Låsa radar

Diskussioner kring militär utrustning och dess utveckling genom tiderna.
HJ
Stödjande medlem 2024
Inlägg: 1504
Blev medlem: 31 juli 2003, 16:40
Ort: Göteborg

Re: Låsa radar

Inlägg av HJ » 2 oktober 2015, 06:32

Av det lilla jag tror mig förstått om radar tycker jag din liknelse med ficklampan är väldigt bra!

Men hur går det rent tekniskt till när man låser radarn? Sker det med ett enkelt reglersystem som är inbyggt i radarn, alltså några "enkla" kretsar som ger styrning så att radar-ekot hela tiden är maximalt? Eller finns det möjlighet att bygga in en mer sofistikerad metod, där man kan avstå från att låsa på vissa typer av rörelsemönster (t.ex. vissa typer av skenmål)? Jag föreställer mig att styrningen av radarlåsningen måste vara toksnabb för att minska risken att tappa målet, vilket kräver "enkla kretsar" snarare en mer "programmerbar" metod som är några mikrosekunder långsammare (jmfr digital vs analog tv; den digitala kan få någon sekunds fördröjning på grund av behandling som sker av den överförda informationen).

/Håkan

Användarvisningsbild
Hans
Redaktör och stödjande medlem 2024
Inlägg: 28382
Blev medlem: 11 juli 2002, 12:52
Ort: Utrikes

Re: Låsa radar

Inlägg av Hans » 2 oktober 2015, 07:56

Varför känner jag mig som Philip i Rymdslottet* när jag ser Kblomsters förklaring?

MVH

Hans

* http://andrev.cafe.se/rymdslottet-s01e1 ... -traffats/

Der Löwe
Medlem
Inlägg: 2589
Blev medlem: 7 juni 2010, 20:04

Re: Låsa radar

Inlägg av Der Löwe » 2 oktober 2015, 10:22

Nuterande radar förklarat på engelska.
https://en.wikipedia.org/wiki/Conical_scanning

HJ
Stödjande medlem 2024
Inlägg: 1504
Blev medlem: 31 juli 2003, 16:40
Ort: Göteborg

Re: Låsa radar

Inlägg av HJ » 2 oktober 2015, 10:55

Tack för den länken Löwe (finns också på svenska)! Om man använder en sådan teknik är man ganska bunden till hårdvaran tänker jag mig, dvs, det är mycket svårt att implementera något som inte låser på skenmål. Men texten antyder att det i militära sammanhang är en föråldrad teknik. Vilka principer/tekniker används idag?

/Håkan

Användarvisningsbild
J.K Nilsson
Medlem
Inlägg: 2406
Blev medlem: 21 februari 2004, 23:18
Ort: Frösön

Re: Låsa radar

Inlägg av J.K Nilsson » 3 oktober 2015, 20:42


HJ
Stödjande medlem 2024
Inlägg: 1504
Blev medlem: 31 juli 2003, 16:40
Ort: Göteborg

Re: Låsa radar

Inlägg av HJ » 4 oktober 2015, 13:07

TACK för den länken! Skall läsa med stort intresse. Vid en snabb bläddring förefaller den vara precis lagom i detaljeringsnivå för min del.

/Håkan

Användarvisningsbild
Björn Gustafsson
Medlem
Inlägg: 39
Blev medlem: 25 april 2011, 18:51
Ort: Halmstad

Re: Låsa radar

Inlägg av Björn Gustafsson » 11 oktober 2015, 23:22

För att återgå till den ursprungliga frågan. En följeradar, oavsett om den sitter i ett flygplan, står på marken eller finns ombord på ett fartyg fungerar på i princip samma sätt. Principen kallas normalt "tyngdpunktföljning" och för målföljning i vinkel, d.v.s. i höjd och sida finns tre olika metoder som kallas lobrotation, lobväxling och monopuls. De förstnämnda följemetoderna är relativt enkla att lura medan monopuls är betydligt svårare. Någon nämnde lobnutation tidigare i tråden och det är en variant av lobrotation där signalens polarisation är konstant vilket ger bättre följenoggrannhet än om polarisationen får variera. I avstånd sker följningen genom att radarmottagaren bara är öppen under två korta tidsintervall som ligger före respektive efter det invisade målavståndet. Dessa båda tidsperioder brukar vanligen benämnas tidig, respektive sen följelucka. För att inte målföljningen ska påverkas av mål i samma riktning men på andra avstånd, tar man inte emot signaler utanför dessa båda avståndsluckor.

För att en följeradar ska kunna följa ett mål går den igenom tre arbetsfaser där den första kallas sökfas. Under sökfasen söker radarn kring den målposition den blivit invisad mot av antingen en operatör eller en spaningsradar med automatisk målinvisning. Radarn begränsar sitt sökområde i höjd, sida och avstånd och sökmönstret den använder är beroende av hur noggrann invisningen är, med en 2D-radar kan det bli ganska stort medan en 3D-radar begränsar det betydligt. Ju bättre målposition desto snabbar målfångning vilket är den andra arbetsfasen.

När radarn upptäcker ett mål inom sitt invisade område avbryter den sökfasen och övergår till att försöka bestämma målets position mer noggrannt vilket är det som kallas målfångning. När antennen passerar förbi målet stoppar den upp och går tillbaka till den riktning där man detekterade målet. När man hittat det igen övergår radarn till den sista arbetsfasen som kallas målföljning.

Radarn har nu bestämt målets position och börjar följa det i vinkel och avstånd och det är detta man kallar att radarn har "låst på målet". Genom att jämföra ekosignalens styrka i de olika loberna med någon av de tidigare nämnda metoderna kan radarn avgöra om antennen pekar rakt mot målet eller inte. Skulle den inte göra det skickas felsignaler från följesystemet till ett servosystem som vrider in antennen tills den pekar rakt på målet. I avstånd har man de båda följeluckorna som man jämför med varandra. Skulle signalstyrkan t.ex. vara högre i den tidiga luckan än i den sena betyder det att följesystemets målavstånd är för långt, vilket korrigeras genom att flytta båda luckorna i tid tills signalstyrkan är lika hög i båda.

Radarn kommer nu att följa målet i tre dimensioner med hjälp av sina servosystem. Servona har en "minnesfunktion" som gör att de dels håller reda på antennens vinkelhastighet i höjd och sida, men även avståndsförändringen genom att se hur följeluckorna flyttas med tiden. Det innebär att om målet skym en kort tid bakom t.ex. en mast så kommer servona att fortsätta följningen på "död räkning" och hoppas att den återfår kontakten med målekot igen.

Motsvarande arbetssätt hittar man i radarmålsökare på exempelvis sjömålsrobotar men där går roboten mot en invisad position och går sedan på egen hand igenom de tre arbetsfaserna.

Darkwand
Medlem
Inlägg: 106
Blev medlem: 11 april 2004, 00:45
Ort: Konungariket Sverige

Re: Låsa radar

Inlägg av Darkwand » 2 november 2015, 00:06

Jag är väldigt intresserad av radar motmedel så man har ju snappat upp en del om olika radartyper över tiden.

Det är väldigt stor skillnad på vilken typ av radar det är och i vilken generation för att man ska kunna beskriva vad en låsning är.

Tidiga eldledningsradarstationer har som beskrivs en parabolantennsliknande radar som koniskt söker runt målet, avståndet får den via pulsen som skickas ut, målets position fås genom att följa målets ytterkanter när radarstrålen roterar runt målet och hela tiden försöka placera den starkaste signalen mitt i rotationen.
Denna följning måste till eftersom att om man riktar radarn precis på målet så kan den inte avgöra vart målet är på väg om det förflyttar sig i sida.
Som du kan se uppstår ett problem här att just pulsradar i det här fallet är väldigt bra på att bestämma avstånd men mycket svagare på att bestämma målets läge i sida.
Detta är en anledning till att många luftvärnssystem har tex laser IR/optik och andra metoder för att följa ett mål i antingen avstånd eller sida.
Rena pulsradarstationer existerar knappt nuförtiden då dom är väldigt lättstörda.

En utveckling av pulsradarn är monopulsradarn du kan se det som som att radarpulsen är en sinusvåg en monopuls är en samtidig sändning av två radarpulser varav den ena är inverterad gentemot den andra och loberna är något men inte helt separerad i sida.
Detta för att om radarn tittar rakt på ett mål blir båda pulserna lika starka och den behöver inte sända ytterligare en puls för att veta vart vart målet är och tex skapa en bild av omgivningen som en ren pulsradar måste.
En annan fördel är att radarn är svårstörd då två radarpulser måste störas samtidigt om man vill ge tex en eldledningsradar felaktigna värden.
Med en ren pulsradar räcker det med att mäta rotationshastigheten på radarn och sedan skicka en svarspuls i varierande styrka som gör att radarn tror att målet flyttar på sig och låsningen bryts.


Ytterliggare en radar är puls doppler radarn här mäter radarn hastigheten på målen för att tex få marken att försvinna.
Radarn är beroende av en dator som analyserar radardata och endast visar dom mål som har en dopplereffekt i svarspulsen (du har hört dopplereffekten i ljudform när tex en bil i hög hastighet låter annorlunda när den kör mot dig och när den kör från dig).
Radarn har många fördelar tex att ett jaktflygplan på hög höjd kan skjuta en missil mot ett plan nedanför sig.
Radarn har ofta en "track while scan" funktion där radarn låser på ett mål och datorn förutspår kursen lägger den i minnet sedan gör radarn ett ett radarsvep ser alla mål och placerar dom i minnet. alla mål visas på radarskärmen och tex en (Continuous wave) CW-radar belyser målet.
Dock är inte hela radarskärmen i realtid utan datorn förutspår var mål finns någonstans emellan pulserna.

Darkwand
Medlem
Inlägg: 106
Blev medlem: 11 april 2004, 00:45
Ort: Konungariket Sverige

Re: Låsa radar

Inlägg av Darkwand » 2 november 2015, 00:12


Användarvisningsbild
Björn Gustafsson
Medlem
Inlägg: 39
Blev medlem: 25 april 2011, 18:51
Ort: Halmstad

Re: Låsa radar

Inlägg av Björn Gustafsson » 19 december 2015, 14:03

Jag måste tyvärr säga emot dig på flera punkter Darkwand, då du har blandat ihop olika företeelser med varandra. Radar delas beroende på verkningssätt in i 2 huvudprinciper: Pulsradar respektive CW-radar. Skillnaden ligger i om effekten skickas ut i form av pulser eller om den sänds ut som en koninuerlig signal.(CW=Continous wave) Pulsradarn är fortfarande den vanligaste lösningen, även för nyproducerade system och lär nog bli det ännu en lång tid framöver. Det har visserligen börjat dyka upp nya system baserat på CW-tekniken under senare år men de har fortfarande vissa begränsningar som pulsradarn saknar och är därför inte lämpliga i alla avseenden. En ren omodulerad CW-radar kan exempelvis inte mäta avstånd utan bara radiell hastighet med stor noggrannhet. Modulerar man däremot signalens frekvens över tiden så får man det som kallas FMCW-radar och en sådan kan mäta avstånd. Den principen används bl.a. i vissa nya navigeringsradar för främst fritidsbåtar under namnet "Bredbandsradar" och ett skäl är att de kräver mycket mindre effekt än en traditionell magnetronradar vilket är särskilt lämpligt på segelbåtar. Pulsradarprincipen existerar alltså i mycket stor utsträckning fortfarande och är på inget sätt på väg bort.

De principer jag beskrivit i mitt inlägg här i tråden är desamma, oberoende av om det handlar om en pulsradar eller FMCW-radar. Att en pulsradar skulle ha svårt att mäta målets position i sida är rena dumheter, med amplitudmonopuls kan man få en vinkelnoggrannhet på ett par hundradelar av en grad och med fasmonopuls kan det bli nästan 10 gånger bättre. Följenoggrannheten hänger istället främst på vilken följemetod man valt, antennens konstruktion och hur mycket beräkningskraft man har lagt in i sitt siktesservo. Att man kompletterar ett sikte med optroniska sensorer beror mest på att man vill ha ett alternativ till radarn, dels om den blir utsatt för störning men även då det möjliggör att optroniken följer ett sekundärmål i en nära vinkel medan radarn följer huvudmålet.

Monopulsradarn är inte en utveckling av pulsradarn utan en variant av vinkelmätning som även fungerar med en FMCW-radar. Namnet är en kvarleva från den tid då det bara fanns följeradar baserade på pulsradarprincipen och det har inte funnits någon anledning att ändra det. Monopulsprincipen finns inte bara i följeradar utan är idag vanlig i spaningsradarsystem med 3D-funktion, exempelvis luftvärnets PS-23 eller i sjövarianten PS-201 på Visbykorvetterna. Principen bygger på att man vid sändning fördelar uteffekten i flera olika lober för att få en bra spridning och bättre täckning. Mottagningen sker separat i varje lob som alltså kräver en egen mottagarkanal. Genom att jämföra ett ekos signalstyrka mellan två överlappande lober kan man sedan beräkna vinkeln med hög noggrannhet. Det kan ske med verkliga mottagarlober som i siktesradarn på våra örlogsfartyg eller med hjälp av virtuella mottagarlober som i PS-23 och PS-201. I de senare fallen används det bara för att bestämma höjdvinkeln medan siktesradarn mäter vinkeln till målekot i både höjd och sida. Det i sin tur medför att siktesradarn har sina 4 mottagarlober riktade parvis i sida och höjd medan spaningsradarn har sina lober separerade enbart i höjdled.

Principen med virtuella mottagarlober innebär att de inte finns i verkligheten utan "fejkas" fram i radarns signalbehandling innan de amplitudviktas. Kretsarna som sköter viktningen kan inte se om loberna varit verkliga ute vid antennen eller om de ha skapats på digital väg i signalbehandlingen. Metoden har använts i radarsammanhang de senaste 20 åren eller så medan samma princip har använts inom sonartekniken sedan mer än 60 år tillbaka. Det är först på senare tid som elektroniken blivit snabb nog för att använda metoden i radar. Snabbare och billigare digitala kretsar gör att det för en rimlig kostnad går att skapa flera virtuella lobpaket för målföljning. Därmed kan man samtidigt följa flera mål i olika riktningar och på olika avstånd. Enda kravet är att sändarloben är så vid att den kan belysa alla mål vilket ju är en förutsättning för att de ska generera ekosignaler.

Skriv svar