| Радіолокатори, їхні компоненти й технології |
|
Радіолокатори, їхні компоненти й технології:
А) Скануючий георадар
Призначено для радіолокації підповерхневого зондування, з метою вирішення геоінформаційних задач оперативного неруйнівного моніторингу структури підповерхневого середовища в реальному масштабі часу. Зв'язок з географічними координатами здійснюється за допомогою глобальних навігаційних систем. Маючи досить високу мобільність, георадар може використовуватися при геологічних роботах у підповерхневих шарах ґрунту з метою пошуку родовищ, карстових печер, водоносних шарів, а також у геотехнічних роботах для контролю стану фундаментів та інших залізобетонних конструкцій, для пошуку підземних комунікацій і контролю стану автострад, злітно-посадочних смуг, залізничних колій. Крім того, він дозволяє здійснювати екологічний моніторинг, вести пошук об'єктів біологічного походження в оптично непрозорих середовищах, а також може використовуватися для льодової розвідки й в археології.
|
 |
| Характеристики георадара |
Значення |
| Потужність випромінювання |
3 Вт |
| Діапазон робочих частот |
100-450 МГц |
| Максимальна глибина зондування в залежності від вологості ґрунту |
20-30 м |
| Розрізняльна здатність за глибиною |
15-30 см |
| Придушення випромінювання та прийому сигналів із верхньої півсфери |
більш 40 дБ |
| Діаграма спрямованості антени під поверхнею землі |
30о |
| Споживана потужність |
20 Вт |
| Маса |
19 кг |
|
|
|
|
Б) Напівпровідникова радіолокаційна система міліметрового діапазону
Сфера застосування - контроль за діяльністю на ділянках місцевості з особливим режимом (прикордонна зона та ін.); огляд льотного поля та керування рухом повітряних суден і транспортних засобів на територіях аеродромів; контроль акваторій портів і судноплавства в протоках і вузькостях.
|
 |
| Наведені нижче тактико-технічні дані відносяться до системи огляду льотного поля |
|
|
1) Виявлення цілей, що мають ефективну площу більше 1 м2 з імовірністю 0,9 ймовірності помилкової тривоги 10-6 для дальностей не менше:
в умовах ясної погоди - 5 км; в дощ, інтенсивність якого складає 16 мм/год., не менше 3 км. |
| 2) Кутова роздільна здатність за азимутом - не гірше 0,25о. |
| 3) Роздільна здатність за азимутом - не гірше 15 м. |
4) Зона огляду поля в горизонтальній області при висоті установки антени - 5…10 м:
за дальністю - 90…5000 м; за азимутом - 360о. |
| 5) Час огляду (період оновлення інформації) - 4 с. |
| 6) Придушення заважаючого відбиття від місцевості та опадів - не гірше 30 дБ. |
| 7) Наявність системи автоматичного виділення та класифікації цілей за швидкістю руху (доплерівська селекція). |
| 8) Кольорове маркування цілей на радіолокаційному зображенні на екрані монітора за швидкісним критерієм. |
|
|
|
|
В) Шумова радарна технологія мм діапазону хвиль
Ґрунтується на використанні шумових (випадкових) сигналів і їхній когерентній обробці за допомогою кореляційного чи спектрального аналізу. Має широку область застосування в:
|
 системах запобігання/попередження зіткнень, що мають високу дозвільну здатність, точність, електромагнітну
сумісність і високу захищеність від перешкод, а також малі габарити і вагу; |
| системах навігації й огляду з високим розрізненням по дальності, що мають високу надійність і екологічну чистоту; |
наземному інтерферометричному радарі із синтезованою апертурою для визначення структурних змін природних чи
штучних об'єктів, наприклад на об'єкті "Укриття" Чорнобильської атомної електростанції; |
| шумовому радарі-рефлектометрі для вимірювання положення електронної плазми в реакторах керованого термоядерного синтезу; |
| радарі переднього огляду для автоматизованих систем посадки літаків, а також автоматизованих систем швартування кораблів. |
|
 |
| До переваг шумових радарних систем слід віднести наступні: |
| висока перешкодозахищеність; |
| висока електромагнітна сумісність і скритність дії; |
| високе розрізнення за відстанню і швидкістю; |
| висока точність при одночасному вимірюванні відстані й швидкості; |
| однозначність вимірювання відстані й швидкості; |
| висока чутливість; |
| низький рівень пікової потужності; |
| малі габарити й ощадливе споживання енергії. |
|
|
|
|
Г) Радіолокатор для рятувальників
Переносна радіолокаційна станція (маса 4,5 кг) призначена для виявлення живих людей за оптично непрозорими перешкодами (завали при руйнуванні будинків і природних утворень, стіни і перекриття, закриті приміщення, накопичення каменів, уламків скель і т.п.). Дозволяє виявляти живих людей під товщами сухої цегли на глибині 1,5 м, сухого залізобетону до 0,7 м, сухого граніту до 1,0 м. Радіолокатор для рятувальників може застосовуватися в роботах з порятунку людей при стихійних і техногенних катастрофах, аваріях і інших надзвичайних ситуаціях.
|
 |
| Характеристики радіолокатора |
Значення |
| Дозвільна здатність за дальністю |
0,5 м |
| Дальність дії, не менше |
10 м |
| Робоча частота |
1 ГГц |
| Потужніть випромінювання |
0,01 Вт |
| Споживана потужність |
20 Вт |
| Габаритні розміри без антени |
150x150x350 мм |
| Маса без блока живлення |
4,5 кг |
|
|
|
|
Д) Відеоімпульсний підповерхневий георадар
Призначено для підповерхневого зондування з високою розрізняльною здатністю (не менш 15-20 см) на глибинах до 2 м (мокра глина) і до 10 м (сухий пісок). Найбільш ефективний при проведенні робіт із зондування на глибинах до 1 м. Відеоімпульсний георадар має продуктивність георадіолокаційної зйомки 3-4 км траси в годину, включаючи комп'ютерну обробку сигналу. Він може використовуватися для пошуку підземних комунікацій: труб (металевих і пластикових), кабелів і ін. і при дослідженнях приповерхніх шарів ґрунту.
|
 |
| Характеристики георадара |
Значення |
| Тривалість імпульсу на виході генератора |
1 нс |
| Розрізняльна здатність за дальністю |
у повітрі - 15см
в ґрунті -
15см/
|
| Динамічний діапазон (без накопичення) |
90 дБ |
Швидкість безперервного зондування із
урахуванням швидкості збору інформації |
0,3 м/с |
| Енергоспоживання (без ноутбука) |
8 Вт |
| Габарити (без ноутбука) |
0,3x0,6x0,1 м3 |
| Маса (без ноутбука) |
4 кг |
|
|
|
Георадар, призначений для пошуку неоднорідностей у середовищах з рівною поверхнею, комплектується додатково антенною системою моноімпульсного типу, що забезпечує контрастне відображення об'єктів і більш точну їхню локалізацію.
Для спрощення інтерпретації результатів радіолокаційного підповерхневого зондування розроблено програмне забезпечення, яке дозволяє виконувати електродинамічне комп'ютерне моделювання зображень георадіолокаційних профілів підповерхневої структури ґрунту будь-якої геометричної й електрофізичної складності при різних часових параметрах зондувального сигналу.
Програмне забезпечення:
|
| |
| Програми завантаження та керування георадаром у процесі зондування |
Програма обробки результатів зондування містить модуль автоматичного
пошуку локальних об`єктів |
|
|
|
|
|
|
|
Є) Малогабаритний радіолокатор мм діапазону хвиль
Призначено для виявлення на місцевості людей (дальність не менше 800 м), транспортних засобів (дальність не менше 1500 м) і інших об'єктів. Радіолокатор забезпечує виявлення об'єктів на фоні перешкод, створюваних відображеннями від місцевих предметів: поверхні суші, моря і гідрометеорів (дощ, сніг, град). Загальна вага радіолокатора, включаючи складові компоненти (НВЧ-блок з поворотним пристроєм, блок обробки, автономне джерело живлення), складає 18 кг, що дозволяє мобільно використовувати його при охороні державного кордону, охороні особливо важливих об'єктів, а також з метою підвищення безпечного руху залізничного транспорту й автотранспорту.
|
|
|
|
|
Ж) Радіометрична система формування радіотеплових зображень людей
Призначено для виявлення сторонніх об'єктів на тілі людини, схованих під одягом. Радіометрична система має радіус дії до 3,5 м, що дозволяє використовувати її при роботі служб безпеки в аеропортах, залізничних вокзалах, метро й інших місцях масового скупчення людей. В системі використано електродинамічну структуру на основі принципів перетворення об'ємних електромагнітних хвиль у поверхневі хвилі, яка має у своєму складі металеві дифракційні ґрати у вигляді диска і діелектричний хвилевід, які технічно реалізовані в скануючій антені з електромеханічним керуванням положення променю.
Система працює в діапазоні частот 86-100 ГГц в кутовому секторі 34оx14о з кількістю каналів 16 (32). Поле спостереження 1,0x2,0 м2 при дистанції до об'єкта до 3,5 м. Розробку створено разом з "НВО "Сатурн".
Нижче представлені приклади радіотеплових зображеннь людини в 3-мм діапазоні хвиль:
|
|
 |
 |
| натуральний розподіл яскравості (а); |
| патронташ на поясі під одягом (в); |
| інші сторонні предмети під одягом (б, г, д). |
|
|
|
З) Радіотеплова система забезпечення пожежних служб авіаційної охорони лісів
Пропонований радіотеплолокатор (РТЛ) здатний одержувати інформацію про положення палаючої крайки і довжини активної зони горіння як при верхівкових, так і при низових (схованим пологом лісу) і підземних пожежах (пожежі на торфовищах). Застосування кадрового огляду простору дозволяє забезпечити одержання випереджальної (по польоту) інформації про координати вогнища. У пропонованій системі використано метод сканування в секторі кутів, орієнтованому по польоту, багатопроменевою діаграмою спрямованості, промені якої розташовані в площині, ортогональної напрямку польоту.
|
|
 |
| Характеристики РТЛ (висота 1000 м) |
Значення |
| Робоча довжина хвилі |
3 мм |
| Кількість робочих променів |
32 |
| Сектор сканування |
±60о |
| Діаметр апертури антени |
400 мм |
| Простор розрізнення в центрі кадру |
8x8 м2 |
| Смуга огляду в центрі кадру |
~300 м |
| Чутливість каналів РТЛ |
1÷1,5 К |
Імовірність виявлення осередку
вогнища 10 м2 |
0,95
(за помилковою тривогою 10-4) |
|
|
|
|
Побудова радіотеплових зображень здійснюється в системі обробки інформації безпосередньо на борту літального апарата в режимі реального часу, з відображенням на екрані бортового монітора. Алгоритм побудови зображень дозволяє при використанні симетричного сектора сканування (уперед та назад по польоту) оперативно оцінювати ефективність застосування вогнегасних засобів.
Слід відзначити, що імовірність виявлення вогнища площиною 10 м2складає 0,95 при помилковій тривозі 10-4.
|
|
|
|
|
І) Багаточастотний paдіoмeтpичний кoмплeкc (РМК) з конічним скануванням
Koмплeкc пpизначено для фopмування paдіoтeплoвиx зoбpaжeнь пoвepxні Зeмлі з літальних апаратів (ШСЗ, вертоліт, літак) в шecти чacтoтниx піддіaпaзoнax елeктpoмaгнітнoгo cпeктpу. Огляд пpocтору здійснюється зa рахунок оберту aнтeни навколо ocі, яка орієнтована в нaдіp, вздовж кoнічної твірної, за кутом огляду -45,5о. Період повного оберту антени складає 1,2-2 c. У діaпaзoні виcoт 600-900 км забезпечується огляд пoвepxні в інтервалі 900-1400 км за кутом огляду елeмeнтa пoвepxні - 51,3о - 54,5о.
|
|
| |
| Характеристики РМК |
Значення |
| Pобoчий ceктop aзимyтaльниx кутів |
±420 від лінії пoльоту |
| Рівeнь бoкoвиx пелюстків діaгpaм спрямованості |
27÷30 дБ |
| Пoляpизaційний розв'язок між кaнaлaми |
нe гірше 25 дБ |
| Тривалість безперервної pобoты PMK протягом oднoгo ceaнcу |
дo 12 годин |
| Інтeнcивніcть виxіднoгo інфopмaційного пoтoку PMK |
до 60 Kбіт/c |
|
|
|
|
К) Когерентні радіолокатори в короткохвильовій частині міліметрового діапазона
Розроблено твердотільну когерентну радіолокаційну станцію 3-мм діапазона та імпульсну радіолокаційну станцію 2-мм діапазона на основі квазіоптичного антенно-фідерного пристрою, які призначені для проведення натурних досліджень поширення радіохвиль і властивостей цілей.
|
|
|
|
|
Л) Приймально-передавальні скануючі антенні системи на основі перетворення поверхневих електромагнітних хвиль в об'ємні
Унікальні електродинамічні властивості створених антен, які використовують явище перетворення поверхневих електромагнітних хвиль в об'ємні на періодичних перепонах, надають можливість використати такі антени при побудові НВЧ-радіометричних розсіювальних систем для досліджень екологічної ситуації оточуючого простору, а також для прихованого спостереження об'єктів в інтересах митних і охоронних служб. Створені антенні системи ефективно використовуються в активних локаційних системах огляду поверхні землі з метою виявлення та ідентифікації об'єктів.
|
|
|
|
| У цей час такі антенні системи використовуються в радіометричних комплексах і в радіолокаційному комплексі огляду льотного поля.
|
|
|
|
|
М) Гіперзвукові лінії затримки (ГЛЗ) сигналів НВЧ
ГЛЗ мають основне призначення як запам'ятовуючі пристрої НВЧ-сигналів і були вперше у світі запропоновані і розроблені в ІРЕ НАН України. Їх дія заснована на перетворенні електромагнітної хвилі НВЧ у гіперзвукову, поширенні цієї хвилі у звукопроводі та зворотному перетворенні її в електромагнітну хвилю. ГЛЗ дозволяє здійснити тривалу затримку НВЧ-сигналу при повному збереженні його когерентності відносно вхідного сигналу. Завдяки цьому основним призначенням ГЛЗ є використання в радіолокаційних системах різного направлення. Сьогодні вони використовуються як ГЛЗ калібратора сигналу в радіолокаційній системі бічного огляду, установленій на штучному супутнику Землі "Січ-1".
|
