Princip fungování radaru a jeho uplatnění

Radar (zkratka pro „Radio Detection and Ranging“) je zařízení, které využívá rádiové vlny k detekci a měření vzdálenosti. Je široce používán ve vojenství, letectví, navigaci, meteorologii, dopravě a dalších oborech. Radarové systémy se skládají hlavně z vysílače, antény, přijímače a displeje.

Princip činnosti radaru

Radarová anténa při tom vysílá signály ve formě radarových vln. Tyto vlny se šíří rychlostí světla a člověk je nevnímá. Pokud jedna z těchto vln narazí na objekt, signál se změní a odrazí - můžete si to představit jako ozvěnu. Anténa v senzoru přijímá odražený signál a získává tak informace o objektu. Vzdálenost předmětu od vozidla lze například určit pomocí doby chodu signálu.

Proces radarové detekce cíle je následující:

1. Radarový vysílač generuje radarový signál a vysílá jej přes anténu.
2. Radarový signál se šíří vesmírem. Když narazí na cílový objekt, část signálu se odrazí zpět.
3. Anténa přijímá odražený signál a vysílá jej do přijímače.
4. Přijímač zpracovává signál a získává informace, jako je poloha a rychlost cíle.
5. Displej zobrazuje zpracované informace, které může operátor analyzovat a posoudit.

Pulzní radar

Prvním prakticky používaným typem radaru byl tzv. pulzní radar. Jeho funkce je poměrně jednoduchá. Generátor vytvoří velmi krátký elektrický signál (např. o délce 0,001 sekundy), který přes přepínač přichází na anténu. Současně se signál z generátoru dostane také na vstup monitoru. Z antény se signál šíří jako elektromagnetické vlnění rychlostí 300 000 km/s směrem k letadlu. Část vlnění se od letadla odrazí zpět k anténě. Mezitím přepínač připojí anténu k přijímači. Monitor je upraven tak, že současně se signálem z generátoru se na obrazovce dá do pohybu vodorovná světelná stopa. Na začátku stopy vytvoří impulz z generátoru výraznou počáteční výchylku. Po návratu odraženého signálu se na vodorovné stopě vytvoří další výchylka, ovšem méně výrazná. Vzdálenost obou výchylek na vodorovné stopě je přímo úměrná vzdálenosti, z jaké se vrací odražený impulz. Monitorem prvních radarů byla osciloskopická obrazovka. Ze vzdálenosti výchylek způsobených původním a odraženým signálem se dala na stupnici poměrně přesně zjistit vzdálenost cíle. Pro řízení letového provozu je vhodnější jiný způsob zobrazení, který ukazuje nejen vzdálenost, ale i směr, kterým se letadlo pohybuje. V tom případě se anténa pravidelně otáčí a mikrovlnnými impulzy postupně „ohmatává“ prostor kolem sebe. Světelná stopa na kruhovém stínítku vychází vždy z jeho středu směrem k obvodu. Směr stopy na stínítku je shodný se směrem, kterým je právě natočena anténa. Odražené impulzy se na monitoru nezobrazují jako výchylky, ale jako zářivé body.

Dopplerův jev

Základní tzv. Dopplerovský radar pro měření rychlosti vozidel na silnicích funguje na principu vysílání rádiových vln směrem k automobilu a detekce odražených vln. K tomu dochází frekvenční posun. Když vlny narazí na pohybující se objekt, jako je vozidlo, část z nich se odrazí zpět k radaru. Radar detekuje změny frekvence odražených vln v porovnání s vyslanými vlnami. Tato změna frekvence se nazývá Dopplerův jev. Na základě změny frekvence radar vypočítá rychlost pohybujícího se objektu. Čím větší je změna frekvence, tím větší je rychlost vozidla.

Čtěte také: Druhy nátěrů pro dřevo v interiéru

Vývoj radaru

• Počáteční fáze (počátek 20. století): Zárodečnou fázi radarové technologie lze vysledovat do počátku 20. století, kdy vědci začali studovat charakteristiky šíření rádiových vln v atmosféře.
• Válka vyvolaná (období 2. světové války): Během 2. světové války investovaly země do výzkumu radarové technologie, aby zlepšily schopnosti protivzdušné obrany. Británie, Spojené státy, Německo a další země postupně vyvinuly radarové systémy pro včasné varování, navigaci a řízení palby. Konstruktéři prvních radarů měli k dispozici jen velmi omezené možnosti, zejména v oblasti elektronických součástek. Původní radary měly jen malou rozlišovací schopnost a také jejich dosah byl jen několik desítek kilometrů. Během druhé světové války se radiolokační technika výrazně zdokonalila.
• Poválečný vývoj (50. léta 20. století - 1970): Po válce se radarová technologie rychle rozvíjela. Po válce začalo všestranné využívání radarů nejen ve vojenství, ale i v mnoha civilních oborech. Stále se objevují nové radarové systémy, jako je pulsní Dopplerův radar, radar s fázovým polem atd.
• Modernizace (od 80. let do současnosti): S rozvojem výpočetní techniky, mikroelektronických technologií a nových materiálů se radarové systémy staly inteligentnějšími, miniaturizovanými a multifunkčními. Dnešní radary už mají s původními typy společný jen princip - ten spočívá ve vysílání a odrazu mikrovln od různých objektů. Pomocí inteligentních algoritmů je možné vytvářet tzv. historie pohybu. Objekty lze také klasifikovat.

Hlavní typy radarů

Radary lze klasifikovat podle několika kritérií:

• Klasifikace podle provozní frekvence: Radar lze rozdělit na dlouhovlnný radar, středovlnný radar, krátkovlnný radar, ultrakrátkovlnný radar a mikrovlnný radar atd.
• Klasifikace podle použití: Radar lze rozdělit na radar včasné výstrahy, navigační radar, radar řízení palby, meteorologický radar, dopravní radar atd.
• Klasifikace podle typu antény: Radar lze rozdělit na radar se směrovou anténou, radar s fázovým polem, radar se syntetickou aperturou atd.
• Klasifikace podle principu práce: Radar lze rozdělit na pulzní radar, radar s kontinuální vlnou, radar s frekvenční modulací atd. (jedná se o speciální formu metody FMCW, viz 3D a 4D radar).

Oblasti použití radaru

Radar má široké spektrum aplikací v různých odvětvích:

Radar v automobilu

Radar si našel cestu do mnoha oblastí vozidla. Používají se jako asistenční systémy pro řízení, jako druhý pár očí, které podporují řidiče. V přední části vozidla jsou instalovány senzory pro LRR a SRR / MRR. Hlavní výhodou této technologie je, že není příliš citlivá na tmu, vlhkost, nečistoty ani teplotu.

V zadní části vozidla monitorují senzory prostor za vozidlem. Vzhledem k tomu, že řidič se obvykle soustředí na prostor před sebou a situaci za sebou může zaznamenat pouze krátkým pohledem do zpětného zrcátka, jsou radarové senzory v tomto případě velmi účinnou podporou. V případě předjížděcího manévru nebo změny jízdního pruhu může být řidič varován vizuálním nebo akustickým signálem, pokud se zezadu rychle blíží jiné vozidlo.

Má ale i své nevýhody. Patří sem i takzvané interference radarových senzorů. Jedná se o vzájemné rušení různých radarových senzorů, které pracují ve stejném přiděleném frekvenčním pásmu.

Čtěte také: Nátěr pro OSB desky na podlahu

Vývojový trend radarové techniky

S rozvojem technologií se radarové systémy neustále vyvíjejí. Budoucí trendy zahrnují:

• Inteligence: S rozvojem technologie umělé inteligence se radarové systémy stanou inteligentnějšími a mohou samostatně plnit úkoly, jako je identifikace cíle a hodnocení hrozeb.
• Multifunkčnost: Budoucí radarové systémy budou mít více funkcí, jako je současné včasné varování, navigace, řízení palby a další úkoly.
• Miniaturizace: S rozvojem mikroelektronických technologií a nových materiálů se radarové systémy stanou miniaturizovanějšími a snadno se přenášejí a rozmisťují.
• Propojení sítí: Radarový systém vytvoří síť s dalšími senzory, komunikačními systémy atd., aby bylo dosaženo sdílení informací a koordinovaných operací.
• Vysoká přesnost: Budoucí radarové systémy budou mít vyšší přesnost měření a mohou přesněji získat informace, jako je poloha a rychlost cíle.

Čtěte také: Doporučení pro ekologické nátěry

tags: #princip #fungování #radaru

Oblíbené příspěvky:

• Montáž palubek krok za krokem
• Průvodce diamantovými kotouči
• Postup pro pokládku palubek
• Praktické úložné řešení
• Praktické úložné řešení