Radar mierzy kierunek i położenie celu, wykorzystując zasady propagacji fal elektromagnetycznych i przetwarzania sygnału. Aby określić kierunek celu, systemy radarowe zazwyczaj wykorzystują anteny kierunkowe, które emitują wąskie wiązki fal radiowych. Kierując elektronicznie lub kierując te anteny, radar może skanować otaczającą przestrzeń i wykrywać kierunek, z którego odbijane sygnały wracają najczęściej. Informacje kierunkowe pochodzą z kąta azymutu, przy którym odbierany jest najsilniejszy sygnał zwrotny, w stosunku do pozycji radaru. Te dane kierunkowe mają kluczowe znaczenie w zastosowaniach takich jak kontrola ruchu lotniczego, gdzie precyzyjne śledzenie pozycji i ruchów statków powietrznych jest niezbędne do bezpiecznego i wydajnego zarządzania przestrzenią powietrzną.
Pomiar zasięgu celu za pomocą radaru polega na synchronizacji ruchu fal radiowych pomiędzy nadajnikiem radarowym a celem. Systemy radarowe emitują krótkie impulsy fal radiowych i mierzą czas potrzebny, aby impulsy odbiły się od celu i powróciły do odbiornika radaru. Pomiar tego czasu w połączeniu ze znaną prędkością fal elektromagnetycznych w powietrzu (w przybliżeniu prędkością światła) pozwala radarowi obliczyć odległość lub zasięg do celu. Informacje o zasięgu są niezbędne do określenia odległości między radarem a celem, umożliwiając takie zastosowania, jak unikanie kolizji w warunkach morskich i samochodowych, a także dokładność w zastosowaniach radarów wojskowych i naukowych.
Radar wykrywa cel poprzez transmisję fal elektromagnetycznych w postaci krótkich impulsów i nasłuchiwanie echa lub odbić odbijających się od obiektów znajdujących się w polu widzenia radaru. Kiedy impulsy te napotykają cel, taki jak samolot, statek lub teren, część energii jest odbijana z powrotem do odbiornika radaru. Odbiornik radarowy następnie przechwytuje te odbite sygnały, wzmacnia je i przetwarza w celu uzyskania informacji o odległości, kierunku, prędkości i wielkości celu. Ten proces wykrywania ma fundamentalne znaczenie dla zdolności radaru do identyfikowania i śledzenia poruszających się lub nieruchomych obiektów w różnych zastosowaniach, w tym w obserwacji, monitorowaniu pogody i rozpoznaniu wojskowym.
Radar określa pozycję celu, łącząc informacje o zasięgu (odległości), kierunku (kącie azymutu) i czasami kącie elewacji, w zależności od możliwości systemu radarowego. Po określeniu zasięgu i kierunku celu za pomocą metod opisanych wcześniej, radar oblicza położenie celu względem jego własnego położenia. Te dane o pozycji są zazwyczaj reprezentowane w układzie współrzędnych względem pozycji radaru, umożliwiając operatorom jednoczesne przeglądanie i śledzenie wielu celów na wyświetlaczach radaru. Dokładne określanie pozycji jest niezbędne w zastosowaniach takich jak nawigacja, gdzie radar pomaga kierować samolotami, statkami i pojazdami, a także w scenariuszach obserwacji i śledzenia, gdzie znajomość dokładnej lokalizacji celów jest niezbędna do planowania operacyjnego i podejmowania decyzji.