اصول رادار دریایی استفاده ها و استانداردهای صنعتی توضیح داده شده است

تصور کنید در حال عبور از میان مه غلیظ در دریای آزاد با دید محدود هستید. چگونه می توانید از برخورد با کشتی های دیگر جلوگیری کرده و با خیال راحت به مقصد خود برسید؟ رادار دریایی، فناوری ای که در طول جنگ جهانی دوم ظهور کرد، به عنوان "چشم و گوش" ناوبری دریایی عمل می کند. این راهنمای جامع، فناوری رادار دریایی را از اصول اساسی تا کاربردهای عملی و استانداردهای نظارتی بررسی می کند.

درک رادار دریایی با نمودار بلوکی سیستم آن آغاز می شود. در حالی که سیستم های رادار واقعی ممکن است پیچیده تر باشند، این نمودار ساده شده دانش ضروری در مورد اجزای رادار را ارائه می دهد و پایه ای برای یادگیری عمیق تر ایجاد می کند.

سیستم های رادار امواج الکترومغناطیسی را به صورت پالس و نه به صورت جریان های پیوسته منتقل می کنند. این پالس ها دارای مدت زمان و فرکانس تکرار خاصی هستند و پارامترهای مختلف شکل موج بر عملکرد تشخیص تأثیر می گذارند. شکل موج های رایج رادار شامل پالس های مستطیلی و پالس های مدوله شده با فرکانس خطی هستند.

رادار دریایی از چهار جزء اصلی تشکیل شده است که برای تشخیص و نمایش اهداف با هم کار می کنند:

• فرستنده: پالس های الکترومغناطیسی با فرکانس بالا را تولید می کند - "قلب" رادار.
• آنتن (اسکنر): پالس ها را منتقل و اکوها را دریافت می کند - "چشم و گوش" رادار.
• گیرنده: سیگنال های اکوی ضعیف را تقویت و پردازش می کند تا اطلاعات هدف را استخراج کند - "سیستم عصبی."
• نمایشگر: اطلاعات پردازش شده را به صورت بصری برای تفسیر اپراتور ارائه می دهد - "مغز."

فرستنده شامل منبع تغذیه، خط تأخیر، مدولاتور، ماشه و مگنترون است. ماشه پالس هایی را تولید می کند که مدولاتور را برای تولید پالس های ولتاژ بالا کنترل می کند، که مگنترون را برای ایجاد نوسانات با فرکانس بالا که از طریق موج بر یا کابل کواکسیال منتقل می شوند، هدایت می کند.

آنتن پالس های جهت دار را منتقل و اکوها را دریافت می کند در حالی که با فرکانس تکرار پالس (PRF) از پیش تعیین شده می چرخد تا مناطق اطراف را اسکن کند. معمولاً در بالاترین نقطه کشتی (به عنوان مثال، عرشه قطب نما) نصب می شود تا از موانع جلوگیری شود.

گیرنده که از یک سلول TR، نوسانگر محلی، میکسر، تقویت کننده IF و تقویت کننده ویدئو تشکیل شده است، سیگنال های اکوی ضعیف را تقویت می کند و آنها را از طریق تقویت و دمدولاسیون به سیگنال های سازگار با نمایشگر تبدیل می کند.

نمایشگرهای رادار که به طور سنتی از لوله های اشعه کاتدی (CRT) استفاده می کنند، اطلاعات هدف را در قالب نشانگر موقعیت صفحه (PPI) ارائه می دهند - یک نمای دید پرنده. پرتو الکترونی خطوط اسکن شعاعی را همزمان با PRF ایجاد می کند و اکوها به عنوان نقاط روشن ظاهر می شوند که اهداف را نشان می دهند.

رادار فاصله هدف را با اندازه گیری زمان بین انتقال پالس و دریافت اکو محاسبه می کند. نقطه اسکن به صورت شعاعی با نصف سرعت انتشار امواج الکترومغناطیسی حرکت می کند. هنگامی که به لبه صفحه می رسد، موج دو برابر فاصله شعاع صفحه را طی کرده است. اهداف به عنوان نقاط روشن در فواصل مربوطه ظاهر می شوند که توسط حلقه های برد و نشانگرهای برد متغیر (VRM) برای دقت افزایش می یابد.

آنتن جهت دار در جهت عقربه های ساعت (از بالا دیده می شود) با سرعت 12-30 دور در دقیقه می چرخد. نمایشگر همزمان جهت هدف را به عنوان زاویه از مرکز صفحه (0 درجه در بالا) تا نقطه هدف نشان می دهد. یک نشانگر جهت ثابت، مسیر کشتی را نشان می دهد.

رادار دریایی در درجه اول در دو باند فرکانسی با ویژگی های متمایز کار می کند:

با فرکانس 8-12 گیگاهرتز (معمولاً 9 گیگاهرتز) با طول موج 3 سانتی متر کار می کند:

• مزایا: وضوح بالاتر برای تشخیص اهداف/شلوغی کوچک؛ آنتن جمع و جور مناسب برای کشتی های کوچک.
• معایب: برد کوتاه تر؛ تداخل بیشتر آب و هوا (باران/مه).

با فرکانس 2-4 گیگاهرتز (معمولاً 3 گیگاهرتز) با طول موج 10 سانتی متر کار می کند:

• مزایا: برد تشخیص طولانی تر؛ عملکرد بهتر در هوای نامساعد.
• معایب: وضوح پایین تر؛ اندازه آنتن بزرگتر.

فصل V کنوانسیون بین المللی ایمنی جان در دریا (SOLAS) موارد زیر را الزامی می کند:

• کشتی ها >300 GT: یک رادار 9 گیگاهرتز به علاوه ECDIS یا دستگاه ترسیم الکترونیکی.
• کشتی ها >3000 GT: رادار 3 گیگاهرتز اضافی و کمک ترسیم رادار خودکار (ARPA).

توسط قطعنامه IMO MSC.192(79) در سال 2004 اصلاح شد، استانداردهای کلیدی عبارتند از:

1. دقت: خطای فاصله ≤30 متر یا 1٪ (هر کدام بیشتر باشد)؛ خطای جهت ≤1 درجه.
2. وضوح: نمایشگر جداگانه برای اهداف با فاصله 40 متر در برد یا 2.5 درجه در جهت.
3. عملکرد در طول ±10 درجه غلتش/پیچ کشتی حفظ می شود.
4. هنگامی که هیچ هدفی شناسایی نشد، نشان داده می شود.
5. عملکرد کامل در عرض 4 دقیقه از شروع سرد؛ 5 ثانیه از حالت آماده به کار.
6. مقیاس های برد مورد نیاز: 0.25-24 مایل دریایی (مقیاس های اضافی مجاز است).
7. حداقل دو VRM با خوانش دیجیتالی که با وضوح مقیاس مطابقت دارد.
8. مقیاس جهت در خارج از ناحیه نمایشگر با شماره گذاری 30 درجه و درجه بندی 5 درجه.
9. آلارم برای سیگنال ها/سنسورهای خراب (ژیروسکوپ، لاگ، جهت، ویدئو، همگام سازی، هدینگ).
10. حداقل چهار خط شاخص موازی مستقل با کنترل های جداگانه.