается.
Чем интенсивнее воздушная пелена, тем больше осадки похожи на береговую черту.
Опытный оператор может установить уровень и тип осадков по отображению индикации на дисплее РЛС.
В современных радарах чувствительность и возможность индикации при цифровой обработке повышены, что снижает влияние атмосферных помех и волнения на индикацию надводной обстановки.
Судовые радиолокационные станции могут производить излучение сигнала в двух частотных диапазонах:
X-band — это частотный диапазон в сантиметровых длинах волн от 3,75 до 2,5 см, что составляет 8-12 ГГц;
S-band — это частотный диапазон, который простирается от 7,5- до 15-сантиметровых волн и соответствует 2-4 ГГц. В связи с данной физикой распространения волн, в условиях интенсивных атмосферных осадков, радиолокационные станции, излучающие сигнал в S диапазоне, дают более чёткое освещение надводной обстановки.
Для радиолокационных станций обоих диапазонов различают разрешающие способности, которые могут зависеть от угла и от дальности.
Разрешающая способность по азимуту характеризует возможность отображения на дисплее РЛС двух располагающихся близко целей как двух разных объектов при равной удаленности этих точек от антенны РЛС.
Данная способность зависит от длины приемной части антенны и от длины волны излучения, при этом чем больше антенная часть, тем данная способность будет лучше.
В связи с этим есть требование резолюции ИМО, которая обязывает все судовые РЛС обеспечивать разрешающей способностью по азимуту лучше, чем 2,5°.
Так как зависимость прямо пропорциональна длине антенной части и обратно пропорциональна длине волны, то выведены соотношения длины антенной части и излучающего диапазона.
Так, для РЛС, работающих в X-диапазоне, длина излучающей части антенны должна составлять не менее 120 сантиметров, а для S-диапазона — уже порядка 360 сантиметров. Это усложняет использование радаров S-диапазона на небольших судах, где большая антенная часть радара не будет уместна.
Разрешающая способность по дальности индикации — это возможность отображать на дисплее радара от двух объектов, находящихся на одном пеленге к приемному устройству, но на разной дистанции.
Эта возможность характеризует работу РЛС в условиях интенсивного судоходства, в стесненных условиях узкости и других вариантах использования, когда информация об обстановке имеет непосредственные изменения в течение короткого времени и зависит на принятие решения судоводителем.
В связи с этим длительность импульса может быть изменена оператором для получения более полной картины, при этом теряется дальность.
Так же как и разрешающая способность по дальности, угловая характеристика радиолокационной станции — это точность определения пеленга. Она тоже зависит от ширины радиолокационного излучения.
Пеленг на цель — это угол между плоскостью меридиана наблюдателя и вертикальной плоскостью, проходящей через точку наблюдения и наблюдаемый объект.
Тем самым точность измерения зависит не только от верности измерения угла на объект, но и от правильности юстировки радара относительно диаметральной плоскости судна. Юстировка проводится в срок, указанный по регламенту технического обслуживания на каждую РЛС в отдельности.
Дальность до цели определяется по индикации на мониторе.
В большинстве РЛС используются два вида колец дальности, которые отображают окружность, где радиус — от расположения радиолокационной станции до метрической отметки.
Как правило, используется несколько неподвижных колец дальности с шагом в несколько миль, давая оценочную обстановку по дальности, с более точным подвижным кольцом, которое путем органов управления можно подвести до отметки цели с индикацией дальности кольца на одной из рабочих областей дисплея. Это позволит насколько возможно точно определить местонахождение цели.
Дальность вкупе с пеленгом дает полную информацию по объекту, а их изменения по времени также информируют оператора об элементах движения цели.
По точкам с изначальной дальностью и пеленгом и последующими их изменениями, где каждой точке присваивается свое значение, возможно построить вектор скорости и рассчитать предполагаемое месторасположение цели через определенный промежуток времени, с учетом неизменных параметров ЭДЦ.
Минимальный диапазон дальности и мертвая зона имеют между собой принципиальное различие, хотя и характерны по схожести индикации.
Минимальный диапазон обозначает отсутствие сливания цели и судна, на котором работает радар.
При разном использовании параметров дальности, данная характеристика разная.
При этом также основным фактором будет излучающая способность цели, и чем она будет больше, тем соответствующий диапазон — меньше.
У ИМО есть требования к минимальному диапазону дальности: в соответствии с резолюцией MSC.192(79) цель с отражающей поверхностью 10 м 2 должна отображаться на дисплее на дистанции не менее 40 метров.
Все радиолокационные станции, одобренные регистром (Российским речным регистром, Российским морским регистром судоходства и другими) удовлетворяют этому требованию.
Для максимального уменьшения данного параметра необходимо на шкале индикации использовать как можно меньшую шкалу дальности.
Использована информация:
— Что такое радиолокационная станция?
— Радиолокация