(علوم مخابرات ) رادارهای GPR (رادار آنالیز زمین برای اکتشاف) آشنایی ،نحوه عملکرد، کاربرد ها

نکته: رادار نافذ زمین GPR یک روش ژئوفیزیکی غیر مخرب است که بدون ایجاد مزاحمت در زمین ، امواج پروفیل مقطعی تولید می کند.

از پروفایل های GPR برای ارزیابی مکان و عمق اشیاء مدفون و برای بررسی حضور و تداوم شرایط و ویژگی های زیرسطحی طبیعی استفاده می شود. GPR با انتقال پالسهای امواج رادیویی با فرکانس بالا از طریق مبدل یا آنتن ، به داخل زمین عمل می کند. انرژی منتقل شده از اشیاء مختلف دفن شده یا با تماس های مشخص بین مواد مختلف زمین بازتاب می یابد. سپس آنتن موج های منعکس شده را دریافت می کند و آنها را در رایانه ذخیره می کند.رادار نفوذی زمین GPR روشی ژئوفیزیکی بر پایـه انتـشار امـواج الکترو مغناطیسی است که درحکم روشی غیرمخرب بـرای به تصویر در آوردن لایه ها و بی هنجاری های زیرسطحی به کار می رود.ایـن روش بـه ســرعت بــه منزلــۀ یــک روش قابــل اعتمــاد در زمینــه هــای مهندسی عمران، باستان شناسی و کاربردهای دیگر شـناخته شده است .به طورکلی موفقیت در روش GPR ،به عواملی همچـون جنس خاک منطقه، نوع بی هنجاری و هدف مورد بررسی، طراحی صحیح عملیات برداشت و انتخاب درست آنـتن و درنهایت به کارگیری پارامترهای پردازشی مناسـب وابـسته اســت. دو عامــل خــاک محــل برداشــت و هــدف مــورد بررسی، عوامل خارج از کنترل هستند .

نکته : Rx به معنای امواج گیرنده حامل و TX به معنای امواج فرستنده حامل میباشد .که این (بسامد) در سیستم شناسایی رادار GPR مورد استفاده قرار میگیرد.

انتخاب آنتن با توجـه بـه حـد تفکیـک هـر آنـتن ، اهمیـت زیادی دارد پردازش در GPR باید با توجه به شرایط ویژه هــر تحقیــق انجــام پــذیرد؛ چرا کــه بــه همــان انــدازه کــه به کارگیری پارامترهای پردازشی مناسب ممکن است مفید باشد؛ پردازش نامناسب میتواند گمراه کننده باشد. ایجاد مسیرهای جدید برای کابـل و یـا لولـه گـذاری در زیر زمین و همچنـین نگهـداری از تاسیـسات زیرسـطحی و محافظــــت از آن، هنگــــام عملیــــات خــــاکبرداری و ساخت و ساز، نیازمند داشتن آگـاهی کامـل از محـل دقیـق تاسیـسات زیـر سـطحی اسـت. توانـایی GPR بـا توجـه بـه وضوح رادارگرام ها، باعث شده است که این روش به منزلۀ روشی با دقت زیاد، در مکـان هـایی ماننـد خیابـان هـای پر تردد و یا سازه های عظیم به کار رود.

(بلوک دیاگرام) رادار های GPR (رادار آنالیز زمین برای اکتشاف)

در این روش آنتن هایی با پهناهای نوار بسامدی متفاوت(10-2000 مگاهرتز ) به کار گرفته می شود. طیف بسامدی با نام بسامد مرکزی آنتن استفاده شده در برداشت مشخص میشود. بسامد مرکزی، هم عمق نفـوذی موجـک GPR و هم تفکیک پذیری زمـانی و مکـانی رادار گـرام هـا را معـین مــیکنــد.(بنــابر ایــن چگونگی انتخاب آنتن، اصلی ترین عامل در برداشت هـای رادار به شمار می آید. برای مکان یابی بی هنجـاری هـایی بـا اندازه های متفاوت و طبیعتاً در عمـق هـای گونـاگون، یـک سری از مقاطع رادار برداشت شده بـا آنـتن هـای گونـاگون لازم است در برخـی از پروژه ها بـه جـای اسـتفاده از چنـد آنـتن بـا بـسامدهـای گوناگون ، از روشی به نام ترکیب چند بسامدی (Multiple compositing frequency) اسـتفاده مـی شود اگر چـه روش ترکیـب بـه منزلـۀ روشـی کم هزینه، می تواند تا حد مطلوبی موجب افزایش کیفیت و وضوح رادار گرام شود اما روش سـخت افـزاری اسـتفاده از چند آنتن و سـپس بـه کـارگیری پـردازش هـای خـاص هـر آنتن، مزیت های بیشتری از جمله کیفیت داده هـا و وضـوح بیشتر رادار گرام ها را دارد. این موضوع به یک تفسیر جامع برگرفته از چنـد رادار گـرام بـا آنـتن هـای گونـاگون منجـرخواهد شـد. اگـر نوارهـای بـسامدی، بـا توجـه بـه عمـق و چگونگی اهداف مورد بررسی، به درستی انتخاب شـوند و برای یک بررسی مـوردی از چنـدین آنـتن بـا بـسامد هـای مرکـزی متفـاوت اسـتفاده شـود،آنگاه در حین اکتشاف دارای حساسیت در عمق بیشتری خواهد بود.

آنتن GPR در واقع پالس انرژی الکترومغناطیسی را به داخل زمین منتقل می کند. هنگامی که این انرژی به یک جسم می رسد ، پژواک می شود و توسط گیرنده آنتن اسیر می شود. نرم افزارهای رایانه ای از فرکانس پالس های منتقل شده و میزان تأخیر زمانی بین انتقال پالس ها و دریافت ها برای تهیه اطلاعات در مورد هدف استفاده می کنند. دامنه و وضوح عمق مربوط به فرکانس رادار ، قدرت انتقال یافته ، خاصیت الکترومغناطیسی مواد زمینی (خاک) و همچنین به شکل و مشخصات اهداف است.

نوشته شده توسط نویسنده 5 در دوشنبه بیست و دوم بهمن ۱۳۹۷

رادار سِرچ های رَهگیر (Radar search) نحوه عملکرد و کاربرد (علوم مخابرات)

نویسنده: افشین رشید

کاربرد اصلی یک رادار رهگیر که گاهاً از آن به عنوان رادار کنترل آتش نیز استفاده می‌شود تهیه‌ی مختصات سه بعدی زاویه عمودی، افقی و فاصله از هدف است. این اطلاعات جهت شلیک صحیح گلوله‌های واحد توپخانه یا موشک‌های هدایت شونده ضروری است.پس از تعیین مختصات تقریبی یک هدف توسط رادار جست‌وجو (سرچ) و مشخص شدن آن به عنوان واحد متخاصم اطلاعات دو بعدی هدف شامل برد و زاویه افقی در اختیار واحد کنترل آتش قرار می‌گیرد و در این حین رادار دقیق‌تر یعنی رادار رهگیر شروع به جست‌وجوی حول مختصات تقریبی می کند تا اطلاعات دقیق هدف را کسب نماید. رادار جست و جو به کمک یک پرتو بادبزنی شکل (باریک در افق پهن در فراز) شروع به جست‌وجوی 360 درجه‌ای محیط می کند و پس از کشف تقریبی مکان هدف، آنرا به رادار کنترل آتش واگذار می‌کند، در این حین رادار رهگیر یا کنترل آتش به کمک یه پرتو نوک مدادی (باریک در افق و فراز) مکان دقیق هدف را استخراج می‌نماید.

دقت رادار رهگیر (Radar search)

دقت رادار رهگیر ارتباط تنگاتنگی با باریک بوودن هرچه بیشتر پرتو نوک مدادی دارد البته ذکر این نکته ضروری است که باریکی بیش از حد پرتو ممکن است باعث گریز هدف از دید رادار و عدم اکتشاف آن گردد.
در رادارهای جست‌وجوی جدید این امکان فراهم گردید که اطلاعات سه بعدی تقریبی هدف استخراج گردد که این امر به رهگیری هرچه سریعتر هدف می‌انجامد. البته در برخی سامانه‌ها رادار رهگیر و جست وجو در واقع یک رادار هستند و پس از استخراج اطلاعات سه بعدی تقریبی هدف سامانه وارد حالت رهگیر می‌شود و پس از استخراج اطلاعات مکانی هدف انرا در اختیار واحد آتش قرار می‌دهد.
دقت مورد نیاز برای یک رادار رهگیر تا اندازه‌ی زیادی به ماهیت ذاتی واحد درگیر شونده دارد به عنوان مثال یک سامانه توپخانه‌ای انرژی جنبشی با نواخت پایین به مراتب به دقت بالاتری نیاز دارد تا یک واحد موشکی مجهز به موشک‌های هدایت شونده با سرجنگی ترکش شونده یا یک توپ گتلینگ مسلح به گلوله‌های مجهز به فیوز.

چند رادار در این سامانه مشاهده می‌شود؟ تفاوت هریک در چیست؟
دو عامل مهم دقت رادارهای رگیری را تحت تاثیر قرار می‌دهد: یکی عوامل ذاتی که به ماهیت و نوع سامانه‌ی راداری بستگی دارد و دیگری عامل خارجی که به ماهیت هدف و نیز وضعیت آب و هوایی بستگی دارد. در حال حاضر انواع متعددی از رادارهای رهگیری در دسترس قرار دارند که دقت، پیکربندی و قیمت آنها متفاوت است. از مهم‌ترین رادارهای رهگیری رادار اسکن نوک مدادی است که در ادامه به تشریح آن می‌پردازیم.
 

رادار اسکن نوک مدادی (مخروطی) سیگنال سینوسی

در این نوع رادار جهت پرتو برابر با جهت دید رادار نیست و پرتو حول نقطه‌ی تقریبی هدف به چرخش در می‌آید. نام گذاری این نوع رادار از آنجایی نشأت می‌گیرد که دارای پرتویی نوک مدادی شکل چرخند حول محل تقریبی هدف است. زمانی که هدف در نقطه‌ای حول محور پرتو چرخنده باشد توان بازتابیده از آن ثابت خواهد بود (نه ماکزیمم). زمانی که هدف در نقطه‌ی  مشخص شده  باشد توان بازتابیده از آن به صورت متناوب و مناسب با فرکانش اسکن مخروطی (بسته به سرعت چرخش پرتو) تغییر خواهد کرد.
زمانی که پرتو بازتابیده از هدف دارای بیشترین توان بود محور مرکزی پرتو دقیقا به سمت هدف تابانده شده است با توجه به موارد یادشده و پردازش سیگنال بازتابیده از هدف می‌توان اطلاعات مکانی هدف را به طور دقیق استخراج کرد.
چرخش پرتو ممکن است به صورت مکانیکی یا الکترونیکی باشد. در حالت چرخش مکانیکی زاویه محور مرکزی آنتن به دقت و توسط موتورهای سروو حرکت داده می‌شود.
نوع دیگری از رادارهای اسکن مخروطی نیز وجود دارد که به آنها رادارهای اسکن مخروطی منحصر به گیرنده (Conical scan on receive only (COSRO)) گوییم. در این نوع رادارها فرستنده ثابت بوده و پرتو مخروطی تولید می‌کند و این آنتن گیرنده است که با چرخش خود در جهت‌های مختلف توان‌های مختلف بازتابیده از هدف را دریافت کرده مکان هدف را استخراج می‌کند.

نوشته شده توسط افشین رشید در پنجشنبه یازدهم بهمن ۱۳۹۷

مزیت اصلی آنتن های رفلکتوری پارابولیک در رادار Radar

مزیت اصلی آنتن های رفلکتوری پارابولیک در رادار داشتن دایرکتیویته و در نتیجه گین بالاست که استفاده آنها را در رنج وسیعی از باند مایکروویو جهت انتقال دیجیتال و آنالوگ اطلاعات، ضروری نموده است. این کاربردها شامل انتقال رادیویی نقطه به نقطه (Line of Site)، ایستگاه های زمینی راداری، کاربرد های ردیابی، رادار کشف ریز پرنده (پهباد) ، اهداف نظامی و ... می باشد.هر دو گونه آنتن سَهموی (Parabolic Antenna)‌ یعنی دو رفلکتوری و تک رفلکتومی بسته به چگونگی سیستم تغذیه (Feeding) به دو نوع تغذیه متقارن یا هم محور (front-fed) و نامتقارن تقسیم می شوند.هر کدام از آنتن های فوق دارای مزایا و معایب ویژه ای است که ضرورت استفاده آنها را در کاربرد خاصی معینی می نماید. آنتن های غیر هم محور اثر سد دهانه (aperture blocking) را کاهش داده ولی در عوض دریافت پلاریزاسیون ناخواسته (XPOL) را افزایش می دهد.

آنتن سَهموی (Parabolic Antenna)‌ نوعی از آنتن های گیرنده است که با استفاده از یک سطح بازتابنده یا پارابولیک برای هدایت امواج رادیویی و فرکانس­های مخابراتی استفاده می­شود.قدرت آنتن پارابولیک در رادار ها برای اکتشاف ریز پرنده ها مانند پهباد بسیار بالا است.این نوع از آنتن گیرنده در مخابرات یکی از بهترین انخابها برای مناطقی است که نویز بالا دارند و سطح سیگنال دریافتی بسیار پایین است .آنتن سَهموی (Parabolic Antenna)‌ در اصل کار عدسی را در رادار انجام میدهند ، هر آنتن پارابولیک یک واحد دریافت کننده در فاصله کانونی خود قرار دارد ، سیگنال دریافتی توسط گرید یا صفحه آنتن به واحد دریافت کننده میفرستد . اما دلیل اینکه دارای بشقاب توری مانند هستند ، برای عبور جریان هوا است تا لرزش آنتن کم بشود ،هم به صورت عمودی و هم افقی مورد استفاده قرار میگیرند.

نوشته شده توسط نویسنده 1 در دوشنبه یکم بهمن ۱۳۹۷