آشنایی با انواع نمایشگر‌های راداری

[Electro_officer 13,797]

اسکوپ، نمایشگر، Indicator ابزاری که: 1- اکوی بازگشتی از اهداف را مطابق با نیاز اپراتور نمایش می‌دهد. 2- کنترل جست‌وجو و رهگیری اهداف را ممکن می‌سازد. 3- سایر اطلاعات مطلوب را نمایش می‌دهد.
انواع مختلفی از نمایشگرها در رادارها بکار می‌روند که در ادامه به آنها اشاره خواهیم کرد اما در اینجا صرفا به بررسی اسکوپ نوع بی می‌پردازیم.

اسکوپ بی
در اسکوپ نوع بی از یک نمایشگر اشعه‌ی کاتدی استفاده می‌شود. در نمایشگر کاتدی یک باریکه‌‌ی الکترونی از بین چهار صفحه‌ی باردار الکتریکی عبور داده شده و به صفحه‌ی CRT برخورد می‌کند انرژی این باریکه پس از برخورد به صفحه تبدیل به نور می‌شود، با توجه به تاخیر در خاموش شدن نقاط روشن شده امکان دیده شدن آن توسط چشم انسان در حالتی مطلوب فراهم می‌شود. سیگنال اکوی بازگشتی از هدف قبل از نمایش وارد یک تقویت کننده به نام تقویت کننده‌ی ویدئویی Video amplifier می‌شود میزان تقویت سیگنال "گین" این تقویت کننده توسط اپراتور تعیین می‌شود بدین ترتیب می توان سیگنال‌های ضعیف را نیز مشاهده کرد اما هرچه گین را افزایش دهیم با برخی مشکلات دیگر نیز مواجه می‌شویم لذا اپراتور مجبور است در افزایش گین تقویت کننده برخی ملاحظات را مد نظر بگیرد. (چه مشکلاتی؟) در این نمایشگر سیگنال‌های قدرتمندتر از نویز سامانه اشعه‌ی کاتدی را فشرده می‌کنند که این امر سبب نمایش یک نقطه‌ی روشن اصطلاحاً "blip" بر روی نمایشگر می‌شود.
حرکت افقی و عمودی پرتو الکترونی در صفحه‌ی نمایشگر بسیار ساده است. یک موج مثلثی از سمت تریگر به دو صفحه‌ی افقی که پرده‌ی الکترونی بین آن دو قرار دارد وارد می‌شود و صفحه را باردار می کند با توجه به محدوده‌ی تغییرات از منفی تا مثبت بار این صفحه در دو سمت و الکترونی بودن پرتو تولیدی لامپ کاتدی این پرتو بین حد بالا و پایین صفحه‌ی نمایش حرکت داده می‌شود. سرعت این حرکت به نحوی است که زمان یک حرکت عمودی صفحه ضربدر سرعت نور برابر با حداکثر برد رادار باشد (در صورتی که متوجه نشدید تذکر دهید!) با مدرج کردن صفحه می‌توان مکان عمودی هر بلیپ را به برد هدف نسبت داد. ضمن آنکه حرکت افقی پرتو با جهت بیم اصلی آنتن سنکرون شده است یعنی زاویه‌ی افقی پرتو در هر لحظه با جهت آنتن برابر است لذا مکان افقی هدف را می‌توان زاویه هدف نسبت به نقطه‌ی اسقرار رادار قلمداد کرد این کار به کمک دو صفحه‌ی عمودی که سیگنال خود را از آنتن دریافت می کنند میسر است. سیگنال اکوی دریافتی پس از عبور از تقویت کننده وارد دو صفحه‌ی دایروی مستقر در اطراف پرتو می‌شود و با توجه به بار ایجاد شده در این صفحه پرتو الکترونی را فشرده کرده و سبب تولید یک بلیپ می‌شود که نشان دهنده‌ی وجود هدف در برد آن است.
با توجه به مواد مورد استفاده در صفحه‌ی رادار بلیپ روشن شده مدتی روشن باقی می‌ماند و سریعا از بین نمی‌رود فلذا می‌توان محل هدف را تا لحظاتی بعد از اکتشاف نیر مشاهده کرد.

در تصاویر زیر سایر انواع نمایشگر‌های رادار و کاربرد آنها را مشاهده می‌کنید:
اسکوپ آ: این اسکوپ ساده ترین نمایشگر مورد استفاده در رادارها است و سیگنال دریافتی هدف را به طور مستقیم نمایش می دهد. این اسکوپ در برابر جنگ الکترونیک مقاوم است و می‌تواند به عنوان مکملی در کنار سایر اسکوپ ها بکار رود (چرا؟) البته امروزه از این اسکوپ استفاده‌ی چندانی نمی‌شود چرا که تنها می توان برد هدف را با آن نمایش داد. روند عملکرد این اسکوپ را در تصویر زیر مشاهده می کنید:

اسکوپ بی: این نوع نمایشگر به طور گسترده‌ای در جنگنده‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد و قادر به نمایش برد و زاویه هدف است.

اسکوپ سی: در این اسکوپ تنها زاویه ی افقی و عمودی اهداف نمایش داده می‌شود. از این اسکوپ در حمله به اهداف استفاده می‌شود. و معمولاً در HUD یا همان Head-Up Display به کار گرفته می‌شود.

نمایشگر PPI یا Plan Position Indicator: معمولاً هرگاه صحبت از نمایشگرهای راداری به میان می‌آید اولین تصویری که در ذهن نقش می‌بندد این نوع اسکوپ است. این نوع اسکوپ که معروف ترین اسکوپ راداری نیز هست زاویه‌ی افقی و نیز برد اهداف را نمایش می‌دهد فلذا در رادارهای دو بعدی مورد استفاده قرار می‌گیرد. البته در صورت دیجیتال کردن این نوع نمایشگر می‌توان سایر اطلاعات هدف مانند سرعت، زاویه‌ی عمودی، نوع آن و ... را نیز نمایش داد. از این نوع اسکوپ در ایستگاه‌های پیش اخطار و جست‌وجو استفاده می شود.

Sector PPI: این نمایشگر عملکردی مشابه PPI دارد لکن تنها ناحیه‌ای محدود را نمایش می‌دهد از این نمایشگر جهت ناوبری، نقشه برداری زمینی، نمایشگر رادارهای جنگنده‌ها و ... استفاده می‌شود.

نقشه برداری از عوارض زمینی Ground mapping

Patch Map: از این نوع نمایشگر جهت نمایش با رزولوشن بالای یک ناحیه‌ی محدود دلخواه خلبانان و به کمک تکنیک SAR استفاده می‌شود.

اسکوپ جنگنده‌ی اف 14

برخی اسکوپ‌های دیگر

دانلود منبع مورد استفاده

استفاده از این مطلب بدون درج لینک این صفحه به عنوان منبع خلاف شرع، قانون و اخلاق پژوهشی است.

گرداوری و ترجمه از: محمدمهدی محمدی

شادی روح جمیع شهدای اسلام و به ویژه شهدای سوریه صلوات.

[F14AA 5,205]

آقا قربون دستت !

یه یک ماهی بود که داشتم از این ور و اون ور در مورد این موضوع به صورت ناقص مطلب می خوندم ! خیر ببینی ! یه دونه مثبت کمه !

[MR9 114,140]

با سلام - مطلب بسیار جالبی بود- در مورد نحوه اخلال در رادارها بویژه بویژه پروژه پنجره و سامانه درخت جنگی که در جنگنده های اف-4 موجود است برای تعیین سمت و نوع تهدید اگر مطلبی هست لطف کنید .

[Electro_officer 13,797]

البته امروزه دیگه از نمایشگر CRT استفاده ای نمیشه لکن درک عملکرد اونها خیلی به درک نحوه‌ی آشکارسازی اهداف و عملکرد کلی رادار کمک میکنه.

[quote name='MR9' timestamp='1392829925' post='366497']
با سلام - مطلب بسیار جالبی بود- در مورد نحوه اخلال در رادارها بویژه بویژه پروژه پنجره و سامانه درخت جنگی که در جنگنده های اف-4 موجود است برای تعیین سمت و نوع تهدید اگر مطلبی هست لطف کنید .
[/quote]
سامانه درخت جنگلی رو باهاش آشنایی ندارم. منظورتون از پروژه پنجره یحتمل تکنیکهایی چون RGPO یا RGPI هست که در آینده اگر عمری باقی بود به معرفی آن خواهیم پرداخت.

[death 4,593]

نميشه يكم در ومورد اسكپ هاي جديد توضيح بديد !

[Electro_officer 13,797]

[quote name='death' timestamp='1392831350' post='366503']
نميشه يكم در ومورد اسكپ هاي جديد توضيح بديد !
[/quote]
نمایشگرهای جدید دیگه کاتدی و آنالوگ نیستند نمایشگرهای دیجیتال هستند که دارای پیکسل بوده و اطلاعات نمایشی هر پیکسل به واسطه‌ی یک آی سی درایور نمایشگر نمایش داده میشن و تصویر نهایی ساخته میشه. تو این نمایشگرها خبری از سنکرون شدن نمایشگر با آنتن نیست سیگنال دریافتی همانند نمایشگر CRT به صورت آنالوگ مستقیما تقویت و نمایش داده نمیشه. همه اطلاعات به صورت دیجیتال پردازش شده و بعد نمایش داده می‌شوند. این دو اسیلوسکوپ رو مقایسه کنید:

[center][url="http://gallery.military.ir/albums/userpics/10093/Analog-Oscilloscope-AT7340-.jpg"][img]http://gallery.military.ir/albums/userpics/10093/normal_Analog-Oscilloscope-AT7340-.jpg[/img][/url][/center]

[center][url="http://gallery.military.ir/albums/userpics/10093/60MHz-Digital-Oscilloscope-ADS1000-1.jpg"][img]http://gallery.military.ir/albums/userpics/10093/normal_60MHz-Digital-Oscilloscope-ADS1000-1.jpg[/img][/url][/center]

حذف نمایشگر لامپ کاتدی سبب کاهش مصرف انرژی و همچنین کاهش فضای اشغال شده توسط نمایشگر میشه.

[oldmagina 9,243]

[quote name='Electro_officer' timestamp='1392832008' post='366508']
حذف نمایشگر لامپ کاتدی سبب کاهش مصرف انرژی و همچنین کاهش فضای اشغال شده توسط نمایشگر میشه.
[/quote]
ممنون از تاپیکی که گذاشتید . خیلی جالب بود .
یه سوال مهم اینجا پیش میاد و اون اینه که آیا با دیجیتال شدن سیستم ها احتمال آسیب پذیری شون بالاتر نمیره ؟
آیا معیاری برای تعیین میزان اپتیمم برای دیجیتالیزه کردن وسایلی مثل رادارهای آنالوگ وجود داره ؟

[Arash 7,048]

[quote]
اما هرچه گین را افزایش دهیم با برخی مشکلات دیگر نیز مواجه می‌شویم لذا اپراتور مجبور است در افزایش گین تقویت کننده برخی ملاحظات را مد نظر بگیرد. [b](چه مشکلاتی؟)[/b]
[/quote]

نویز هم زیاد میشه و اطلاعات غلط هم روی صفحه نمایش داده میشه

[quote]
این اسکوپ ساده ترین نمایشگر مورد استفاده در رادارها است و سیگنال دریافتی هدف را به طور مستقیم نمایش می دهد. این اسکوپ در برابر جنگ الکترونیک مقاوم است و می‌تواند به عنوان مکملی در کنار سایر اسکوپ ها بکار رود [b](چرا؟)[/b]
[/quote]

چون همون جنگ الکترونیک و یه همون اخلال رو هم نشون میده

[quote]
طلب بسیار جالبی بود- در مورد نحوه اخلال در رادارها بویژه بویژه پروژه پنجره و سامانه درخت جنگی که در جنگنده های اف-4 موجود است برای تعیین سمت و نوع تهدید اگر مطلبی هست لطف کنید .
[/quote]

پنجره رو نمیدونم ولی در مورد درخت یادمه در جایی خوندم ، این سیستم طوری بوده که سیگنال های IFF ( تشخیص دوست و دشمون ) هواپیماهای شوروی رو پیدا میکرده و امواجی با همون شکل رو به سمتشون میفرستاده و از جاشون مطلع میشده که یکی از خلبان هامون هم با استفاده از همین روش روی یکی از میگ ها که به دنبال اف 4 های ایرانی که اهداف خود رو بمباران کرده و در حال برگشت بودن رو شناسایی میکنه و اون رو هدف قرار میده
که بعدش عراقی ها و مستشاران روس به این نقیصه پی میبرند و همون اویا جنگ با تغیرر در فرکانس ها و دستگاه های IFF پرنده های عراقی این راهکار رو بیثمر میکنند

[MR9 114,140]

سامانه درخت جنگی ( و نه درخت جنگلی) یک سامانه تشخیص دوست از دشمن موجود بر روی پرنده های اف-4 و به احتمال زیاد اف-14 است که امکان تشخیص سمت ، برد و ارتفاع هدف را ( با احتمال زیاد)بصورت غیر فعال برای کلیه خلبانان فانتوم در طول 8 سال دفاع مقدس فراهم می آورد . من بدنبال نحوه کارکرد این مجموعه هستم .
- دوم اینکه ماهیت سیگنالهایی که باعث میشه مثلا" یک میگ-21 را از یک میگ-23 یا اف-18 تشخیص داد چی هست ؟
مثلا" دلیل اینکه رادار جستجوگر سامانه سام-2 گاید لاین نزد آمریکایی ها با شناسه " فن سانگ" شناخته می شد این بود که امواج اراسالی از این رادار بر روی گیرنده های پرنده های RC-135 شبیه صدای ( اگر درست به خاطرم بیاد ) صدای آواز گنجشگ شنیده می شد .
من یک کار نسبتا" پرحجم در ارتباط با نحوه عملیات واحدهای ضد رادار آمریکایی بویژه نحوه و تاکتیک کاربرد مهمات ضد رادار شرایک انجام دادم ولی نکته ابهام من این بود که در اسکوپ رادار شکل و نوع هواپیما چگونه تشخیص داده می شود ؟
با تشکر

-- چند روزپیش من در ارتباط با یکی از پست ها ( نحوه جایگزینی سلاح انفرادی نیروهای مسلح ) یک متنی را نوشتم ، مثل اینکه بعضی از دوستان خوششون نیومد- در حالی که من توهینی به هیچکدام از مسئولین نکردم و اعتقاد دارم بعد از انقلاب اسلامی تنها نهادهایی نمره شان از نظر من بالای 19 هست مجموعه نیروهای مسلح است . حالا بعضی ها متاسفانه بد برداشت کردند . من اعتقاد دارم که برای تحلیل مسائل در سطوح راهبردی ، احساسات را باید کنار گذاشت و با منطق جلو رفت . ویرایش شده در اسفند 92 توسط MR9

[EMP 6,863]

درود به دوستان گرامی
خوب از من خواسته شده که به بعضی از سئوالات این تاپیک که می توانم جواب بدهم.
[b]سئوال شده است که دیجیتال شدن سامانه های انالوگ تا کجا بهینه است؟
پاسخ:[/b]
سامانه های آنالوگ دارای عیوب فراوان هستند که عبارتند از مشکل اساسی در تولید محصولات مشابه (نقض اصل Repeatability) (هیچ دو سیستم آنالوگی مشابه هم کار نمی کنند (آدم یاد پراید می افتد))، مشکلات تولید دمای بالا و تاثیر دمای محیط بر روی آنها، حجم بالا، نرخ خرابی بالا(یک مدار آنالوگ در طول 6 ماه یک تغییر مشخصه خطرناک را به صورت تدریجی تجربه می کند در حالیکه این ویژگی برای مدارهای دیجیتال هر 10 به توان 7 ثانیه است) ، عدم امکان دسترسی به قطعات یدکی به دلیل متوقف شدن خطوط تولید، عدم داشتن امکانات استفاده از فیلترهای مدرن و الگوریتمهای دقیق تر امروزی که نیاز به پردازش سنگین دارند (50 سال است که فیلتر کالمن برای تراکینگ هدف به کار می رود در حالیکه این فیلتر دارای ناپایداری ذاتی است و به جای آن می شود از فیلتر پایدار گاس-نیوتن استفاده کرد اما در گذشته به دلیل نبود امکان پردازش سنگین در سیستمهای آنالوگ به همین کالمن اکتفا شد و بعد در نسلهای بعدی دیجیتال هم دوباره همین کالمن پیاده شد و کار غلط گذشته ادامه پیدا کرد!!!)، عدم توانایی کافی تشخیص و مقاومت در مقابل خرابی و مقاوت کم در مقابل ECM دشمن و .....اما مدارهای دیجیتال [b](اگر توسط مهندسی که معماری دیجیتال می داند و می داند تایمینگ یعنی چه و چگونه صحت آن تامین می شود طراحی شود نه هر کس)[/b] فاقد همه مشکلات مدارهای آنالوگ که در بالا ذکر شد است. به این ترتیب هرچه سامانه ها دیجیتال تر باشند قابلیت اطمینان و کارایی آنها بالاتر می رود. در یک مدار الکترونیکی شما باید ویژگی های زیر را داشته باشید
1. Repeatability (یعنی مدار شما قابل تولید انبوه با کمترین خرابی و انحراف از معیار باشد)
2. Modularity (هر قسمت آن را بشود با ماژول جدیدی که کارکرد مشابه دارد عوض کرد)
3. regularity (از قطعات مشابه در سیستمهای قیلی استفاده کرده باشد تا هزینه تولید پایین تر بیاید)
4. Locality (در جا نمایی قسمتهای مختلف مدار آنهایی که بیشتر به هم مرتبط هستند به یکدیگر نزدیکتر نصب بشوند)
5. Integrity (تا جایی که می شود همه سیستم درون یک تراشه پیاده بشود به عبارت دقیقتر System on Chip پیاده سازی شود(نتیجه قیمت پایین مصرف پایین پایداری بیشتر و پاس کردن ساده تراستانداردها ))
بدیهی است که یک مدرا دیجیتال[b] با طراحی درست [/b]می تواند به راحتی تمام موارد بالا را پوشش دهد اما انجام عمل مشابه برای یک مدار آنالوگ بی نهایت مشکل و نشدنی است.
[b]سئوال شده که آیا سامانه های دیجیتال از سامانه های آنالوگ آسیب پذیر تر هستند؟[/b]
[b]پاسخ:[/b]
تنها سامانه های الکترومکانیکی هستند که آسیب پذیری کمتری نسبت به سامانه های دیجیتال حفاظت نشده دارند.یک مدار دیجیتال که توانسته باشد تاییدیه استاندارد را بگیرد، از منفی 54 درجه تا بعلاوه 120 درجه بازه دمای کاری دارد، نیازی به خنک شدن از طریق فن ندارد، قادر به تحمل برخورد رعد و برق به سیستم است، در مقابل میدان با ولت بر متر بسیار زیاد مقاوم است و از نظر قابلیت اطمینان در بالاترین سطح قرار دارد. اما پیچیدگی چنین سیستمی و استفاده از تراشه هایی که نمونه آنها با لایه برداری تایید صحت نشده است، تا حدودی آسیب پذیری را بالا می برد که راه هایی برای کاهش این آسیب پذیری ها وجود دارد. نمونه این آسیب پذیری نصب تراشه آلوده به سخت افزار نا خواسته Actel ProASIC در شکاری های مدرن امریکایی بوده است که تشخیص داده شد و رفع گردید.اما این دلیل نمی شود که ما به سمت دیجیتال کردن کامل سامانه ها حرکت نکنیم زیرا که سامانه های گذشته در نبرد امروزی کارایی ندارند.
[b]سئوال شده است که : ماهیت سیگنالهایی که باعث میشه مثلا" یک میگ-21 را از یک میگ-23 یا اف-18 تشخیص داد چی هست ؟[/b]
[b]پاسخ:[/b]
در رادار های قدیمی آنالوگ این صرفا تجربه جنگی افسران رده Skilled و Expert بود که می توانستند از روی اکو راداری که در اسکوپ خود می دیدند، تعداد و نوع شکاری را تا حدودی مشخص بکنند. گاهی وقتها این حدسیات با داده هایی که از سیستمهای الینت دریافت می شد تکمیل می گردید.همین تجربه بود که با مدل اختلالی که روی اسکوپ مشاهده می کردند می توانستند بگویند جه نوع سامانه جمری از روی چه نوع شکاری فعال شده است!!! اما در رادار های جدید چگونه است؟ هر پرنده ای اکو خاص خودش را در فرکانسهای مختلف دارد و با یک پردازش سیگنال دقیق مقداری پرش فرکانسی و حتی بدون پرش فرکانسی و اجرای یک الگوریتم Machine Learning یا Pattern Recognition سامانه پردازش سیگنال دیجیتال نصب شده در رادار قادر به تعیین نوع شکاری های مهاجم است البته باز هم با استفاده از یک لینک به سامانه الینت و در یافت داده های آن کامپیوتر مرکزی سامانه مدیریت نبرد با دقت بالاتری می تواند انواع اهداف روبرو را تعیین بکند.معمولا باید سامانه را آموزش داد تا بتواند شکاری های دشمن را درست تعیین هویت بکند از این روی تمرکز شکاری های مختلف کشورهای مختلف در خلیج پارس یک فرصت استثنایی و کم نظیر برای آموزش دادن سامان تشخیص الگوی اینگونه رادارها حتما بوده است و خواهد بود.
[b]سئوال شده است که در مورد صفحه نمایش رادارهای امروزی بیشتر توضیح بدهید.[/b]
[b]پاسخ:[/b]
رادارهای امروزی مجهز به یک کامپیوتر صنعتی یا یک تراشه با قابلیت درایو کردن صفحه نمایش پر رزولوشن و اجرای سیستم عامل های پر قدرت هستند. در این رادارها معمولا از سیستم عاملی از خانواده های لینوکس،( QNX ، FreeBSD و ....) استفاده می شود و آنچه که نمایش داده می شود تفسیر تمیز و فیلتر شده کامپیوتر از داده های ورودی است. تراشه های بسیار پر قدرت FPGA هر آنچه فیلتر و پردازش سنگین مورد نیاز بر روی سیگنالهای دریافتی از ADC متصل به گیرنده است را انجام می دهند و کامپیوتر مرکزی به مدیریت داده ها و آگاه سازی اپراتورها می پردازد. برای مثال در رادار های قدیمی اپراتور رادار با استفاده از یک خط کش دایره ای به نام Attack computer به صورت دستی با داشتن سمت و سرعت و زاویه دشمن و سمت و سرعت زاویه شکاری CAP خودی، سمت و سرعت زاویه ای را برای CAP صادر می کرد که CAP در پشت دشمن قرار بگیرد تا با آن درگیر بشود.هر چند شاید انجام این کار برای یک نبرد یک به یک ساده به نظر برسد اما وقتی نبرد n به n یا 1 به n است دیگر اصلا کار ساده ای نیست.همچنین امکان انجام این محاسبات برای شکاری هایی که سرعت فراصوت دارند بسیار کار مشکلی است و نیازمند یک افسر ابر نابغه پشت این خط کشهای دستی و اسکوپ انالوگ است در حالیکه کامپیوتر مرکزی می تواند به صورت چندین بار در ثانیه مرتب بهترین سمت و سرعت و زاویه ممکن را برای خلبان خودی به صورت پیام ارسال بکند و در HUD یا هر جای دیگر به او نمایش بدهد یا به صورت صوتی برای او قرائت بکند.با توجه به اینکه امروزه نمایشگرهایی وجود دارند که اگر سوراخ هم بشوند باز مقدار باقی مانده از آنها درست کار می کند، دیگر استفاده اسکوپهای قدیمی فقط ناشی از اینرسی و علاقه افسران رادار به تجهیزات قدیمی است. اصولا دیگر دلیلی ندارد که کنسولی مثل رادار عصر ساخته بشود!!! کل رادار را می توان در یک مانیتور با قابلیت لمسی جا داد.شاید دلیل ساخت این کنسولها با طرح قدیمی این باشد که افسران رادار یک مرتبه از سیستم جدید وحشت نکنند و نیاز مند آموزش مجدد نباشند.