إرشادات مقترحات البحث معلومات خط الزمن الفهارس الخرائط الصور الوثائق الأقسام

مقاتل من الصحراء
Home Page / الأقســام / موضوعات علمية / الرادار




أضخم رادار أمريكي
نظام "سمبلين"
المركبة سكاوت
الرادار APG-66
الرادار APG-66 (V)-2A
الرادار ARTHUR
الرادار COBRA
الرادار Cobra Dane
الرادار Hen House
الرادار RDM
الرادار Sea Giraffe AMB
الرادار SMART-L
الرادار TPQ-37
الرادار TPS-70
الرادار YJ-14
جهاز الرادار AN/FPS-6
رادار متعدد المهام
رادار محمول جواً
رادار مراقبة الصواريخ البالسيتية
رادار البحث والمراقبة
رادار دوبلر

هوائي قطع مكافئ
موقع نقطة التقابل
مبين الوضع الأفقي
مبين طرز A
نبضات الإشعال
مجموعة نماذج إشعاعية
مساحة التمييز
إشارة الهدف والضوضاء
مسقط مساحة خالية التمييز
النموذج المروحي والنماذج المتعددة
النموذج الإشعاعي
النموذج الإشعاعي القلمي
الهوائي المصطنع
الهوائي المصفوف
الوضع الزاوي للهدف
الإحداثيات الثلاثية للهدف
المقطع الراداري
الانتشار غير الطبيعي
الانعكاس الأرضي
انتشار الموجات السماوية
التغطية الرأسية
التفتيش القلمي
الرادار الخارق للأرض
الرسم الوظائفي العام للرادار
العناصر الرئيسية للمعدل
العلاقة الزمنية لتردد الإيقاع
توهين الموجات الملليمترية
تأثير الانعكاس
تمييز إشارة التداخل
تركيب الماجنترون
تركيب صمام الموجة المسافرة
تغير تردد المرسل
تقدير المسافة
جهاز استقبال
رادار موجة مستمرة
رادار اكتشاف الأهداف المتحركة
رادار تخصيص الأهداف
رادار دوبلر نبضي
رادار دوبلر محمول جوا
رسم لرادار موجة مستمر
صور بسيطة لجهاز الرادار
زاوية في المستوى الأفقي
عمل الصمام
ظاهرة المسارات المتعددة
ظاهرة الفصوص الإشعاعية




المبحث الخامس

المبحث الخامس

استخدامات الرادار في المجالين العسكري والمدني

جهاز الرادار هو المستشعر الرئيس، في معظم نظم التسليح الحديث، حيث إن قدرته على استشعار الأهداف عبر مسافات كبيرة، وإمكانية عمله في مختلف الظروف الجوية، تفوق قدرات وإمكانات أي نوع آخر من المستشعرات، ومازال جهاز الرادار هو أدق الوسائل المتاحة حتى الآن لتحديد مدى الأهداف المكتشفة.

يراوح حجم، ودرجة تعقيد أجهزة الرادار، بين الأجهزة البسيطة صغيرة الحجم، والأجهزة المعقدة ذات المهام الخاصة جدّاً. ويمكن تقسيم أنواع أجهزة الرادار، بناءً على مكان عملها، مثل الرادارات البرية التي تعمل من على سطح الأرض، والرادارات البحرية التي تعمل من فوق القطع البحرية المختلفة، والرادارات الجوية التي تعمل و هي محمولة على متن الطائرات، (اُنظر صورة رادار متعدد المهام)، والرادارات المجهزة في الرأس الباحث للأنواع المختلفة من الصواريخ، وكذلك الرادارات المركبة في الأقمار الصناعية، التي تؤدي مهامها من خارج الغلاف الجوي للأرض.

تراوح مهام الرادارات البرية، من اكتشاف الأفراد، والعربات المتحركة، إلى اكتشاف وتتبع الصواريخ البالستية، مروراً باكتشاف أماكن تمركز المدفعية المعادية، وإدارة نيران المدافع الصديقة، والمراقبة الجوية القريبة، والبعيدة، وتوجيه الصواريخ الموجهة ضد الطائرات وإضاءة الأهداف وتتبعها … إلخ.

مهام الرادارات المحمولة بحراً تشمل المراقبة الجوية، واكتشاف الأهداف السطحية، وتوجيه الأسلحة التي تتعامل مع الطائرات، سطح / جو، وتلك التي تتعامل مع السفن المعادية، سطح/ سطح، مع بعض المهام الخاصة الأخرى، مثل رادارات إدارة حركة الطيران - إقلاع وهبوط ـ فوق حاملات الطائرات، ورادارات إضاءة الأهداف المعادية، إذ يعمل الشعاع المرتد منها على جذب أنواع معينة من الصواريخ، يطلق عليها الصواريخ نصف الإيجابيةSemi - active.

الرادارات المحمولة جوّاً لها مهام أكثر تنوعاً، والرادار الواحد مصمم على تنفيذ العديد من المهام، نظراً للحجم المحدود داخل الطائرة، ومن هذه المهام تحديد مواقع الأهداف المعادية، و"التنشين" لمختلف أنواع الأسلحة، Weapon delivery، والملاحة الجوية، وتتبع مظاهر سطح الأرض، واكتشاف الظواهر المناخية، واكتشاف الصواريخ المعادية، وقياس ارتفاع الطائرة الحاملة عن سطح الأرض، ورسم الخرائط المختلفة. يعد التحدي الحقيقي عند تصميم الرادارات المحمولة جوّاً، هو كيفية الجمع بين الكثير من هذه الوظائف المختلفة، التي يختص بعضها بالتعامل مع أجسام توجد في الجو المحيط، والأخرى تختص بأجسام تقع على سطح الأرض، بما يمثل ذلك من مشكلات عديدة أهمها ما يرتبط باختيار الترددات المناسبة لكل وظيفة، وكذلك تصميم الهوائي الملائم لنوع العمل.

الرادارات الموجودة في الرؤوس الباحثة للصواريخ لها وظائف محددة ترتبط أساساً بإنجاح وصول الصاروخ إلى الهدف المحدد له. ومن أنواع هذه الرادارات، الرادارات الإيجابية Active radars، ونصف الإيجابيةSemi active radars . الصواريخ ذات الرادارات الإيجابية، لا تحتاج بعد الإطلاق إلى أي معاونة من الطائرة التي أطلقتها، حيث إنها تقوم بإرسال نبضات تستقبلها بعد ارتدادها من الهدف المعادي، و تتخذها مرشداً للوصول إلى هذا الهدف، بينما الصواريخ ذات الرادارات نصف الإيجابية، تستقبل الشعاع المرتد من الهدف المعادي نتيجة لإضاءته، بواسطة الشعاع المرسل من الرادار الرئيس، المحمول على الطائرة الأم، ولنجاح مهمة هذا النوع من الصواريخ يجب أن تظل الطائرة مضيئة للهدف، طوال فترة طيران الصاروخ نحوه.

مع دخول العلم إلى عصر الأقمار الصناعية، بدأ استخدام أجهزة رادارات خاصة تعمل من خارج الغلاف الجوي، ولها مهام خاصة جدّاً منها مراقبة الأقمار الصناعية الأخرى، وسفن الفضاء، واكتشاف الصواريخ عابرة القارات، وتتبع مساراتها، سواء داخل أو خارج الغلاف الجوى، ومراقبة التحركات الأرضية، والبحرية، بدرجة دقة مميزة، ورسم الخرائط وتتبع الظواهر المناخية، واكتشاف الثروات المعدنية، والخامات، وتجمعات الأسماك لصالح أعمال الصيد في أعالي البحار... إلخ.

الرادار ولد في ميدان القتال، أي تم اختراعه وتصميمه وتطويره، بناء على المشكلات التي واجهت القادة أثناء المواقف القتالية المختلفة، ولكن مع تطور أجهزة الرادار، تعددت المهام المختلفة ذات الطابع المدني، التي من أهمها رادارات مراقبة حركة الطيران المدني، ورادارات الحركة الجوية، وإداراتها في المطارات المختلفة من إقلاع وهبوط، بعض المطارات الرئيسة العالمية تتوالى منها عملية الإقلاع والهبوط بفاصل لا يزيد على 30 ثانية، ومنها، أيضاً، رادارات الملاحة بالطائرات المدنية العملاقة، التي تجوب العالم شرقاً وغرباً، جنوباً وشمالاً، ومنها الرادارات التي تراقب الظواهر المناخية، والتي تعمل على اكتشاف المياه الجوفية والثروات المعدنية، وتجمعات الأسماك، ثم رادارات مراقبة حركة المرور على الطرق السريعة، والعديد من الاستخدامات المستحدثة التي تزيد يوماً بعد يوم.

أولاً: العلاقة بين التردد والمهام

(اُنظر جدول تأثير تردد الموجة الحاملة علي مواصفات الرادار)، ويتضح من معادلة الرادار ارتباط زيادة مدى الكشف الراداري بحاصل ضرب متوسط قدرة الإرسال، والمساحة الفعالة للهوائي، وكلما انخفض التردد المستخدم في جهاز الرادار، أمكن تحقيق قيمة أعلى لحاصل الضرب المشار إليه، وهذا يكافئ تماماً زيادة مدى الكشف.

ثانياً: المراقبة Surveillance

رادارات البحث أو رادارات المراقبة، هي أكثر الرادارات استخداماً، سواء في المجال العسكري أو المجال المدني، وهى تقوم بتفتيش حجم كبير من المجال الجوي، واكتشاف الطائرات، وتحديد موقعها، (اُنظر صورة رادار البحث والمراقبة).

يستخدم سيل المعلومات الناتج من عمل هذا الرادار، لتكوين مسار الهدف المكتشف، وذلك بتكرار رصده مرات عديدة، بفواصل زمنية قليلة، ومعالجة المعلومات الناتجة، و يطلق على هذه العملية "التتبع"؛ فالتتبع نتيجة ثانوية لرادارات البحث والمراقبة، إلى جانب مهمتها الرئيسة في اكتشاف الأهداف، ويطلق على الرادار في هذه الحالة "رادار تتبع أثناء البحث" Track while scan radar. التطور التقني في العصر الحالي، يتيح لهذه الرادارات إمكانية تتبع أكثر من هدف أثناء عملية البحث، حيث إن تتبع هذه الأهداف، وتوقيع تطور مسارها على الخرائط، يكشف حجم نوايا الأهداف المكتشفة واتجاهها، وكذلك يتيح التنبؤ بامتداد مسارها، كما يتم معالجة المعلومات الناتجة من أكثر من جهاز رادار، من مواقع مختلفة، من خلال شبكات خاصة للاتصالات، أو شبكات الحاسب الآلي، للحصول علي صورة أكثر شمولاً للموقف الجوي العام، في منطقة كبيرة، قد تصل إلى المجال الجوي الكامل لدولة ما.

المطلوب من رادارات البحث، أن تكتشف الأبعاد الثلاثة للهدف الجوي، الإحداثيات الفراغية، والبعدين الأساسين للهدف السطحي، الإحداثيات المستوية، وكثيراً ما يستخدم الرادار ثنائي الأبعاد، للبحث والمراقبة الجوية بالتعاون مع رادار خاص لقياس ارتفاع الأهداف لاستكمال الأبعاد الثلاثية. المعلومات التي تعبر عن إحداثيات الهدف تكون في صورة إحداثيات قطبية مركزها موقع الرادار[1].

تختلف مسافات الكشف لأجهزة رادار البحث والمراقبة، طبقاً للمهام المخصصة لها؛ فنجد أن مدى جهاز الرادار الذي يعمل مع بطارية المدفعية المضادة للطائرات، يصل مداه إلى 15 كم، بينما يتراوح مدى رادار بطارية الصواريخ قصيرة المدى من 25 إلى 30 كم، ورادار البطارية متوسطة المدى من 60 إلى 100 كم، أما رادار الإنذار المبكر فيصل مداه إلى 500 كم، كما أن هناك رادارات ذات مهام خاصة مثل رادار مراقبة الصواريخ البالستية، مثل الرادار Pave paws، (اُنظر صورة رادار مراقبة الصواريخ البالستيكية)، الذي يمكنه اكتشاف الصاروخ المنطلق من الغواصات، أثناء طيرانه المنخفض، عند مدى يزيد على 5000 كم.

تعمل أجهزة رادار البحث والمراقبة عادة على تغطية نصف الكرة الفراغية، التي يقع جهاز الرادار في مركزها، ولكن في كثير من المهام الخاصة يحتاج مستخدم الرادار إلى تركيز جهود البحث في قطاع محدد ذي حجم أقل. تحقق التغطية الأفقية لجهاز الرادار بإدارة الهوائي دوارناً مستمرّاً خلال زاوية أفقية مقدارها 360 درجة، ويلجأ مصممو الرادار إلى زيادة سرعة الدوران، عادة، خلال قطاعات الزاوية، التي لا تمثل أهمية لعملية البحث، وإبطاء سرعة الدوران في قطاعات الزاوية المهمة[2]، مثل الرادار TPS-70 .

رادارات البحث والمراقبة، التي تعمل في قطاع زاوي محدد، ضمن شبكة تغطية رادارية شاملة، لا تحتاج للبحث خلال 360 درجة، ولكن يتحرك الهوائي خلال قطاع المسؤولية ذهاباً وإياباً فقط، وبعضها يستخدم تقنية الهوائيات المصفوفة، التي تعمل من الثبات، وتكون حركة شعاع البحث إلكترونية فقط، مثل رادارات Pave Paws و AEGIS.

معظم رادارات البحث والمراقبة، لها زاوية تغطية في الاتجاه الرأسي، تتراوح ما بين 30 و45 درجة، وبعضها يستخدم لتحقيق هذه التغطية، نموذجين إشعاعيين، أحدهما يعمل لاكتشاف الأهداف البعيدة[3]، والآخر يعمل لاكتشاف الأهداف القريبة (اُنظر شكل التغطية الرأسية)؛ هذا الأسلوب يجعل جهاز الرادار قادراً على التخلص من الانعكاسات السطحية، غير المرغوب فيها، والتي قد تطمس الإشارات المرتدة من الهدف، وتمنع اكتشافه.

المنطقة الفراغية الواقعة فوق جهاز الرادار تماماً، يطلق عليها الثقب الرأسي Zenith hole، وهي منطقة "عمياء" بالنسبة لرادار البحث والمراقبة، وقد تمثل خطورة معينة، خاصة بالنسبة للرادارات العسكرية، ولذلك يتم تغطيتها برادار خاص يطلق عليه رادار سد الفجوات، إذ يستخدم رادار واحد لتغطية الفجوات لأكثر من رادار بحث.

ثالثاً: كشف الأهداف المنخفضة والتداخلات الحاجبة

مدى الاكتشاف الذي تحدده المعادلة الرادارية، يفترض عدم وجود تداخلات طبيعية، غير مقصودة، أو تداخلات عدائية مقصودة، وفي كلتا الحالتين يتغير شكل المعادلة الرادارية، ويقل مدى الاكتشاف عما تتنبأ به المعادلة الرادارية.

ثلاثة عوامل رئيسة تؤثر في مدى كشف الأهداف الرادارية، التي تتحرك بارتفاع منخفض، هي:

1. زوايا الحجب الناتجة عن الظواهر السطحية.

2. المسارات المختلفة للإشعاع المرتد من الهدف.

3. الانعكاسات الرادارية المتداخلة Radar clutter.

الظواهر الأرضية المختلفة، من جبال، وهضاب، ومبانٍ، وأشجار … إلخ، تحجب الأهداف التي تتحرك خلفها؛ لأن انتشار الأشعة الرادارية يتم في خطوط مستقيمة، فيما عدا الأشعة ذات القدرات العالية، والتي يقع ترددها تحت الترددات العالية جدّاً، التي يمكنها أحياناً الانتشار ملتفة حول الظواهر الأرضية؛ هذه الخاصية لانتشار الموجات الرادارية تضع الكثير من القيود عند انتخاب مواقع الرادارات، حتى لا تستغل الطائرات أو الصواريخ المهاجمة الظواهر السطحية للاقتراب من أهدافها، وتدمرها دون أن توفر الرادارات فترة إنذار كافية، وعادة يمكن التغلب على هذه المشكلة بتكوين شبكة من الرادارات للبحث والمراقبة، تنتخب مواقع الرادارات فيها بعناية، بحيث يكشف كل منها ما هو محجوب عن الآخر.

ظاهرة المسارات المتعددة، (اُنظر شكل ظاهرة المسارات المتعددة)، تنتج عادة من الانعكاس على الأرض المنبسطة، أو من على سطح الماء، إذ يكون مسار الإشعاع a ذهاباً وإياباً، أقل من مسار الإشعاعb المنعكس من سطح الأرض ذهاباً وإياباً؛ هذا الفارق في المسار، الذي يقطعه الشعاع، يترجم إلى فارق في زاوية الطور بين الشعاعين، عند عودتهما إلى جهاز الاستقبال الراداري، وهذا يؤدي إلى تزايد قيمة الإشارة المرتدة أحياناً، عندما يكون الشعاع a لشعاع b متحدي زاوية الطور، ويضعف قيمتها، قد تتلاشى تماماً، عندما يكون الشعاعان متخالفين في زاوية الطور، أي أن الهدف يظهر أحيانا ويختفي أحياناً أخرى، بصورة عشوائية، نظراً لتحرك الهدف، وهذا يقلل من درجة الاعتماد على جهاز الرادار لتحقيق الإنذار.

الانعكاسات الرادارية المتداخلة، هي انعكاسات من أجسام عديدة، تظهر في مساحة التمييز نفسها، أو خلية التمييز Resolution cell، التي يظهر فيها الهدف الفعلي، مما يجعل اكتشافه صعباً، أوقد يحجب اكتشافه في أحيان كثيرة؛ تنقسم تلك الانعكاسات طبقاً لطبيعة الجسم المسبب لها إلى:

1. انعكاسات أرضية، (اُنظر شكل الانعكاس الأرضي)، يوضح الفرق بين الانعكاسات الأرضية المتداخلة، والحجب خلف الظواهر الأرضية، ففي الحالة الثانية يجب أن يكون مسار الطائرة خلف الظاهرة الأرضية، حتى لا تظهر على شاشة الرادار. أما في الحالة الأولى، فإن ارتفاع الطائرة يسمح بوصول إشارة قوية مرتدة منها، وتظهر على شاشة مبين جهاز الرادار، لكن في الوقت نفسه، يرتد من قمة الظاهرة a نتيجة اصطدام أحد الفصوص الجانبية لشعاع الرادار بها، إشارات تظهر في خلية التمييز نفسها التي تظهر فيها الطائرة، وقد تكون شدتها أكبر، بحيث تطمس الانعكاس القادم من الطائرة فلا تظهر، وعادة يكفي للتخلص من الانعكاسات الأرضية المتخالفة استخدام تقنيات إلغاء صور الأهداف الثابتة من على شاشة الرادار، فتختفي الانعكاسات المرتدة من القمة a وتبقى فقط صورة الانعكاسات المرتدة من الطائرةT  .

2. الانعكاسات المتدخلة من سطح البحر، وهي مشابهة تماماً في سببها، وتأثيرها لتلك الناشئة من سطح الأرض، ولكن لا يمكن التخلص منها باستخدام تقنية إلغاء الأهداف الثابتة، حيث إنها تكون متأثرة بسرعة واتجاه حركة أمواج البحر، ويتم التخلص منها باستخدام تقنية إلغاء الأهداف المتحركة بسرعة الأمواج أو الرياح[4].

3. الانعكاسات المتداخلة من الظواهر المناخية، الأمطار– البرد – الجليد المتساقط، وتأثير هذه الانعكاسات يتزايد مع ارتفاع تردد الموجات، ويظهر تأثيرها بدءاً من ترددات الحيزL، و يزداد حتى يكون شديد التأثير عند الترددات الملليمترية. عادة ما تكون حركة الأجسام المسببة لهذه الظاهرة مرتبطة بسرعة الرياح، ولذلك يمكن التخلص منها باستخدام تقنية إلغاء الأهداف المتحركة بسرعة الرياح.

4. الانعكاسات المتداخلة الناتجة من أسراب الطيور، أو الحشرات الطائرة، وهو نوع من التداخلات قليل احتمالية الحدوث، ويؤثر بصفة خاصة في حجب الأهداف التي تتحرك بسرعة منخفضة.

5. الانعكاسات المتداخلة الناتجة من إلقاء العدو لرقائق معدنية Chaffs، خفيفة الوزن، تقوم بعكس أشعة الرادار، لترتد بكثافة نحو جهاز استقبال الرادار، فتحجب الطائرات التي تتحرك في نفس منطقتها؛ نظراً لخفة وزن هذه الرقائق، فإنها تظل عالقة في الجو لفترات طويلة، وتتحرك بنفس سرعة واتجاه الرياح، ولذلك يمكن التخلص من تأثيرها باستخدام تقنية إلغاء الأهداف التي تتحرك بسرعة الرياح، وعادة يلجأ العدو إلى إلقاء رقائق معدنية ذات أوزان وأشكال مختلفة، حتى تختلف سرعة هبوطها، وكذلك إطلاقها من خلال قاذفات معينة لإكسابها سرعة ابتدائية، تفوق سرعة الرياح، حتى يكون من العسير التخلص من تأثيرها، ويمنع اكتشاف الطائرات المهاجمة، ويتيح لها فرصة تحقيق مهمتها، بدون تعرضها للتهديد من الوسائل المدافعة.

رابعاً: تخصيص الأهداف Target acquisition

تتميز رادارات توجيه الأسلحة، وقيادة النيران بدقة المعلومات التي تنتجها، والتي على أساسها يتم توجيه الأسلحة. وللحصول على المعلومات الدقيقة عن الهدف، يجب أن يكون النموذج الإشعاعي من الرادارات دقيق جدّاً، وبالتالي تكون فرصة اكتشاف الهدف باستخدام النموذج الدقيق، فرصة ضئيلة جدّاً، قد تؤدي إلى فشل مهمة الاشتباك مع الهدف؛ هذه الأسباب، إضافة إلى سرعة الطائرات الحديثة، حتّمت ضرورة وجود رادار له مواصفات وسيطة، بين رادار البحث والمراقبة ذي النموذج الإشعاعي العريض، ورادار إدارة النيران ذي النموذج الضيق، وهو رادار تخصيص الأهداف، الذي له نموذج إشعاعي ذو اتساع متوسط.

مهمة رادار تخصيص الأهداف، هي تسلم الهدف المكتشف بواسطة رادار البحث، والمراقبة، بعيد المدى، بمجرد دخوله إلى مدى عمله، وتتبع مساره حتى يدخل في مدى عمل رادار إدارة النيران، فيقوم بتغذيته بالمعلومات الابتدائية التي تسهل اكتشافه، وتتبعه للهدف المهاجم، (اُنظر شكل رادار تخصيص الأهداف).

رادار التخصيص قد يكون الرادار المنفصل المستقل بذاته، أو يكون نظام عمل لرادار متعدد المهام، رادار يعمل في تخصيص الأهداف، وفى الوقت نفسه، يعمل لإدارة النيران، وتوجيه الأسلحة، مثل رادار بطارية صواريخ الباتريوت Patriot.

أحد الأنواع الشهيرة من رادارات تخصيص الأهداف، هو رادار اكتشاف الارتفاع Height finder الموجود ضمن العديد من نظم الدفاع الجوي، ومهمة هذا الرادار هي تحديد ارتفاع الأهداف المحددة له بواسطة مركز العمليات، والمكتشفة مسبقاً بواسطة رادار البحث ثنائي الأبعاد. رادارات اكتشاف الارتفاعات تعمل عادة على ترددات الحيزC، أو الحيز S، مثال آخر من رادارات التخصيص، هو رادار الموجة المستمرة، الذي يعمل في حيز التردد X CWAR الموجود ضمن مكونات بطارية صواريخ الهوك، وهو قادر على تتبع الأهداف منخفضة الارتفاع، التي ما كان لها أن تظهر في حالة استخدام رادار نبض نمطي.

خامساً: توجيه الأسلحة Weapon control

يوفر رادار التحكم، المعلومات اللازمة حتى يمكن للسلاح المختص الاشتباك مع الهدف وتدميره. إن تصميم هذا النوع من الرادارات يتأثر بعدد من العوامل أهمها:

1. مدى السلاح وتغطيته الرأسية.

2. أسلوب توجيه السلاح.

3. آلية عمل السلاح.

4. معدل تكرار استخدام السلاح.

5. عدد الأهداف التي يمكن التعامل معها في الوقت نفسه.

6. دور السلاح في نظام الدفاع الشامل.

يتميز رادار التحكم، بدقة قياس موقع الهدف، التي تعتمد على قدرة الرادار على التمييز، والنسبة بين قيمة الإشارة المفيدة إلى قيمة إشارات التداخل، Signal to noise ratio S / N.

تزداد قدرة الرادار على التمييز مع ارتفاع قيمة تردد الموجة الحاملة، الذي يتيح إنتاج نموذج إشعاعي ضيق، يساعد على التمييز بين الأهداف المتقاربة الزاويا. معظم رادارات التحكم يقع ترددها في الحيز S والحيزات الأعلى.

رفع النسبة بين الإشارة المفيدة والتشويش، يتم إما بزيادة التردد الذي يزيد من قيمة كسب الهوائي Antenna Gain، أو زيادة الانعكاسات الواردة من الهدف، ويتم ذلك بزيادة فترات توجيه شعاع الهوائي نحو الهدف، أو ملازمته تماماً، ويطلق على هذا العمل "تتبع الهدف"، ويطلق على الرادارات التي تستخدم تلك التقنية "رادارات التتبع".

سادساً: تتبع الأهداف Target Tracking

تنقسم رادارات التتبع إلى ثلاثة أنواع رئيسة

·   رادار تتبع تقليدي: يتتبع الهدف بناء على مقارنة الإشارات المرتدة منه، و تحريك الهوائيات دائماً نحو الهدف، حتى تكون الإشارات المرتدة ذات قيمة عظمى دائماً. حركة الهوائي تتم آليّاً ارتباطا بجهد كهربي يطلق عليه "إشارة الخطأ" error signal ، ينشأ من المقارنة بين الإشارة الفعلية المستقبلة، والقيمة العظمى لها، وعندما تكون إشارة الخطأ مساوية للصفر، يكون الهوائي متجهاً تماماً نحو الهدف.

·   رادار التتبع أثناء البحث Track while scan TWS: وهو يولد مساراً للهدف المتتبع، كلما مر به إشعاع الهوائي، أثناء تنفيذ عملية البحث والمراقبة.

·   رادارات ذات هوائيات مصفوفة Phased array antenna: وهي هوائيات خاصة لها أكثر من نموذج إشعاعي في الوقت نفسه، ويمكن توجيه كل نموذج منها في اتجاه مستقل؛ تتميز هذه الرادارات بإمكانية تتبع أكثر من هدف.

1. رادار التتبع التقليدي

رادار التتبع التقليدي يتتبع مسار هدف واحد، و يقيس موقعه بصورة دائمة، بالإحداثيات الكروية Spherical Coordinates؛ يتم تتبع الهدف، زاوياً، عن طريق دوائر التحكم الآلي في الاتجاه الأفقي والاتجاه الرأسي للهوائي، ويتم متابعة مسافة الهدف من جهاز الرادار، بدوائر التحكم الآلي في وضع نبضات خاصة، تقيس بصفة مستمرة مدى الهدف[5]؛ إذا كان الرادار مركباً علي منصة متحركة، مثل عربة أو سفينة أو طائرة، فإن دوائر التحكم الآلي المختلفة تراعي سرعة حركة المنصة واتجاهها، عند تنفيذ أعمال التتبع الآلي المختلفة.

رادارات التتبع تقوم باستنتاج وحساب سرعة الهدف من خلال تتبع موقعه زمنيّاً؛ لأن سرعة الهدف من المعلومات المهمة الضرورية لتوجيه السلاح المدمر إليه، حيث إن توجيه السلاح يتم إلى الموقع المنتظر للهدف، وليس لموقعه الحالي، مع اعتبار سرعة الطائرات الكبيرة، والزمن الذي يستغرقه الصاروخ أو المقذوف حتى يصل إلى الهدف، (اُنظر شكل موقع نقطة التقابل)، و لذلك يتم توجيه الصاروخ أو المقذوف، إلى موقع يقع أمام الطائرة، وفي اتجاه حركتها المتوقع، بمسافة تساوي حاصل ضرب سرعة الطائرة VT وزمن طيران الصاروخ tm ، أي أن نقطة تقابل الطائرة والصاروخ تقع أمام الموقع الحالي للطائرة بمسافة d تستنتج من العلاقة:

d = tm X VT

2. رادار التتبع أثناء البحث

هذا النوع من التتبع يتم باستخدام البيانات المتوافرة من رادار المراقبة، و بمعدل البحث نفسه الذي يستخدمه. عملية التتبع لهدف أو أكثر من الأهداف المكتشفة أثناء البحث تتم من خلال معالجة البيانات، والمدلولات المرتبطة بها، وإنتاج ما يطلق عليه "تقرير الأهداف" وإدراج هذه التقارير في "جداول التتبع" Track files.

يتم معالجة البيانات والمدلولات الرادارية، واستنتاج المكان المنتظر للهدف في دورة البحث التالية؛ ويقارن الموقع المستنتج مع الموقع المكتشف أثناء دورة البحث الجديدة، واستنتاج نسبة الخطأ التي تستخدم لتصحيح الاستنتاجات التالية.

يمكن تنفيذ التتبع أثناء المسح باستخدام جهاز رادار منفرد، أو باستخدام أكثر من جهاز رادار، تكوّن شبكة من المواقع يربطها مركز قيادة، وفي هذه الحالة تكون نتائج التتبع أكثر دقة، وتقل فرصة هروب الهدف من التتبع.

بصفة عامة، يمكن تتبع عدد كبير من الأهداف باستخدام أسلوب التتبع أثناء البحث، وتشير المراجع إلى أن رادار طائرة "الأواكس" AWACS، يمكنه تتبع 100 هدف في الوقت نفسه[6]، ورادار الطائرة E2-C يمكنه تتبع 128 هدفاً، بينما رادار البحث الأرضي الروسي Fan Song يتتبع ستة أهداف فقط.

3. اكتشاف مواقع الأسلحة

تستخدم رادارات اكتشاف مواقع الأسلحة، في تحديد إحداثيات المناطق التي تتمركز فيها صواريخ، ومدفعيات، وهاونات[7] العدو كما يمكن استخدامها في المهمة العكسية تماماً، وهي التنبؤ بنقطة سقوط المقذوفات الصديقة؛ تحقق هذه الرادارات مدى اكتشاف يصل إلى أكثر من 30 كم بالنسبة للمدفعية والصواريخ، وحتى 15 كم بالنسبة للهاون.

تعتمد فكرة عمل هذه الرادارات، على اكتشاف المقذوف المعادي، وتحديد موقعه مرتين أو أكثر أثناء مساره، ومن حسابات إحداثيات المقذوف، والفاصل الزمني بين مرات الالتقاط، والعام بطبائع مسارات المقذوفات المختلفة، يقوم الحاسب الإلكتروني المصاحب للرادار بحساب إحداثيات نقطة الإطلاق؛ هذا العمل يتم في وقت قصير للغاية، لا يزيد على ثوان معدودة، حتى يمكن للقوات الصديقة اتخاذ رد الفعل المناسب، والعمل على تدمير مصدر النيران المعادي.

تعمل معظم هذه الرادارات في الحيز الترددي KU حيث إنها لا تحتاج لتحقيق مدى كبير، وفي الوقت نفسه، تتعامل مع أهداف صغيرة الحجم، لها سرعة كبيرة نسبيّاً؛ لهذه الأسباب نفسها، حلت الهوائيات المصفوفة بمميزاتها العديدة، بدلاً من الهوائيات الدوارة التقليدية لهذا النوع من الاستخدام.

من أشهر أنواع الرادارات المستخدمة في اكتشاف مواقع الأسلحة، من الأجيال القديمة، ذات الهوائيات الدوّارة، الرادارAN / MPQ-4A ورادار Cymbeline؛ أما من الأجيال الحديثة التي تستخدم الهوائيات المصفوفة، فأشهرها رادار AN /MPQ-36 المخصص لاكتشاف مواقع أسلحة المدفعية والهاون، على مسافات تصل إلى 15 كم، ورادار AN / MPQ-37 المخصص لاكتشاف مواقع أسلحة المدفعية والصواريخ لمسافات تصل حتى 30 كم.

سابعاً: الملاحة ورسم الخرائط Navigation and Mapping

1. الملاحة الجوية

الملاحة الجوية هي العملية التي تقوم بها الطائرة، لتحديد موقعها في الجو، بدقة تناسب المهام المكلفة بها، وكذلك سرعتها بالنسبة لسطح الأرض؛ وبدون هذه العملية، تنعدم فرصة الوصول إلى نقطة الهدف وتنفيذ المهام.

في المجال المدني، تستخدم الطائرات لأغراض الملاحة المنارات الإلكترونية، وهي محطات إرسال قوية معلومة التردد، وترسل صيغة خاصة مميزة لكل محطة، طوال الأربع والعشرين ساعة، فتقوم أجهزة استقبال، وتحديد اتجاه خاصة في الطائرة، بتحديد اتجاه أكثر من منارة من هذه المنارات، وتكون نقطة تقاطع أشعة الاتجاه لهذه المنارات، هو موقع الطائرة؛ هذه العملية حاليّاً تتم بواسطة حاسب آلي محمول في الطائرة وبدون تدخل بشري، قد تعتمد الطائرة المدنية أحيانا، وفي حالات الطوارئ على تحديد اتجاه محطات الإذاعات المدنية الشهيرة لتحديد موقعها في الجو.

تطور هذا الأسلوب مؤخراً بعد نجاح إطلاق الأقمار الصناعية الملاحية، وهي مجموعة من الأقمار ذات المواقع الثابتة بالنسبة لسطح الأرض، ومزودة بمرسلات خاصة كل منها يرسل كوداً معيناً؛ وتزود الطائرات بمستقبلات خاصة لتحديد الموقع، تستقبل الإشارات الخاصة من ثلاثة إلى أربعة أقمار صناعية، وتحدد الموقع بدقة تصل إلى أمتار قليلة؛ يطلق على هذا النظام اسم "النظام العالمي لتحديد الموقع" Global Positioning System ويشتهر بالاسم المختصر GPS.

لا يمكن للطائرات العسكرية الاعتماد على المنارات المدنية، نظراً لنسبة الخطأ الكبيرة في تحديد الموقع، التي لا تتناسب مع طبيعة الطائرات العسكرية وسرعتها، وكذلك لاحتمالية عدم استمرار عمل بعض هذه المنارات عند نشوء صراع مسلح. تستطيع الطائرات العسكرية الاعتماد على نظام GPS الدقيق، ولكن مازالت الوسائل الذاتية المستقلة، التي تحملها الطائرة العسكرية، لتحديد موقعها، والوصول إلى أهدافها هي المسؤولية الرئيسة للملاحة، وعادة ما تحمل الطائرة أكثر من وسيلة ملاحية أهمها الرادار المحمول جوّاً.

يقوم الرادار المحمول جوّاً بالوظيفة الملاحية، من خلال تحديد زاوية ميل الإشعاع بالنسبة لسطح الأرض، وحساب السرعة، أيضاً، بالنسبة لسطح الأرض، في كل لحظة من لحظات الطيران؛ من هذه المعلومات يقوم الحاسب الآلي للطائرة، بحساب الموقع والسرعة بدقة عالية. تعمل الرادارات الملاحية بنظام دوبلر، وتعد ترددات الحيز X (8.75 – 8.85) جيجاهرتز، والحيز KU (13.25 – 13.40) جيجاهرتز مناسبة لعملها.

2. رسم الخرائط، والتنشين على الأهداف السطحية

أحد المهام الرئيسية للرادار المحمول جوّاً، هي رسم الخرائط السطحية، والتصوير الراداري، والتنشين بواسطة الرادار على أهداف سطحية. ولتنفيذ هذه المهام، يحتاج جهاز الرادار إلى استخدام نموذج إشعاعي دقيق جدّاً، يستطيع التفرقة بين الأهداف أو الظواهر الطبيعية المتجاورة، هذه الخاصية يطلق عليها التمييز الزاوي. زاوية رأس النموذج الإشعاعي تتناسب عكسيّاً مع أبعاد عاكس الهوائي المستخدم، أي أنه لإنتاج نموذج إشعاعي ضيق يلزم توفير عاكس هوائي ضخم، وبصفة عامة لا يمكن بالطرق التقليدية الحصول على نموذج إشعاعي أقل من (3ـ4) درجة من رادار محمول جوّاً، و للوصول إلى دقة أعلى، يصبح حجم الهوائي غير مناسب ليكون المحمول جوّاً.(اُنظر شكل مساحة التمييز)، يوضح تأثير زاوية رأس النموذج الإشعاعي على مساحة التمييز السطحية؛ فنجد أن عند مسافة 20 كم، تكون خلية التمييز عبارة عن نقطة أبعادها (1.5 كم × 1.5 كم)، وهذا بدوره يعني أن كل الأجسام الواقعة في مثل هذه المساحة تنعكس كجسم واحد على شاشة جهاز الرادار، وهي نتيجة غير مقبولة تماماً بالنسبة لتوجيه السلاح، أو رسم الخرائط والتصوير الراداري الجوي.

للحصول على نماذج إشعاعية أكثر دقة يلزم استخدام تقنيات غير تقليدية، وأهمها الاعتماد على إمكانات الحاسب الآلي في تخزين البيانات ومعالجتها، في أسلوب عمل يطلق عليه "الهوائي المصطنع" Synthetic Aperture Antenna. وتعرف بالمختصر "سار" SAR.

ثامناً: سار" ذو الهوائي المصطنع

من المعروف أن دقة زاوية النموذج الإشعاعي تتناسب عكسيّاً مع طول عاكس الهوائي، تتناسب عكسيّاً مع مساحة سطح العاكس بصفة عامة، وللحصول على شعاع لا تزيد قيمة زاوية رأسه على 0.1 درجة، يلزم أن يكون طول الهوائي في حدود(100 ـ150) م، وهذا غير ممكن قبوله بالنسبة للرادارات المحمولة جوّاً.

للتغلب على هذه المشكلة، تستخدم الطائرة هوائيّاً طوله في حدود 1 متر، عادة يكون جزءاً من جسم الطائرة، ويقوم الحاسب بتجميع المعلومات المستقبلة من الهوائي، لفترة زمنية قصيرة أثناء طيران الطائرة، ومعالجتها على أنها واردة من هوائي واحد ثابت؛ فإذا كانت الطائرة تطير بسرعة 15 كم في الدقيقة، أي ما يساوي تقريباً 250 م في الثانية الواحدة، أي أن الطائرة تقطع 250 م كل ثانية، (اُنظر شكل الهوائي المصطنع) وعندما يقوم الحاسب باستقبال البيانات 50 مرة في الثانية الواحدة أثناء الطيران، وبعد انقضاء نصف ثانية، تكون الطائرة قطعت مسافة 125 متراً، وخزن الحاسب 25 معلومة عن الهدف. معالجة هذه المعلومات ودمجها معاً يكافئ تماماً استخدام هوائي طوله الكلي125 متراً، ومعدل تدفق المعلومات منه "50 معلومة في الثانية الواحدة". استخدام مثل هذا الهوائي ينتج نموذجاً إشعاعيّاً دقيقاً جدّاً يسمح بأعمال التصويب، ورسم الخرائط، والتصوير الراداري الجوي الدقيق.

فكرة الهوائي المصطنع تستخدم بطريقتين طبقاً لحجم الطائرة، وسرعة طيرانها، ومتطلبات المناورة لها، فإما يجهز الهوائي على جانبي الطائرة، ويستغل في هذه الحالة مع الطائرات التي تعمل لمراقبة السواحل والحدود بالطيران الموازي لها، ومن خارج مناطق التهديد، ويطلق على هذا الرادار "رادار مراقبة جانبية محمول جوّاً Side looking airborne radar، ومعروف بالاسم المختصر"سلار" SLAR؛ أو يجهز الهوائي في مقدمة الطائرة، ويستخدم في حالة الطائرات المقاتلة القاذفة، التي تخترق حدود العدو ودفاعاته، وتوجه الشعاع أماميّاً للتصوير الرادارى أو لتوجيه الأسلحة، ويطلق على هذا الأسلوب اسم "رسم الخرائط بتدقيق النموذج الإشعاعي الدوبلري"Doppler beam-sharpening .



[1] الإحداثيات القطبية هي: * الزاوية في المستوى الأفقي ويطلق عليها الزاوية الأفقية * الزاوية في المستوى الرأسي ويطلق عليها الزاوية الرأسية * المسافة المباشرة بين الرادار والهدف يطلق عليها المدى

[2] إبطاء سرعة الدوران الهوائي يعنى معدل تدفق أعلى لمعلومات الهدف وزيادة سرعة دوران الهوائي تعنى معدل تدفق أقل وأشغال أقل لإمكانات `معالجة المعلومات

[3] هدف ارتفاعه 14.000 متر على مسافة 350 كم تكون زاويته الرأسية أقل من درجة واحدة والهدف نفسه عند نفس الارتفاع ولكن يبعد 20 كم فقط عن الرادار تكون زاويته الرأسية حوالي 45 درجة

[4] يحتاج ذلك إلى عناية خاصة حيث إنه سيتم أيضا إلغاء الانعكاس المرتد من أي هدف معاد يكون متحركا بنفس السرعة، أو بسرعة مقاربة

[5] قياس مدى الهدف يتم بقياس الفترة الزمنية بين خروج النبضة من هوائي الإرسال حتى عودتها بعد ارتدادها من الهدف إلى هوائي الاستقبال و هذه الفترة الزمنية تعبر عن ضعف مدى الهدف؛ للتتبع في المدى تقوم دوائر التحكم الآلي بإنتاج نبضتين متلاصقتين زمنيا يطلق عليهما البوابة المتقدمة والبوابة المتأخرة وتعمل دوائر التحكم على أن يقع منتصف النبضة المرتدة دائما عند الحد الفاصل بين البوابتين ويتم تحريك البوابتين تقديما وتأخيرا مع قرب أو بعد الهدف حتى يتحقق هذا الشرط دائما؛ موضع منتصف البوابتين يعبر عن بعد الهدف وتغذى هذه المعلومة للأسلحة المرتبطة مع الرادار لضبط مسافة التدمير

[6] النوع المستخدم مع قوات حلف شمال الأطلسي يمكنه تتبع 300 هدف في الوقت نفسه

[7] المدفعية عديمة الارتداد