مفاهیم اولیه رادار

سنجش از دور توسط سنجنده‌های رادار تا اندازه‌ای شبیه سنجش از دور اپتیکی است که جهت تولید تصویر از عوارض زمینی استفاده می‌شود تصویر رادار در اصل ثبت فعل و انفعال بین انرژی الکترومغناطیسی ارسالی و عارضه زمینی است.تصویر تشکیل شده به متغیرهایی از قبیل: شکل هندسی ، میزان پستی بلندی سطح ، میزان رطوبت هدف و سایر ویژگیها مانند هندسه بین سنجنده و هدف ، جهت دید سنجنده نسبت به هدف و … بستگی خواهد داشت.تفاوتهای زیادی بین طرز تشکیل تصویر و نمایش آن در سیستمهای رادار با سیستمهای نوری مکانیکی و الکترواپتیکی وجود دارد،برای درک و تفسیر یک تصویر رادرار می‌بایستی از پیکر بندی یک سیستم رادار و چگونگی تبدیل فعل وانفعالات بین موج و هدف به یک تصویر رادار اطلاع داشته باشیم.

در سنجش از دور راداری همانند سیستمهای اپتیکی سنجنده بر روی یک سکوی هوایی و یا فضایی قرارمی گیرد ولی برخلاف سنجنده‌های اپتیکال به هنگام حرکت سکو، سنجنده رادارامواج را به طرف زمین ارسال و دریافت می کند. بدینصورت که بخشی از طول موج ارسالی پس از برخورد با سطح زمین دوباره به سمت سنجنده بر می‌گردد که تصویر رادار از پردازش همین امواج برگشتی بدست می آید.

نمای کلی از یک ماهواره سنجش از دور راداری

به دلیل اینکه سیستمهای رادار خود منبع انرژی می‌باشند بنابراین جزء سیستمهای فعال خواهند بود، و توانایی تصویر برداری در طول روز و شب و….. را خواهند داشت.

RADAR مخفف کلمات RAdio Detection And Ranging می‌باشد یک سیستم رادار سه کار عمده را انجام می‌دهد

1. پالسهای مایکرویو را به سمت هدف ارسال می کند
2. بخش برگشتی سیگنال از طرف هدف را دریافت و ثبت می کند
3. دراین ارسال ودریافتها قدرت سیگنال برگشتی و تاخیر زمانی رفت و برگشت را اندازه گیری و ثبت می کند

نحوه عملکرد یک سیستم رادار

سنجنده رادار امواج مایکروویو رادر جهت عمود بر مسیر پرواز به سمت هدف زمینی ارسال می کند که این جهت “”Range Direction گفته می‌شود ، سنجنده رادار قادر خواهد بود تا فاصله بین سنجنده با هدف زمینی را درجهت Range با اندازه گیری تاخیر زمانی بین موج ارسالی و موج برگشتی اندازه گیری کند.حرکت سنجنده به سمت جلو به همراه ارسال ودریافت امواج در جهت Range باعث ثبت اطلاعات در جهت دیگر می‌شود این جهت که به موازات خط پرواز می‌باشد Azimuth direction نامیده می‌شود.در اصل ارسال امواج در جهت Range و جاروب ویا اسکن هدف در جهت Azimuth منتج به تشکیل تصویر در دوبعد خواهد شد.

یک تصویر رادار، نمایشی است که میزان درجه خاکستری درآن متناسب با میزان امواج برگشتی به سمت سنجنده خواهد بود .هدفهایی که میزان موج برگشتی زیادی از خود دارند در تصویر با درجه خاکستری روشنتری نسبت به هدفهایی با میزان موج برگشتی کمتر ظاهر می‌شوند.

تاریخچه رادار

بیش از هزار سال قبل H.R Hertz کشف کرد که امواج مایکروویو می‌تواند توسط اجسام مختلف منعکس شود،اگر چه در اواسط قرن گذشته بود که مفاهیم مدرن رادار متولد شد،پیشرفتهای مهم در این عرصه در طول جنگ جهانی دوم بود که رادار به عنوان یک ابزار نظامی مهمی جهت تشخیص هواپیما وکشتیها بکارگرفته شد.کاربردهای عمرانی رادار از دهه 60 شروع شد،که به عنوان ابزاری جهت terrain analysis وکاربردهای منابع طبیعی و… بکار گرفته شد.در فاصله زمانی بین دهه 70 تا 90 پیشرفتهای قابل ملاحظه‌ای انجام شد که منتج به تولید نسل جدیدی از رادارهای تصویربردار شد که رادار با روزنه ترکیبی یا SAR نام گرفت.تصاویر SAR قدرت تفکیک مکانی بهتری نسبت به تصاویر راداری دیگر ارائه می‌کند که این به دلیل انجام پرداشهای پیچیده تری بر روی داده‌های رقومی می‌باشد.تجهیزات لازم و پردازشهای کامپیوتری مورد نیاز باعث می شد تا ایجاد و کار با سیستم های SAR بسیار پر هزینه باشد، با این وجود این سیستم ها ارائه کننده تصاویری منحصر به فرد با قدرت تفکیک نسبتا بالایی باشند

اولین سیستمهای سنجش ازدور راداری سنجنده‌هایی بودند که بر روی یک هواپیما قرار می‌گرفتند،این سیستمها باتوجه به نحوه تصویر برداریشان Side Looking Airborne Radar (SLAR) نامیده می شدند.

با توجه به روابط ریاضی و فیزیکی موجود، سیگنال عرض پرتو Beamwidth رادار نسبت معکوسی با طول آنتن دارد، این جمله بدین مفهوم است که برای تهیه تصاویر با رزولوشن بالا با Beamwidth کوچک نیاز به یک آنتن با طول بزرگتری خواهد بود،سنجنده‌های راداری که رزولوشن آنها حاصل افزایش فیزیکی و واقعی طول آنتن در آنهاست سنجنده‌های راداری با روزنه حقیقی Real  Aperture Radar (RAR) نامیده می‌شوند.

کاملا روشن است که برای رسیدن به رزولوشن مکانی بهتر ما به طول آنتن بلندتری نیاز خواهیم داشت،اما آنچه که ما را با مشکل روبرو خواهد کرد افزایش طول آنتن از یک حد بیشتر است که غیر عملی یا ناممکن خواهد بود،این مشکل محققین و مهندسین رادار را بر آن داشت تا با روشهای ترکیبی طول آنتن را بصورت مجازی بالا برند که نتیجه این تحقیقات تولد نسل تازهای از سنجنده‌های راداری با رزولوشن بالا و حجم کمتر با نام(SAR) شد که باعث شد تا بتوان از سنجنده‌های Radar با قدرت تفکیک بالا بر روی سکوهای فضایی یا ماهواره‌ها بهره گرفت،با آمدن این سیستمها این امکان بوجود آمد تا با یک سنجنده SAR با طول آنتن 2 متری بتوان به قدرت تفکیک آزیموتی رسید که با یک RAR با طول آنتن 600 متری این کار عملی بود.

مطالب مرتبط:

سنجش از دور راداری – ۲ تصاویر رادار در سنجش از دور راداری – ۱ تصاویر رادار در سنجش از دور راداری – ۲