Historia systemów radarowych
Radar (skrót od „Radio Detection and Ranging”) to technologia wykorzystująca fale elektromagnetyczne – najczęściej radiowe lub mikrofalowe – do wykrywania obiektów i określania ich położenia na podstawie odbitego sygnału. Działanie radaru opiera się na emisji impulsu w kierunku celu i pomiarze czasu, jaki zajmuje powrót echa. Na tej podstawie oblicza się odległość, prędkość, kierunek ruchu oraz inne parametry obiektu. Od początku XX wieku radar stał się nieodzownym narzędziem w wielu dziedzinach, takich jak wojsko, lotnictwo, meteorologia, nawigacja, systemy autonomiczne czy teledetekcja satelitarna.
Pierwsze eksperymenty z odbiciem fal radiowych miały miejsce już pod koniec XIX wieku, ale to dopiero podczas II wojny światowej radar został w pełni rozwinięty i wykorzystany na dużą skalę. W tym czasie dokonano znacznych postępów w zakresie mocy nadawania, czułości odbiorników, technologii antenowej i dokładności pomiarów czasowych. W latach 50. i 60. radar zaczął być stosowany również w sektorze cywilnym – w meteorologii (np. radar Dopplera do wykrywania burz), a także w kontroli ruchu lotniczego jako radar pierwotny. Wczesne systemy działały głównie w paśmie S i X, korzystając z analogowych komponentów oraz wyświetlaczy CRT, których dane należało interpretować ręcznie.
Z biegiem lat technologia radarowa uległa znacznej modernizacji. Systemy radarowe typu phased-array umożliwiły elektroniczne sterowanie wiązką bez użycia ruchomych części. Radar z syntetyczną aperturą (SAR) pozwolił na tworzenie obrazów o wysokiej rozdzielczości z poziomu samolotów i satelitów. Wprowadzono kolorowe wyświetlacze, co ułatwiło interpretację danych. W latach 90. nastąpiła cyfryzacja – pojawiło się przetwarzanie sygnałów w czasie rzeczywistym, automatyczne śledzenie celów i większa odporność na zakłócenia. Współczesne radary wykorzystują technologie takie jak FMCW (Frequency-Modulated Continuous Wave), półprzewodnikowe nadajniki i sztuczną inteligencję, m.in. w pojazdach autonomicznych, prognozach pogody czy mapowaniu 3D.
Oś czasu rozwoju radaru
| Rok | Kamień milowy techniczny | Opis |
|---|---|---|
| 1935 | Pierwszy wojskowy radar | Wykrywanie samolotów w celach obronnych |
| 1951 | Rozwój w czasie wojny | Większy zasięg, dokładność, mobilność |
| 1960 | Radar phased-array | Elektroniczne sterowanie bez mechaniki |
| 1970 | Radar Dopplera | Pomiar prędkości przez przesunięcie częstotliwości |
| 1978 | Radar kolorowy | Lepsza wizualizacja danych echa |
| 1995 | Cyfrowy radar | Dokładne śledzenie celów, przetwarzanie sygnału |
| 2020 | Nowoczesny radar FMCW | Kompaktowy, precyzyjny, do zastosowań w dronach i pojazdach |
Najważniejsze technologie radarowe
- Radar impulsowy: Wysyła krótkie impulsy, mierzy czas powrotu echa.
- Radar CW (ciągły): Stałe nadawanie, przydatne do wykrywania ruchu.
- Radar monopulsowy: Precyzyjny pomiar kąta dzięki porównaniu wielu wiązek.
- Radar Dopplera: Wykrywa prędkość dzięki efektowi Dopplera.
- Radar phased-array: Szybkie sterowanie wiązką przez przesunięcie fazy.
- Radar SAR (Synthetic Aperture Radar): Szczegółowe obrazy z powietrza lub kosmosu.
- Radar meteorologiczny: Monitoruje opady, wiatr, burze.
- Radar GPR (Ground Penetrating Radar): Analiza podziemnych struktur i obiektów.
- Radar 3D: Pomiar w trzech osiach – azymut, elewacja, odległość.
- Radar FMCW: Radar z modulacją częstotliwości, dokładny i energooszczędny.