Horizonte de radar - Radar horizon

Horizonte de radar.

O horizonte do radar é uma área crítica de desempenho para sistemas de detecção de aeronaves que é definida pela distância na qual o feixe do radar sobe o suficiente acima da superfície da Terra para tornar impossível a detecção de um alvo em nível baixo. Ele está associado à região de desempenho de baixa elevação e sua geometria depende do terreno, da altura do radar e do processamento do sinal. Isso está associado às noções de sombra de radar , zona de desordem e zona clara .

Objetos aerotransportados podem explorar a zona de sombra do radar e a zona de desordem para evitar a detecção do radar, usando uma técnica chamada navegação na soneca .

Definição

Sem levar em conta a refração através da atmosfera, o horizonte do radar seria a distância geométrica do radar ao horizonte levando em consideração apenas a altura do radar acima do nível do mar e o raio da Terra (aproximadamente 6,4 · 10 ³ km): ${\ displaystyle D_ {h}}$ ${\ displaystyle H}$ ${\ displaystyle R_ {e}}$

{\ displaystyle D_ {h} = {\ sqrt {2 \ vezes H \ vezes R_ {e} + H ^ {2}}}}

Quando H é pequeno em comparação com , isso pode ser aproximado por: ${\ displaystyle R_ {e}}$

{\ displaystyle D_ {h} = {\ sqrt {2 \ vezes H \ vezes R_ {e}}}}

[O erro percentual, que aumenta aproximadamente em proporção à altura, é menor que 1% quando H é menor que 250 km.]

Com este cálculo, o horizonte de um radar a uma altitude de 1 milha (1,6 km) é de 89 milhas (143 km). O horizonte do radar com uma antena de altura de 75 pés (23 m) sobre o oceano é de 10 milhas (16 km). No entanto, como a pressão e o conteúdo de vapor d'água da atmosfera variam com a altura, o caminho usado pelo feixe de radar é refratado pela mudança na densidade. Com uma atmosfera padrão, as ondas eletromagnéticas são geralmente curvadas ou refratadas para baixo. Isso reduz a zona de sombra , mas causa erros na medição de distância e altura. Na prática, para encontrar , deve-se usar um valor de 8,5 · 10 ³ km para o raio efetivo da Terra (4/3 dele), em vez do raio real. ${\ displaystyle D_ {h}}$ ${\ displaystyle R_ {e}}$

Portanto, a equação se torna:

{\ displaystyle D_ {h} = {\ sqrt {2 \ times H \ times \ left ({\ frac {4R_ {e}} {3}} \ right)}}}

E para os mesmos exemplos: o horizonte do radar para o radar a uma altitude de 1 milha (1,6 km) será de 102 milhas (164 km) e aquele a 75 pés (23 m) será de 12 milhas (19 km) .

Além disso, camadas com tendência inversa de temperatura ou umidade causam dutos atmosféricos , que dobram o feixe para baixo ou mesmo prendem as ondas de rádio para que não se espalhem verticalmente. Esse fenômeno ocorre em duas circunstâncias:

Uma fina camada estável de umidade elevada
Inversão de temperatura estável

A influência dos dutos torna-se mais forte à medida que a frequência cai. Abaixo de 3 MHz, todo o volume do ar atua como um guia de ondas para preencher a sombra do radar e também reduz a sensibilidade do radar acima da zona do duto. A tubulação preenche a zona de sombra, estende a distância da zona de desordem e pode criar reflexos para radar PRF baixo que está além da faixa instrumentada .

Fatores limitantes

Shadow Zone

Objetos além de Dh serão visíveis apenas se a altura atender ao seguinte requisito:

{\ displaystyle H_ {T}> {\ frac {\ left (R_ {T} - {\ sqrt {2 \ times H \ times R_ {e}}} \ right) ^ {2}} {2 \ times R_ { e}}}}

onde é a altura do alvo e é o intervalo do alvo. Objetos abaixo desta altura estão na sombra do radar. ${\ displaystyle H_ {T}}$ ${\ displaystyle R_ {T}}$

Zona de desordem

A zona de desordem é onde a energia do radar está no nível mais baixo, vários milhares de pés de altura. Isso se estende a uma distância de cerca de 120% do horizonte do radar.

Há um grande número de refletores no solo nesses ângulos de elevação. Os ventos predominantes de cerca de 15 milhas / hora fazem com que esses refletores se movam, e esse vento levanta objetos menores no ar. Essa interferência é chamada de desordem .

A zona de desordem inclui a zona litorânea e o terreno ao operar em terra ou próximo a ela.

Um feixe de largura iluminará milhões de pés quadrados de superfície quando o pulso do radar atingir 10 milhas (16 km). Os alvos são geralmente muito menores, então serão mascarados pela desordem. Reflexos de desordem podem criar alvos falsos indesejados. ${\ displaystyle 1 ^ {o}}$

A antena para radar sem melhoria de redução de desordem no processamento de sinal não é normalmente apontada perto do solo para evitar computadores e usuários sobrecarregados.

A Indicação de alvo móvel (MTI) pode reduzir a desordem em cerca de 35 dB. Isso permite que objetos tão pequenos quanto 93 m ² sejam detectados. O vento e o clima predominantes podem degradar o desempenho do MTI, e o MTI introduz velocidades cegas .

O radar Doppler de pulso pode reduzir a desordem em mais de 60 dB, o que pode permitir que objetos menores que 1 pé quadrado (0,093 m ² ) sejam detectados sem sobrecarregar os computadores e usuários. Os sistemas que usam processamento de sinal de pulso-Doppler com rejeição de velocidade definida acima da velocidade do vento não têm zona de desordem. Isso significa que a região limpa se estende até o solo.

Limpar região

A região clara é a zona que começa vários quilômetros além do horizonte do radar em ângulos de baixa elevação.

A região limpa também é a zona acima dos ângulos de baixa elevação com céu limpo.

Não há região clara em áreas com clima e atividade biológica intensa (chuva, neve, granizo, ventos fortes e migração).

Além do horizonte

Vários sistemas de radar foram desenvolvidos para permitir a detecção de alvos na zona de sombra. Esses sistemas são conhecidos coletivamente como radares além do horizonte . Geralmente são usados três sistemas; o mais comum usa a ionosfera como um refletor e envia o sinal para o céu e então escuta os minúsculos sinais que são retornados do céu, outros usam um arranjo biestático com antenas distantes procurando por objetos que passam entre eles e um pequeno número de sistemas use "ondas rastejantes" que viajam para a zona de sombra.

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