Кто такой радар. Радары

Радар (от англ. RA dio D etection A nd R anging (RADAR) - радиообнаружение и определение дальности , (синонимы: радиолокатор, радиолокационная станция, РЛС) - устройство, служащее для обнаружения и наблюдения за различными объектами с помощью радиоволн и определения дальности, скорости, направления перемещения и геометрических параметров обнаруженных объектов.

История изобретения

Зенитный радиоискатель Б-2 "Буря", СССР 1935 год.

Эффект отражения радиоволн был открыт в 1886 году немецким физиком Генрихом Герцем (нем. Heinrich Rudolf Hertz ). В 1897 году, работая со своим радиопередатчиком, Александр Попов обнаружил, что радиоволны отражаются от металлических частей кораблей.
Патенты на изобретение устройств радиообнаружения были выданы в 1905 году в Германии, в 1922 в США, в 1934 году - в Великобритании.
В 1934 году в СССР был успешно проведен эксперимент по обнаружению самолета с помощью эффекта отражения радиоволн – самолет, летящий на высоте 150 метров, был обнаружен на дальности 600 метров от установки. В том же году на Ленинградском радиозаводе были выпущены опытные образцы РЛС «Вега» и «Конус» для системы радиообнаружения самолетов «Электровизор». В СССР в то время термин "радар" не применялся, первые РЛС назывались радиоулавливателями или радиоискателями. На вооружение в СССР РЛС были приняты в 1939 году.
Наибольших успехов до начала Второй мировой войны в радиолокации добились англичане, которые начали массово устанавливать РЛС на военные корабли, а в 1937 году создали сеть радиолокационного обнаружения Chain Home вдоль побережья Ла-Манша и восточного побережья Англии, состоявшую из 20 станций, способных обнаружить самолет на дистанции до 350 км.

Принцип действия

Принцип радиолокации

В основе радиолокации лежит способность радиоволн отражаться от различных предметов. В классическом импульсном радаре передатчик формирует радиочастотный импульс, который излучается направленной антенной. В случае, если на пути распространения радиочастотной волны встречается какой либо предмет, часть энергии отражается от этого предмета, в том числе - в направлении антенны. Отраженный радиосигнал принимается антенной и преобразуется приемником для дальнейшей обработки.
Так как радиоволны распространяются с постоянной скоростью, то по времени прохождения сигнала от станции до объекта и обратно можно определить расстояние до объекта: Д км = (300000км/сек * t сек)/2.
Помимо наклонной дальности до цели с помощью радара можно также определить скорость и направление перемещения, а также оценить ее размеры.
Для радиолокации используются УКВ и СВЧ диапазоны волн, первые РЛС работали, как правило, на частотах от 100 до 1000 МГц.

Классификация

Радары классифицируются по множеству принципов, ниже приведены наиболее распространенные параметры их классификации.
По прохождению сигнала:

• активные (с активным ответом)
• пассивные

По диапазону волн:

• метровые
• дециметровые
• сантиметровые
• миллиметровые

По разнесению приемной и передающей части:

• совмещенные
• раздельные

По месту расположения:

• наземные
• авиационные
• корабельные

По виду зондирующего сигнала:

• непрерывного действия
• импульсные

По назначению: По назначению:

• раннего обнаружения и оповещения
• обзорные
• целеуказания
• контрбатарейной борьбы

По измеряемым координатам:

• однокоординатные
• двухкоординатные
• трехкоординатные

По способу сканирования пространства:

• без сканирования
• со сканированием в горизонтальной плоскости
• со сканированием в горизонтальной плоскости с V-лучом
• со сканированием в вертикальной плоскости
• со спиральным сканированием
• с переключением лепестков диаграммы направленности

По способу отображения информации

• с индикатором дальности
• с раздельными индикаторами дальности и азимута (высоты)
• с индикатором кругового обзора
• с индикатором азимут-дальность

Хронология

• 1886 Генрих Герц открывает эффект отражения радиоволн.
• 1897 Александр Попов фиксирует влияние проходящего корабля на работу канала радиосвязи.
• 1904 Кристиан Хюльсмэйер создает телемобилоскоп - устройство, фиксирующее отражение радиоволн.
• 1906 Ли де Форест создает первую радиолампу.
• 1921 Альберт Халл разарабатывает магнетрон - прибор для генерации СВЧ радиоволн.
• 1930 Лоренс Э.Хайленд обнаруживает искажение прохождения радиоволн при пролете самолета между антеннами.
• 1931 Авиационная радиолаборатория ВМС США приступает к проектированию устройства обнаружение вражеских судов и самолетов с помощью радио.
• 1934 Экспериментальный американский радар обнаруживает самолет на расстоянии 1 мили.
• 1934 В Ленинграде проведены успешные эксперименты по радиообнаружению самолетов.
• 1935 Германская компания GEMA создает первый прибор радиообнаружения для Кригсмарине.
• 1935 В ходе эксперимента на британской военной базе Орфорд Несс удалось обнаружить самолет на удалении 17 км.
• 1936 В Великобритании ведены встрой первые радиолокаторы системы раннего радиообнаружения Chain Home.
• 1936 В Великобритании проведены успешные испытания радара Type 79X, установленного на тральщик HMS Saltburn.
• 1937 Кригсмарине принимает на вооружение радары типов Seetakt и Flakleit.
• 1939 В США построен экспериментальное устройство XAF, для названия которого впервые использовано слово радар.
• 1939 В Германии вводится в строй система раннего радиообнаружения на базе радаров Freya и Würzburg.
• 1939 В СССР принята на вооружение станция обнаружения самолетов РУС-1 "Ревень".
• 1939 В Великобритании радар ASV Mk.I успешно испытан на самолете Avro Anson K6260.
• 1940 В США на воружения поступают первые радары дальнего обнаружения SCR-270.
• 1940 Первые радары CXAM поступают на вооружение ВМФ США.
• 1941 Компания GEMA начинает установку радаров серии Seetakt на немецкие подводные лодки.
• 1941 Люфтваффе принимает на вооружение первые авиационные радары FuG 25a "Erstling" и FuG 200 "Hohentwiel".
• 1941 РЛС "Редут-К" установлена на крейсер "Молотов".
• 1941 В Японии введен первый радар дальнего обнаружения Type 11.
• 1942 РЛС "Гнейс-2" поступила на вооружение самолетов Пе-2.
• 1942 На вооружение ВМФ США поступает радар системы автоматического наведения зенитных орудий SCR-584.
• 1943 немецкий радар Jagdschloss впервые оснащен индикатором кругового обзора.

Общий принцип работы радара – излучить импульс энергии (электромагнитной волны), дождаться прихода отраженного сигнала и обработать его, выудив нужную информацию.
Отраженный сигнал может нам дать информацию о местоположении объекта т.е. его азимут, высоту, дальность, а так же его скорость и направление движения.
Задачи радара ДПС значительно уже – объект находится в прямой видимости, направление движения известно. Остается только вычислить его скорость.

В то же время методы работы с ним определяют некоторые особенности:
Радар должен быть лёгким и компактным, чтоб оператор мог им пользоваться держа в его руке.
Радар должен иметь встроенные источники питания, экономно потреблять энергию.
Радар должен быть безопасным в применении, т.е излучаемая мощность должна быть предельно минимальна.

Из радиофизики известно, что физические размеры передающих и приемных антенн соизмеряются с длинами волн. Значит радар должен работать на очень коротких волнах (больших частотах), чтоб его антенное устройство, вместе передатчиком, приемником, решающим и отображающим устройством помещалось в руке.
Кроме того, более короткие волны позволяют повысить точность измерений. Действительно – при частоте 100кГц длина волны будет 3км. Это всё равно, как если б метровой рейкой пытаться определить толщину волоса.
Ещё одно ограничение накладывается малыми расстояниями, на которых приходится работать.
Большинство радиолокаторов, применяемых в авиации, на флоте вычисляют расстояние до цели, пересчитывая его из времени запаздывания отраженного сигнала от излученного. Затем несколько замеров расстояния можно пересчитать в скорость.
Передатчики таких РЛС посылают короткий и мощный импульс (длительность 1 микросекунда, мощность 600-1000 кВт), при скорости распространения 300000км\сек он долетит до цели на расстоянии 27км за 90 микросекунд, и ещё столько же ему потребуется, чтоб вернуться назад. Итого – 180 микросекунд соответствуют 27 километрам.

Радару ДПС не нужны такие дикие мощности, но именно короткие дистанции не дают возможности построить радар по вышеприведенной схеме.
Ведь если импульс даже всего 1мкС, это значит, что его длина в пространстве – 300 метров! То есть первые гребни электромагнитной волны достигнут цели на расстоянии 140 метров, отразятся он неё, вернутся в антенну, а там ещё последние (и очень мощные!) гребни того же самого импульса. Измерить такое маленькое расстояние таким методом не удастся. Более того, приемные цепи таких радаров отключаются на короткое время сразу после излучения передающего импульса, чтоб самим не сгореть! Генерировать импульсы радиодиапазона короче 1 микросекунды очень проблематично, так как же тогда измерять короткие расстояния и скорости на малой дистанции?

Физику процесса, положенного в основу построения радара описал австрийский ученый Кристиан Доплер (Christian Doppler) ещё в 1842 году.
Устройства, использующие в свой работе Эффект Доплера , позволяют измерять скорость предметов на расстоянии от нескольких метров до сотен и тысяч световых лет.
Радары ДПС работают на частотах:
10,500 - 10,550 ГГц (Х-диапазон),
24,050 - 24,250 ГГц (К-диапазон),
33,400 - 36,000 ГГц (Ка - широкий диапазон)
что соответствует длинам волн 28, 12 и 9 сантиметров соответственно.
На таких высоких частотах резонансные цепи уже не катушки и конденсаторы, как в приемниках радиовещательного диапазона, а отрезки волноводов (трубки круглого или прямоугольного сечения).
Первое условие – небольшие размеры – уже легко выполняются. Даже на самой низкой частоте четверть длины волны всего 7 см, а волновод, длиной четверть волны, закороченный (впаяна перегородка) с одного конца является эквивалентом настроеного параллельного колебательного контура.
Как и любой другой радиолокатор, радар ДПС состоит из приемника и передатчика.
В качестве передатчика чаще всего используется генератор на диоде Ганна.
Таким образом выполняются ещё два условия – небольшая (минимально достаточная) мощность излучения и низкое энергопотребление.
Приемная часть состоит из смесителя, усилителя, блока обработки (вычислителя) и отображающего устройства.
Обратите внимание, в самом радаре нет никаких “супергетеродинов”, принятый отраженный сигал сразу же смешивается с эталонным, выделяется разностная частота (которая и есть функция скорости, “доплеровская частота”), затем она усиливается и обрабатывается. На выходное устройство выводится измеренная скорость.
Передатчики радара ДПС могут излучать длинные посылки, короткие импульсы, короткие импульсы в определённой последовательности, но, поскольку они все излучают, значит все могут быть перехвачены (запеленгованы), нужно только соответствующее устройство – радар-детектор .
С другой стороны – методы работы с радаром могут свести к нулю все ухищрения производителей радар-детекторов и недисциплинированых водителей. Действительно, если «молчащий» до поры ПР вдруг «выстрелит» прямо в нарушителя, раздавшийся из предупреждающего устройства сигнал уже не спасёт от штрафа.
Кроме носимых, существуют и стационарные радары. Их сигналы уверенно определяются всеми радар-детекторами, но не всегда это требуется. Если в России, где разрешено пользование радар-детекторов, местоположение стационарных радаров всячески шифруется (официально не объявляется), то например в Литве (где пользование радар-детекторами запрещено) на сайте дорожной полиции обозначены все стационарные посты, их координаты постоянно обновляются в картах навигаторов, а на дорогах перед ними (метров за 200-300) стоят специальные предупреждающие знаки.
Иногда для острастки торопливых стационарно ставятся у дорог имитаторы радаров. Это простейшие устройства, генераторы сигналов диапазона радара. Простейшие потому, что нет в них сложной системы определения скорости, их задача – заставить сработать радар-детектор и хоть на короткое время остудить пыл «гонщика». Три-четыре таких шумелки подряд притупят бдительность, а пятым может оказаться реальный.
Кроме радаров, работающих в диапазонах радиоволн, в настоящее время всё чаще используются лазерные измерители скорости, т.н. ЛИДАР’ы (от английского - LIght Distance And Ranging).
Эти приборы излучают сфокусированный луч инфракрасного диапазона (ах это модное слово «нано», длина волны – нанометры, длительность импульса -наносекунды) короткими импульсами и измеряют расстояние, как «большие» радары, по разнице времени между переданным и принятым импульсом. Несколько измерений расстояния подряд дают возможность вычислить скорость.
Работа ЛИДАРа пеленгуется ещё проще, чем ПР радиоволнового диапазона, приемники обнаружения не сложнее тех, что стоят во всех телевизорах для приёма сигналов пультов дистанционного управления и встраиваются теперь почти во все радар-детекторы.
Но смысла определять работу полицейского ЛИДАРА нет никакого. Если ваш прибор просигнализировал – значит ваша скорость уже измерена, или вы просто проехали мимо автоматических дверей супермаркета или бензозаправки.

В некоторых странах на дорогах с интенсивным движением с нарушителями скоростного режима борются ещё проще – современная техника позволяет фиксировать все автомобили при въезде на трассу и выезде с неё. «Чемпионы», проскочившие мерный участок быстрее положенного времени получают по почте уведомление о необходимости заплатить штраф.

Наиболее распространенные модели радаров российской ДПС

РАДИС, производства компании Симикон, Санкт-Петербург.

Диапазон измеряемых скоростей 10 - 300 км/час
Время измерения скорости < 0.3 сек

Искра-1, производства компании Симикон, Санкт-Петербург.
Рабочая частота 24.15 + 0,1 ГГц (К-диапазон)
Дальность измерений, не менее 300, 500, 800 м (три уровня)
Диапазон измеряемых скоростей 30 - 210 км/час
Время измерения скорости 0.3 - 1.0 сек

И обнаруживающий работу полицейского радара (определителя скорости) и предупреждающий водителя о том, что инспектор ДПС инструментально следит за соблюдением Правил дорожного движения (ПДД).

Правилами дорожного движения установлены ограничения скорости на автомобильных дорогах, за нарушение ПДД на водителя может быть наложен штраф или применено административное наказание (например, лишение водительских прав). Водители автомобилей, желая быть информированными о работе ДПС и/или в стремлении избежать наказания за умышленное или неумышленное нарушение ПДД, устанавливают на своих автомобилях радар-детектор. Радар-детектор является пассивным устройством, которое обнаруживает радиолокационное облучение полицейского радара и предупреждает об этом водителя (система предупреждения об облучении).

Конструктивные особенности

Простейшие радар-детекторы и антирадары устанавливаются за ветровым стеклом, на салонном зеркале заднего вида или в салоне автомобиля, подключаются к бортовой сети (12 вольт) через прикуриватель . Более сложные несъёмные модели для установки требуют привлечения специалистов. Эти приборы классифицируются:

• По исполнению: встраиваемые и невстраиваемые;
• По контролируемым диапазонам частот , на которых работают полицейские радары : Х, Ku, K, , Laser;
• По режиму работы радара: OEM , Ultra-X, Ultra-K (K-Pulse)/(Smartscan™), Instant-On, POP™, HYPER-X™, HYPER-K™;
• По углу охвата (в градусах): все направления, встречное, попутное.

(Приборы с широтой срабатывания 360 ° позволяют обнаружить радары, контролирующие скорость под углом к направлению движения и на удаляющихся автомобилей.)

• По возможности привязки к координатам GPS , Глонасс .

Радар-детекторы могут реагировать на помехи, создаваемые линиями электропередачи , электрическим транспортом (трамвай , троллейбус , электровозы), поэтому во многие модели встраивается защита от ложного срабатывания.

Конструктивная особенность «глушение сигнала радара» или искажение определяемой полицейским радаром скорости автомобиля-нарушителя, которая действительно делает его «антирадаром», запрещена во всех странах. Кроме того некоторые радар-детекторы могут обнаруживать лазерные измерители скорости (лидары), а также системы VG-2 (приборы, обнаруживающие радар-детекторы).

Популярный у российской автоинспекции комплекс видеофиксации правонарушений «СТРЕЛКА-СТ» в 2010-2012 годах не определялся большинством детекторов радаров. В 2012 году в продаже было всего несколько моделей (такая функциональность была заявлена у всех производителей). Сегодня уже нет ни одного радар-детектора, который был бы не способен заблаговременно предупреждать о "СТРЕЛКА-СТ" и "СТРЕЛКА-М".

В конце лета 2017 года на просторах РФ появился новейший мобильный измеритель скорости на колесной базе, под названием "ОСКОН-СМ", который пока определяется уверенно буквально немногими приборами стоимостью от 40 тысяч рублей.

Особенности применения антирадаров и радар-детекторов

Применение антирадаров и радар-детекторов регулируется законодательством.

В некоторых государствах и федеральных объединениях местные законы запрещают использование лазер/радар-детекторов. Перед использованием прибора следует удостовериться, что на вашей территории его применение разрешено. На всей территории Российской Федерации, Украины и Белоруссии использование радар-детекторов не запрещено.

Законы других стран

• Австрия : использование запрещено. Нарушители подвергаются денежному штрафу, а прибор изымается.
• Азербайджан : антирадары запрещены, запрета на использование радар-детектора нет.
• Албания : не существует запрета на провоз и использование.
• Беларусь : Антирадары в Беларуси вне закона. А вот против радар-детекторов ГАИ ничего не имеет, считая их даже в некоторой степени полезными для дорожной безопасности .
• Бельгия : запрещено производство, ввоз, владение, предложение в продажу, продажа и бесплатное распространение оборудования, которое показывает наличие приборов, контролирующих движение и мешает их функционированию. Нарушение грозит заключением в тюрьму от 15 дней до 3 месяцев, или взимается денежный штраф. В случае повторного нарушения денежный штраф удваивается. В любом случае прибор изымается и уничтожается.
• Болгария : не существует общего запрета. Использование разрешено, если это не мешает измерению скорости
• Венгрия : запрещено владение, использование во время движения и реклама радар-детекторов. При нарушении грозит денежный штраф и изъятие прибора.
• Дания : запрещено оснащение автомобиля оборудованием или отдельными частями, настроенными на получение электромагнитных волн от приборов полиции, настроенных на контролирование скорости или мешающих работе этих приборов. Нарушение облагается денежным штрафом.
• Испания : запрещено использование.
• Латвия : использование запрещено. При продаже нет ограничений. Однако при обнаружении налагается денежный штраф, оборудование изымается.
• Литва : использование запрещено. Возможно взимание денежного штрафа и изъятие оборудования.
• Люксембург : возможно заключение в тюрьму от 3 дней до 8 лет, а также взимание денежного штрафа и изъятие оборудования.
• Нидерланды : нет запрета на использование.
• Норвегия : нет запрета на использование, но есть некоторые незначительные ограничения.
• Польша : запрещено использование и провоз в действующем состоянии. Провоз допускается только тогда, когда прибор признан непригодным к использованию (например, запакованный). При нарушении взимается денежный штраф.
• Румыния : не существует запрета на использование. Это положение обсуждается.
• Турция : не существует запрета на использование.
• Финляндия : полиция использует на штатных и внештатных машинах для отлова нарушителей . 95 % радаров основаны на Ka-диапазоне, но иногда используются и диапазон K, и крайне редко лазерные. Радаров, основанных на диапазоне X и Ku нет. Также в Финляндии на новых трассах иногда используют ловушки типа Gatso, но это не радары, использующие радиоволны, а GPS-пеленгаторы, использующие датчики, установленные на разделительной полосе дороги. Для отслеживания таких приборов нужны детекторы другого типа.
• Франция
• Чехия : нет запрета на использование. Это положение до сих пор обсуждается.
• Швейцария : денежному штрафу подлежат предложение в продажу, ввоз, приобретение, продажа, установка, использование и провоз приборов, которые показывают наличие радаров. Затем изымается прибор и автомобиль, в котором он находится.
• Швеция : существует запрет на производство, передачу, владение и применение. Нарушение грозит изъятием прибора, денежным штрафом или заключение в тюрьму до 6 месяцев.
• Германия : в этом отношении одна из самых лояльных стран. Полицией неоднократно проводились специальные акции, по итогам которых автолюбителям дарили радар-детекторы. В целях безопасности дорожные службы установили на наиболее опасных участках дорог так называемые «ложные радары» - устройства, имитирующие сигнал дорожного радара. При срабатывании радар-детектора водитель снижает скорость, что соответственно снижает аварийность. С 2002 года использование запрещено. При продаже либо владении нет ограничений. Однако при обнаружении установленного и готового к работе прибора налагается денежный штраф (75 Евро) и один пункт в штрафном регистре, при этом оборудование конфискуется.
• Эстония : Радар-детекторы и антирадары запрещены. Штраф достигает 400 евро, а прибор изымается. Практически все экипажи полиции оборудованы обнаружителями антирадаров и радар-детекторов. Так в 2012 году был установлен рекорд последних лет: тогда в Эстонии было выявлено 628 антирадаров, в основном - у приезжих иностранцев

Наличие радар-детектора в автомобиле иногда позволяет избегать неприятных контактов с инспекторами дорожной службы и может положительно влиять на самодисциплину водителей, тем самым повышая безопасность движения.

Инспекторы ДПС , зная, что водители часто возят в машине радар-детектор, применяют другую тактику «охоты» на нарушителей ПДД. Полицейский прячется в «засаде» и включает свой радар только на очень короткое время, «в лоб» приближающемуся автомобилю. У водителя-нарушителя нет шансов заблаговременно снизить скорость, дабы избежать наказания. Но водитель может остановиться (дальность действия радара 300 метров) и постоять 10 минут: через этот интервал показания прибора автоматически обнуляются. Также сотрудник ГАИ вряд ли сможет доказать, что на приборе именно Ваша скорость. Можно сказать, что такой способ избежать наказания не эффективен. С недавних пор все радары ГИБДД должны быть оснащены устройствами фото или видео фиксации, а потому сколько бы вы ни стояли, ожидая, что радар сбросит показания, ничего не выйдет. Ваше фото или даже видео будет в компьютере в полицейской машине