نگاهی به رادارهای هواپایه

[Electro_officer 13,797]

....

حسگر اصلی و چشمان یک جنگنده رادار نصب شونده در دماغه آن محسوب می‌شود بدون این حسگر دید یک جنگنده به دید بصری خلبان محدود خواهد شد! نخستین تلاش‌های بشر برای بکارگیری رادار در هواگردها به دوارن طلایی جنگ جهانی دوم باز می‌گردد در جایی که آلمانی‌ها به کمک رادارهای لیختنشتاین "Lichtenstein" و آمریکایی‌ها به کمک رادارهای APS-3 در واقع سعی داشتند هواگردهای دشمن را در نبردهای شبانه شناسایی کنند چراکه در این نبردها دید بصری خلبان عملاً ارزش عملیاتی برابری با دید یک موش کور پیدا می‌کردند!

رادار لیختنشتاین مجهز به آنتن‌های دایپل با طول موج کاری 70 الی 90 سانتیمتر

رادار APS-3 مجهز به آنتن سهموی با طول موج کاری 3 سانتیمتر

رادارهای هواپایه یا مستقر در فضا SBR با توجه به مانورپذیری بسیار بالا و نیز افق دید وسیع دارای برتری‌های فراون نسبت به رادارهای زمینی بوده و قادرند اهداف پروازی در ارتفاع پایین را که خارج از دید رادارهای زمینی حرکت می‌کنند و حتی اهداف زمینی را کشف و رهگیری کنند. یک رادار زمینی به طور معمول برد حداکثری 400 کیلومتری را در افق دیدی محدود پوشش می‌دهد در حالی که یک رادار هواپایه قادر است با افق دیدی مناسب بردی معادل 800 کیلومتر را پوشش دهد!

با این وجود این رادارها با توجه به محدودیت سازه‌ی مورد استفاده دارای محدودیت بوده و بکارگیری آنها به سادگی رادارهای زمینی و دریایی نیست. برخی محدودیت‌های بکارگیری رادارهای هواپایه عبارت‌اند از:
• محدودیت توان تولیدی توسط هواگرد
• دشواری خنک سازی رادار
• نیاز به طراحی خاص پوشش دماغه (رادوم) هواگرد (مقاومت مکانیکی، طراحی آیرودینامیک، عدم تضعیف امواج در ارسال و دریافت)
• حفظ سامانه از تغییرات شدید محیطی (دما، رطوبت و ...)
• نیاز به درجه اطمینان بسیار بالا
• محدودیت حجمی و وزنی سامانه با توجه به محدودیت ذاتی هواگردها

با توجه به محدودیت حجمی رادارها نمی‌توان هر باند فرکانسی دلخواهی را در رادارهای هواپایه بکار گرفت. در اکثر رادارهای هواپایه از باند فرکانسی X استفاده می‌شود. در تصویر زیر تفاوت تیوب فرستنده برای موج 300 و 80 میلیمتری را مشاهده می‌کنید:

علاوه بر آنچه گفته شد کلاتر بازگشتی به سمت رادارهای هواپایه بسیار قدرتمندتر از آن چیزی است که در رادارهای زمینی دیده می‌شوند علاوه بر این کلاتر در رادارهای هواپایه دارای گستره‌ی فرکانسی بزرگی است در حالی که در رادارهای زمین پایه فرکانس کلاتر تقریبا با فرکانس پالس‌های ارسالی یکسان است. (چرا؟) برای رهگیری اهداف در وجود چنین کلاتری دو مد کاری ویژه در این رادارها پیش بینی می‌شود که عبارت اند از:
• رهگیر اهداف زمینی Ground moving target indication GMTI
• رهگیر اهداف هوایی یا Airborne moving target indication AMTI
علاوه بر این رادارهای هواپایه قادرند به تصوریر برداری از عوارض و اهداف زمینی به کمک تکنیک‌ SAR بپردازند و یا به عنوان رادار نقشه برداری Ground mapping به کار گرفته شوند که در این حالت کلاتر عوارض زمینی برعکس سایر حالات مطلوب خواهد بود. ترکیب تکنیک SAR و GMTI در سال‌های اخیر جهشی اساسی در کنترل صحنه‌ی نبرد بوجود آورده است. این فن آوری کارکرد فوق العاده خود را در نبردهای معاصر من جمله عملیات طوفان صحرا به خوبی اثبات کرده است در جایی ایالات متحده قادر بود کوچکترین تحرک نیروی زمینی عراق را کشف کرده و نسبت به بمباران منطقه حضور آنها اقدام کند.

تکنیک GMTI بکار رفته جهت شناسایی تحرکات زمینی عراق

برای تهیه‌ی یک نقشه دقیق از زمین و عوارض موجود در آن لازم است از یک آنتن طویل استفاده کنیم اما همچنان که بیان کردیم هواگردها دارای محدودیات ذاتی وزن سازه هستند برای رفع این مشکل از تکنیک ردار دریچه مصنوعی یا SAR استفاده می‌شود. در این تکنیک هواگرد در حال حرکت اقدام به ارسال دریافت امواج کرده و بدین ترتیب یک آنتن طویل شبیه سازی می‌شود.

در تکنیک GMTI یا همان Ground moving target indication اهداف زمینی متحرک با توجه به شیفت داپلر فرکانس رادار و یا از طریق تشخیص امواج بازگشتی کشف و رهگیری می‌شوند. شایان ذکر است به علت سرعت بسیار پایین اهداف زمینی در مقایسه با هواگردها برای کشف این اهداف برخی تکنیک های خاص بکار گرفته می‌شود.

<

[hosm 5,921]

برادر محمد مهدی عزیز
تشکر مثبتب کافی نیست.

مقاله بسیار زیبا و مفیدی است. اگر ممکنه درباره نرم افزارهای شبیه سازی رادارها هم صحبت کنید.

[BattleMaster 3,797]

سوادمون نميكشه باهات بحث راداري كنيم فقط يك سوال ... ما بالون - رادار هم داريم كه در يك منطقه و در ارتفاع بصورت ثابت مستقر بشه ؟

[Electro_officer 13,797]

[quote name='hosm' timestamp='1391105919' post='362433']
برادر محمد مهدی عزیز
تشکر مثبتب کافی نیست.
مقاله بسیار زیبا و مفیدی است. اگر ممکنه درباره نرم افزارهای شبیه سازی رادارها هم صحبت کنید.
[/quote]
لطف دارید بزرگوار... نرم افزارها رو راستش بیشتر دوستانی که پیگیر سامانه‌های عملیاتی هستند واردند در اکثر موارد برای تجزیه تحلیل تکنیک‌های راداری نرم افزار قدرتمند مطلب به کار گرفته میشه. البته مدتی دنبال نرم افزار گشتم ولی اکثرا یا پولی بودن یا بدردنخور. اگه کسی نرم افزار خوبی سراغ داره خوشحال میشم به من هم معرفی کنه.

[quote name='BattleMaster' timestamp='1391106273' post='362436']
سوادمون نميكشه باهات بحث راداري كنيم فقط يك سوال ... ما بالون - رادار هم داريم كه در يك منطقه و در ارتفاع بصورت ثابت مستقر بشه ؟
[/quote]
یکی از کشورهایی که این تکنیک رو بکار گرفته ایالات متحده است. این تکنیک جهت رهگیری موشک‌های کروز یا اهداف پرواز کننده در ارتفاع پست که خارج از دید رادارهای زمین پایه و پشت عوارض زمینی حرکت می‌کنند، کاربرد داره. نام این پروژه [b]Tethered Aerostat Radar System [/b]هست.

[center][url="http://gallery.military.ir/albums/userpics/10093/seek-00000039.jpg"][img]http://gallery.military.ir/albums/userpics/10093/thumb_seek-00000039.jpg[/img][/url] [url="http://gallery.military.ir/albums/userpics/10093/tars-HTARS3.jpg"][img]http://gallery.military.ir/albums/userpics/10093/thumb_tars-HTARS3.jpg[/img][/url] [url="http://gallery.military.ir/albums/userpics/10093/seek-0000003d.jpg"][img]http://gallery.military.ir/albums/userpics/10093/thumb_seek-0000003d.jpg[/img][/url] [url="http://gallery.military.ir/albums/userpics/10093/ptds1.jpg"][img]http://gallery.military.ir/albums/userpics/10093/thumb_ptds1.jpg[/img][/url] [url="http://gallery.military.ir/albums/userpics/10093/fort_huachuca_tars.jpg"][img]http://gallery.military.ir/albums/userpics/10093/thumb_fort_huachuca_tars.jpg[/img][/url] [url="http://gallery.military.ir/albums/userpics/10093/AIR_LTA_PTDS_Aerostat_lg.jpg"][img]http://gallery.military.ir/albums/userpics/10093/thumb_AIR_LTA_PTDS_Aerostat_lg.jpg[/img][/url] [url="http://gallery.military.ir/albums/userpics/10093/1275165299_aerostat-gepard.jpg"][img]http://gallery.military.ir/albums/userpics/10093/thumb_1275165299_aerostat-gepard.jpg[/img][/url][/center]

[b]جواب سوال تاپیک رو هم بدید دوستان... کار یه سرچ ساده است البته با توجه به تاپیکهای قبلی میشه به جواب رسید.[/b]

[SSADEGHS 3,041]

پاسخ پرسش ات :

دامنه فرکانس بالا میره برای کلاتر به این دلیل که محیط عملیاتی رادارهواپایه به نسبت محیط رادار دریا پایه یا زمینی گسترده تر است در نتیجه با عوامل ایجاد کننده کلاتر بیشتر و شدیدتری مواجه می شود
درست عایا استاد ؟!

[Electro_officer 13,797]

[quote name='SSADEGHS' timestamp='1391111572' post='362456']
دامنه فرکانس بالا میره برای کلاتر به این دلیل که محیط عملیاتی رادارهواپایه به نسبت محیط رادار دریا پایه یا زمینی گسترده تر است در نتیجه با عوامل ایجاد کننده کلاتر بیشتر و شدیدتری مواجه می شود
درست عایا استاد ؟!
[/quote]
ببینید گستردگی سطح روشن شونده به عرض پرتو برمیگرده تو رادارهای سرچ زمینی از پالس بادبزنی استفاده میشه در جنگنده ها معمولا از پالس نوک مدادی ضمن اینکه گستردگی سطح روشن شونده باعث افزایش توان کلاتر میشه نه گستردگی باند فرکانسی.
راهنمایی: شیفت فرکانسی در برخورد به اجسامی با کدام ویژگی رخ میده؟

[Skyhawk 16,544]

-چرا از قابلیت SAR برای کشف شکل هندسی هواگرد ها استفاده نمیشه؟
-پیش از ساخت رادار هواپایه در ایران گفته میشد که تکنولوژی این رادارها با رادارهای زمینی متفاوت و ساخت این نوع رادارها دشوارتر هست!میتونی در این رابطه کمی توضیح بدی؟ دلایلش فقط همین هایی هست که نوشتی؟
[quote]
[right]• محدودیت توان تولیدی توسط هواگرد[/right]

[right][color=#282828][font=tahoma, helvetica, arial, sans-serif]• دشواری خنک سازی رادار[/font][/color][/right]

[right][color=#282828][font=tahoma, helvetica, arial, sans-serif]• نیاز به طراحی خاص پوشش دماغه (رادوم) هواگرد (مقاومت مکانیکی، طراحی آیرودینامیک، عدم تضعیف امواج در ارسال و دریافت)[/font][/color][/right]

[right][color=#282828][font=tahoma, helvetica, arial, sans-serif]• حفظ سامانه از تغییرات شدید محیطی (دما، رطوبت و ...)[/font][/color][/right]

[right][color=#282828][font=tahoma, helvetica, arial, sans-serif]• نیاز به درجه اطمینان بسیار بالا[/font][/color][/right]

[right][color=#282828][font=tahoma, helvetica, arial, sans-serif]• محدودیت حجمی و وزنی سامانه با توجه به محدودیت ذاتی هواگردها[/font][/color][/right]
[/quote]

[Electro_officer 13,797]

[quote name='SHAHABESAGEB' timestamp='1391116199' post='362477']
-چرا از قابلیت SAR برای کشف شکل هندسی هواگرد ها استفاده نمیشه؟
-پیش از ساخت رادار هواپایه در ایران گفته میشد که تکنولوژی این رادارها با رادارهای زمینی متفاوت و ساخت این نوع رادارها دشوارتر هست!میتونی در این رابطه کمی توضیح بدی؟ دلایلش فقط همین هایی هست که نوشتی؟
[/quote]
تا جایی که بنده مشاهده کردم از SAR برا کشف و طبقه بندی هدف استفاده میشه. این ویدئو رو حتما مشاهده بفرمایید:

[center][url="http://gallery.military.ir/albums/userpics/10093/active_electronically_scanned_array_28AESA29_-_YouTube_mp4_thumbs_5B2014_01_30_22_48_415D.jpg"][img]http://gallery.military.ir/albums/userpics/10093/normal_active_electronically_scanned_array_28AESA29_-_YouTube_mp4_thumbs_5B2014_01_30_22_48_415D.jpg[/img][/url][/center]

[center][url="http://www.mediafire.com/download/6gaw276f42u8dd6/active+electronically+scanned+array+%28AESA%29.MP4"][size=5][b]دانلود[/b][/size][/url][/center]

[size=4]محدودیتهایی که بیان کردیم محدودیتهایی مهم و اساسی هستند جنگنده کشتی نیست که تغذیه اش فراهم باشه وزن و اندازه اش هم به دلخواه... ضمن اینکه اگر دوستان جواب سوالی که مطرح کردم رو بدن یک جنبه مهم و اساسی دیگه در پیچیدگی بکارگیری رادارهای هواپایه روشن میشه. (فکر کنم آخرش مجبور شم خودم جواب بدما...)[/size]

این مقاله رو هم یه نگاه بندازید:
[url="http://ieeexplore.ieee.org/xpl/articleDetails.jsp?tp=&arnumber=5705669&url=http%3A%2F%2Fieeexplore.ieee.org%2Fiel5%2F7%2F5705650%2F05705669.pdf%3Farnumber%3D5705669"]http://ieeexplore.ie...rnumber=5705669[/url]
[url="http://www.mediafire.com/download/o4cr0usvk1mx3tb/3-D+Imaging+of+Vehicles+using+Wide+Aperture+Rada.pdf"][size=4][color=#0000FF][b]دانلود[/b][/color][/size][/url]


[center]رهگیری کاروان قاچاقچیان به کمک تکنیک SAR[/center]
[center][url="http://gallery.military.ir/albums/userpics/10093/sar-map-smuglers.jpg"][img]http://gallery.military.ir/albums/userpics/10093/normal_sar-map-smuglers.jpg[/img][/url][/center]

[Electro_officer 13,797]

خوب از اونجایی که اشتیاق فراوانی به پاسخگویی به سوال مطروحه که در واقع یکی از مشکلات اصلی رادارهای هواپایه هست وجود داره خودم جواب مساله رو میدم:
قبلا بیان کردیم که وقتی امواج به جسم در حال حرکت برخورد می کنند فرکانسشون تغییر پیدا میکنه به این پدیده داپلر میگیم و به شیفت فرکانسی انجام گرفته شیفت داپلر میگیم. در رادارهای زمین پایه اهداف متحرک به سادگی از کلاتر زمین تمییز داده میشن چراکه فرکانس بازگشتی از کلاتر زمین به جهت ساکن بودن عوارض زمینی دارای فرکانسی برابر با فرکانس امواج ارسالی است فلذا با فیلتر کردن فرکانس ارسالی در گیرنده میشه کلاتر زمین رو حذف و اهداف متحرک رو کشف کرد.
اما در رادارهای هواپایه قصه به این سادگی‌ها نیست چرا که خود رادار بر روی یک سازه‌ی پرسرعت یعنی هواپیما سوار شده فلذا زمینی که در برابر رادار زمینی ثابت بود اینجا دارای سرعت نسبی نسبت رادار هست اونهم نه یک سرعت ثابت. سرعت نسبی عوارض زمینی با توجه به زاویه‌ی پرتو رادار متغیر هست ضمن اینکه ساید لوبها هم تولید کلاتر میکنند. این باعث میشه عوارض روبرو و پشت سر رادار جنگنده کلاتر امواج رو به سمت رادار بازتاب بدن. فرضا سرعت هواپیما V باشه سرعت نسبی عوارض نسبت به رادارV- تا V+ خواهد بود و همین امر باعث میشه کلاتر در حوزه‌ی فرکانسی گسترده بشه. طبیعتا اگر سرعت نسبی یک هدف با سرعت نسبی سطح روشن شده در زمین یکسان باشه که معمولا اینطوره! دیگه رهگیری هدف به این راحتی‌ها ممکن نخواهد بود.
در واقع کلاتر در رادارهای هواپایه سه منبع داره: کلاتر لوب اصلی، کلاتر ساید لوب، کلاتر ارتفاع (این هم در واقع کلاتر ساید لوب هست اما به جهت اندازه بزگترش و بارز بودش جدا در نظر گرفته میشه.)

[center][img]http://gallery.military.ir/albums/userpics/10093/Picture2.jpg[/img][/center]

کلاتر ساید لوب به تنهایی به ناحیه پوشش داده شده دقت کنید:

[center][img]http://gallery.military.ir/albums/userpics/10093/Picture3.jpg[/img][/center]

جمع سه کلاتر بعلاوه وضعیت اهداف در این نمودار با توجه به سرعت نسبی آنها نسبت به رادار:

[center][img]http://gallery.military.ir/albums/userpics/10093/Picture4.jpg[/img][/center]

[b]فکر میکنید برای اینکه بشه اهداف زمینی که سرعت کمی دارند رو استخراج کنیم چکاری باید انجام بدیم؟[/b]

راهنمایی: فرمول فرکانس داپلر



[center][img]http://gallery.military.ir/albums/userpics/10093/doppler.jpg[/img][/center]

[SSADEGHS 3,041]

[quote]خوب از اونجایی که اشتیاق فراوانی به پاسخگویی به سوال مطروحه که در واقع یکی از مشکلات اصلی رادارهای هواپایه هست وجود داره خودم جواب مساله رو میدم[/quote]

اخوی سلام ، باور کن اون شب که بت پی ام دادم تا صبح داشتم مطلب تو نت می خوندم ولی نشد آقا نشد !!!
مثلا در رابطه با خود شیفت فرکانسی یا اثر داپلر یا ساید لوب تا دلت بخواد مطلب بود ولی تجمیع مطالب مهم بود که ....

یک پیشنهاد لطف کن برای پاسخ به پرسشهای مطرح شده منبع معرفی کن ، این طوری یکی مثل من که با خوندن مطالبت تازه داره شروع میکنه با مشکل عدم تجمیع مطالب همگون مواجه نخواهد شد

[Electro_officer 13,797]

[quote name='SSADEGHS' timestamp='1391373662' post='363017']
یک پیشنهاد لطف کن برای پاسخ به پرسشهای مطرح شده منبع معرفی کن ، این طوری یکی مثل من که با خوندن مطالبت تازه داره شروع میکنه با مشکل عدم تجمیع مطالب همگون مواجه نخواهد شد
[/quote]

[center][url=http://gallery.military.ir/albums/userpics/10093/George_W__Stimson_Introduction_to_Airborne_Radar__1998_001.jpg][IMG]http://gallery.military.ir/albums/userpics/10093/normal_George_W__Stimson_Introduction_to_Airborne_Radar__1998_001.jpg[/IMG][/url]
[b][color=#a52a2a][b][color=#a52a2a]INTRODUCTION TO AIRBORNE RADAR / SECOND EDITION / GEORGE W. STIMSON[/color][/b][/color][/b][/center]
[center][url="http://en.bookfi.org/book/465662"][b]Download[/b][/url][/center]

اینم منبع. این کتاب در زمره‌ی بهترین کتب مقدماتی رادار و حتی به جرات میگم بهترین هست. جواب سوال در این کتاب یافت همی شود. ویژگی‌های اصلی این کتاب جامعیت، مقدماتی بودن، سادگی و همراه بودن با جداول و تصاویر فراوان است.

[Electro_officer 13,797]

خوب اشتیاق به بحث باز هم خیلی زیاده! پاسخ سوال رو مجددا خود حقیر میدم. بابت ارسال پالس! مکرر معذرت می‌خوام لازم هست تاپیک به اسکرول برگرده.

برای غلبه بر این مشکل از برخی‌ تکنیک‌های خاص استفاده می‌کنیم. دو تکنیک مهم برای رهگیری اهداف زمینی وجود دارند یکی تکنیک آنتن مرکز فاز متحرک یا DPCA، و دیگری تکنیک ایجاد شکاف یا Notching.

[b]تکنیک آنتن مرکز فاز متحرک یا DPCA[/b]
همانطور که پیش از این بیان کردیم گستردگی طیف فرکانسی کلاتر در اثر گستردگی دامنه سرعت نسبی رادار نسبت به عوارض زمینی بوجود می‌آید. حال [b]اگر بتوانیم به نحوی آنتن تششع کننده رادار هواپیما را ثابت نگه داریم می‌توان شیفت داپلر عوارض زمینی را به صفر رساند و همانند یک رادار زمینی به کمک یک فیلتر MTI کلاتر ورودی را حذف کرد! [/b]تکنیکی که از این روش استفاده می‌کند به DPCA معروف است. در حالت ساده‌ی این تکنیک آنتن تشعشع کننده به دو قسمت تقسیم می‌شود پالس اول از طریق آنتن اول تابانده می‌شود و پالس دوم پس از رسیدن آنتن دوم به محل پیشین آنتن اول شروع به تاباندن پالس دوم می‌کند. بدین ترتیب رادار هواپایه همچون یک رادار زمینی ثابت عمل خواهد کرد. در شکل زیر این فرآیند را مشاهده می کنید:
[center][img]http://gallery.military.ir/albums/userpics/10093/Picture1.jpg[/img][/center]

[center][img]http://www.radartutorial.eu/06.antennas/pic/DPCA.big.gif[/img][/center]
اما در این تکنیک برخی محدودیت‌های مهم وجود دارند که عبارت اند از:
وابستگی شدید فرکانس تکرار پالس با سرعت حرکت
وابستگی شدید بین سازه هواگرد و حرکت آنتن
نیاز به تطبیق دقیق فاز و ودامنه‌ی دو آنتن مورد استفاده

[b]تکنیک ایجاد شکاف یا Notching[/b]
در این تکنیک برای حذف کلاتر دارای فرکانس مشترک با هدف متحرک از تفاوت بین زاویه‌ی ورود سیگنال بازتابی از هدف و عوارض زمینی استفاده می‌شود. فرضاً تفاوت زاویه ورود کلاتر هم فرکانس با بازتاب مطلوب به صورت زیر است.
[center][img]http://gallery.military.ir/albums/userpics/10093/Picture2~0.jpg[/img][/center]

در صورت عدم حذف کلاتر امکان کشف هدف با گذر از بانک فیلتر داپلر امکان‌پذیر نخواهد بود. با استفاده از تفاوت زوایه‌ ورودی به آنتن کلاتر از سیگنال بازتابی هدف تمییز داده شده و با ایجاد یک شکاف حذف می‌شود. پس از این امر سیگنال وارد یک بانک فیلتر داپلر شده و سرعت هدف استخراج می‌شود.
[center][img]http://gallery.military.ir/albums/userpics/10093/Picture3~0.jpg[/img][/center]
نحوه‌ی ایجاد شکاف نسبتا ساده است در صورت تمایل بگید توضیح میدم.

[MOHAMMAD 6,333]

آقا من تازه الان این تاپیک رو فرصت کردم بخونم، واقعا زحمت زیادی می کشید، اجرتون با ابا عبد الله. وجود اینگونه مطالب بیسیک بسیار برای سایت مفید هست.

[Electro_officer 13,797]

این بحث خیلی مهمه اما بچه ها رمق ندارند. امیدوارم آنچه در مورد رادارهای هواپایه بیان شد برا دوستان سهل و ساده بوده باشه و به مساله‌ی پیچیدگی رادارهای هواپایه که قول داده بودم علتش رو توضیح بدم پی برده باشند.

[ALFARD 3,743]

[quote][color=#282828][font=tahoma, helvetica, arial, sans-serif][size=4][right]این بحث خیلی مهمه اما بچه ها رمق ندارند.[/right][/size][/font][/color][size=4][/quote][/size]

برای خیلی از افراد این مطالب تازگی داره،طبیعی ایست که سوالی نداشته باشند و دلیلش هم نداشتن تسلط بر موضوع و قرار داشتن فرد در مرحله جمع آوری اطلاعاته.

یه پیشنهادی برای این تاپیک داشتم.اگر امکانش هست تصاویر فارسی بشه،متوجه زمان بر بودن کار هستم ولی بدون شک درک مفاهیم رو برای خواننده آسان تر میکنه.