LABORATORIUM URZĄDZENIA NAWIGACYJNE
NR-ĆWICZENIA 11	DATA WYKONANIA ĆW	DATA ODDANIA SPRAWO.
TEMAT ĆWICZENIA: Struktura echa radarowego.
ROK: GRUPA: II TM D	IMIĘ I NAZWISKO JÓZEFIAK TOMASZ	OCENA: PODPIS PROWADZĄCEGO

1. Cel ćwiczenia.

Ze względu na znaczne zróżnicowanie obrazu radarowego w stosunku do mapy nawigacyjnej, czego głównym powodem jest złożona relacja między rozmiarami obiektu i jego echa, celem ćwiczenia będzie analiza ilościowa elem. Składowych echa radiolokacyjnego, ich wzajemnych proporcji oraz relacji między wymiarami echa i obiektu.

2. Układ pomiarowy.

Radar 301

Antena:

- Szczelinowa z polaryzacją poziomą,

- Szerokość wiązki promieniowania w płaszczyźnie pionowej: 25 Ⴐ,

- Szerokość wiązki promieniowania w płaszczyźnie poziomej:1.8Ⴐ,

- Rozpiętość: 1460 mm,

- Tłumienie listków bocznych: 26/30 dB,

- Ilość obrotów anteny: 30 Ⴑ 3 obr/min,

Nadajnik:

- Pasmo: X,

- Częstotliwość pracy: 9415+9475 MHz,

- Moc w impulsie: 3 kW.

- Szerokość impulsu sondującego:

0.05 ၭs na zakresach 0.25+0.75 Mm

0.25 ၭs na zakresach 1.5+6 Mm

0.80 ၭs na zakresach 12 i 24 Mm,

- Częstotliwość powtarzania: 4000,2000,1000 Hz,

Odbiornik:

- Współczynnik szumów: 11 Ⴑ 1 dB,

- Częstotliwość pośrednia: 60 MHz,

- Szerokość pasma p. cz.: 20 i 5 MHz,

Wskaźnik:

- Średnica lampy radaroskopowej: 8.5",

• Dostępne zakresy obserwacji: 0.25, 0.5, 0.75, 1.5, 3, 6, 12, 24 Mm

• Sposób prezentacji ech: analogowy.

• Dostępne rodzaje znaczników pomiarowych: mechaniczny krzyż namiarowy, kręgi stałe, kręgi ruchome.

• Deklarowane dokładności pomiarów:

1.0 % zakresu lub 50 m odległości

1.5 % namiar.

Program symulacji komputerowej

Składa się z:

• Animacja echa radarowego

• Struktura echa radarowego

• Wymiary echa w funkcji odl.

• ----------- | ------------ zasięgu

• ----------- | ------------ zakresu

3. Wykonanie ćwiczenia

1. Stanowisko I - Radar SRN 301

Po włączeniu radaru do pracy wyregulowaliśmy go na zakresie 0,25 Mm. Następnie dla dalby wyznaczonej przez prowadzącego zajęcia dokonaliśmy dokładnych pomiarów radarowych echa. Pomiary te realizowaliśmy kręgiem ruchomym i linią namiarową wykorzystując technikę pomiarów minimalizującą błędy. Rozmiary echa określiliśmy jako różnicę położeń kręgu ruchomego i odpowiednio kreski namiarowej względem krawędzi echa. Wymiar promieniowy echa uzyskaliśmy z dokładnością do 0,001 Mm. Uzyskaliśmy to na drodze interpolacji odczytów z wskaźnika, który umożliwia odczyt odległości z dokładnością do 0,01. Wymiar kątowy określiliśmy z dokładnością do 0,1⁰.

Obliczenia interpolacyjne :

Interpolacja odległość zinterpolowana

0,16 / 0,17

Dolna krawędź : 0,184 [Mm]

0,17 / 0,18

0,20 / 0,21

Górna krawędź : 0,204 [Mm]

0,19 / 0,20

Wymiar promieniowy echa : 0,204 [Mm]

- 0,184 [Mm]

A_e = 0,020 [Mm]

Wymiar kątowy echa : 343,5⁰

- 339,0⁰

θ_e = 4,5⁰

2. Stanowisko II - Stanowisko symulacji komputerowej.

1. Animacja kreślenia echa.

W tej części symulacji obraz komputerowy podzielony jest na dwie części Z prawej strony widzimy co dzieje się z impulsem sondującym. Na prawej stronie przedstawiona jest część obrazu radarowego. Na animacji po lewej stronie widzimy impuls sondujący wysłany przez nadajnik w przestrzeń. W tym czasie po prawej stronie obserwujemy kreślony promień podstawy czasu na obrazie radarowym. Po pewnym czasie impuls sondujący dosięgając echa, odbija się od niego i część energii powraca do odbiornika radarowego ( po przez antenę ). W momencie odebrania przez odbiornik impulsu echa, na ekranie radarowym ( po prawej części obrazu symulacji komputerowej ) obserwujemy procedurę jego kreślenia. Jeśli następny impuls trafia w ten sam obiekt, obserwujemy powstanie kolejnego echa przesuniętego nieco kątowo zgodnie z kierunkiem obrotu podstawy czasu.

Impuls sondujący Ekran radarowy Sposób kreślenia echa

Obiekt

Podczas animacji impuls sondujący trafił w obiekt trzy razy, co jest widoczne na rysunku umieszczonym powyżej. Można na nim również zobaczyć wypadkowy obraz echa na ekranie.

2. Struktura echa.

Wymiar promieniowy echa : 50,494 m

Długość impulsu sondującego : 7,5 m

Średnica plamki : 5,9949 m

Długość obiektu : 37 m

Wymiar kątowy echa : 9,4988⁰ → 57,268 m

Obiekt : 4,4405⁰ → 26,771 m

Charakterystyka : 4,6219⁰ → 27,865 m

Plamka : 0,48149⁰ → 2,9029 m

Pulsacja : 0,0451⁰ → 0,27203 m

3. Wykresy.

1. Wymiary echa w funkcji odległości obiektu :

Obiekt : Kuter

Odległość do echa : 0,5 Mm

Wymiar promieniowy echa w funkcji odległości

Wymiar promieniowy echa równy jest sumie połowy długości impulsu sondującego, średnicy plamki ekranowej oraz promieniowego rozmiaru obiektu. Na wykresie kolorem brązowym została zaznaczona wypadkowa krzywa wielkości wpływających na wymiar promieniowy echa. Widzimy z tej krzywej że rozmiar promieniowy echa maleje dopiero na dużej odległości. Większa odległość do obiektu wymusza na nas zwiększenia zakresu pracy radaru tak aby obiekt ten mógł być widziany na ekranie radarowym.

Wymiar kątowy echa w funkcji odległości

Wymiar kątowy echa równy jest sumie poziomego przekroju charakterystyki antenowej, kąta widzenia plamki na ekranie radarowym oraz kątowi widzenia obiektu. Krzywa oznaczona kolorem brązowym jest wypadkową tych trzech wielkości. Wymiar promieniowy echa jest duży na małych odległościach, wraz ze wzrostem odległości ( i konieczną przez nas zmianą zakresu pracy radaru ) maleje.

Wymiar poprzeczny echa w funkcji odległości

2. Wymiary echa radarowego w funkcji zasięgu

Obiekty znajdują się w jednakowej odległości 0,26 Mm. Wykresy dla przedziału zmienności zasięgu 0,02 Mm.

Wymiary echa w funkcji zasięgu. Odległość do obiektu wynosi 0,73 Mm.

Wyniki obliczeń (wymiar promieniowy echa w funkcji zakresu )

4. Wnioski ogólne :

Identyfikacja obiektu łatwiejsza jest na mniejszych zakresach obserwacji. Na zakresach tych możemy również dokonać dokładniejszych pomiarów kąta i odległości. Wymiar kątowy echa zależny jest od odległości do obiektu oraz od równoważnej powierzchni odbicia. Przy przesuwaniu się echa w kierunku krawędzi ekranu kształt echa ulega zmianie wskutek rozszerzania się echa. Na małych zakresach obserwacji kształt echa zależy przede wszystkim od długości impulsu sondującego i szerokości charakterystyki promieniowania. Jeżeli promieniowa długość obiektu jest wielokrotnie większa od długości impulsu sondującego i kąt pod którym widzimy obiekt jest również większy od szerokości poziomej charakterystyki promieniowania anteny to wówczas kształt echa na ekranie jest zbliżony do kształtu wykrywanego echa. Należy również pamiętać że na dużych zakresach obserwacji decydujący wpływ na kształt echa wywiera ostrość obrazu radarowego.

7

d

a

α

α = 0,5 x 4,5⁰ = 2,25⁰

d = 0,184 x 1852 = 340,7 m

tg α = ( 0,5 x a ) / d

a = 2 x d x tg α

a = 26,72 m

antena

Impuls sondujący

Impuls echa

Ilość impulsów opromieniowujących obiekt : 12

[m]

[Mm]

100

Średnica plamki

Wymiar obiektu

Długość impulsu

Wymiar plamki

Wymiar obiektu

Charakterystyka

1

[Mm]

[⁰]

Wymiar obiektu

Wymiar plamki

Charakterystyka

100

[Mm]

[m]

Wymiar obiektu

Długość impulsu

Średnica plamki

10

[Mm]

[m]

20

0,26

0,26

Charakterystyka

Pulsacja

Wymiar obiektu

Wymiar plamki

1

[Mm]

[⁰]

Charakterystyka

0,26

Pulsacja

Wymiar obiektu

Wymiar plamki

10

[Mm]

30

20

[m]

[m]

200

300

0,5

0,25

1,5

obiekt

Długość impulsu

100

Zakres [Mm]

500

400

0,75

3

6

12

---