Что такое радиолокационная станция?

Радиолокационная станция (либо сокращённо РЛС) — это устройство, измеряющее время отражения излучённого импульса от объекта, пеленг этого объекта относительно своего местоположения. Никакой другой судовой навигационный прибор, кроме РЛС, не способен предоставить такую же информацию — об объектах, находящихся вокруг судна. Это значит, что РЛС представляет собой важное средство обеспечения безопасности судоходства.

Использование радиолокационных станций

Первая радиолокационная станция была разработана во время Второй мировой войны. Сегодня на рынке представлены РЛС, подходящие для использования на всех типах судов — включая небольшие рыболовецкие, прогулочные суда. Среди владельцев маломерных судов популярностью пользуются такие судовые устройства, как навигационные эхолоты и GPS-приёмники. Радиолокационная станция остаётся одним из наиболее важных навигационных средств — именно она способна обеспечить безопасность навигации в полной темноте либо в тумане.

Возьмём, например, прокладчик курса. Он может показать только приблизительное местонахождение объекта. В то время как радиолокационная станция точно покажет, где находятся те либо иные объекты — в том числе береговая линия, движущиеся суда, маяки, буи. РЛС решит проблему, когда объекты не нанесены на карту: судоводитель будет предупреждён о возможном препятствии на его пути.

Назначение РЛС

Главная функция любой радиолокационной станции — предупреждение столкновений. Также она обеспечивает информированность судоводителя о местонахождении судов, берега, других объектов. Среди остальных функций РЛС можно выделить следующие.

1. Судовождение в любых условиях освещённости В полной темноте, в условиях ограниченной видимости радиолокационная станция может стать «глазами» судоводителя. Это позволит ему контролировать движение собственного судна, других судов, а также расположение различных объектов, которые могут встретиться на пути судна.
2. Анализ движения других судов Функция отображения следов в виде послесвечения позволяет оценить движение всех целей относительно собственного судна. Некоторые современные модели радиолокационных станций также могут отображать истинное движение целей, что ещё больше повышает безопасность судоходства.
3. Ведение судна в определённое судоводителем место Владельцы небольших судов (рыболовных, прогулочных) используют радиолокационные станции также для того, чтобы добраться в определённые районы — например, к излюбленному месту рыбной ловли. Напоминающее карту изображение на экране РЛС позволяет идти непосредственно к выбранной путевой точке, а также дополняет изображения прокладчика курса.
4. Приём сигналов радиолокационного маяка Радиолокационная станция может принимать импульсные сигналы от радиолокационного маяка для определения местоположения своего судна.

Как работает радиолокационная станция

Антенна излучает радиоимпульсы в определённом направлении. Когда импульс наталкивается на какой-либо объект — например, судно либо остров, часть энергии импульса возвращается к антенне. Направление, в котором повёрнута антенна при получении отражённого сигнала, является направлением объекта, давшего такое отражение. Радиоволны распространяются практически с постоянной скоростью, поэтому время, требующееся для возвращения отражённого сигнала к антенне, является мерой дальности цели.

Как РЛС определяет расстояние

Радиоимпульс проходит в прямом, обратном направлении. Но для определения расстояния до объекта требуется только половина времени его пути. Следующее уравнение показывает, как определяется расстояние.

D = 1/2 × c T

Где c — скорость радиоимпульса (3 × 10⁸ м/с),
T — время между передачей радиоимпульса и приёмом отражённого эхосигнала,
D — расстояние.

Радиоволны, световые волны распространяются практически с постоянной скоростью, равной 300 000 км/с (186 000 миль/с). Поэтому РЛС может обрабатывать огромные объёмы информации за очень короткое время. Для сравнения, гидролокатор , а также эхолот используют при работе ультразвуковые волны. Так как скорость распространения ультразвуковых волн составляет 2420 км/с (1500 миль/с), обработка сигнала осуществляется гораздо медленнее, чем в случае РЛС.

Как РЛС определяет пеленг

РЛС определяет расстояние до объекта путём измерения количества времени, которое требуется для возвращения отражённого эхосигнала к антенне. Пеленг на цель определяется по направлению, из которого возвращается отражённый эхосигнал.

Антенна поворачивается на 360° вокруг своей вертикальной оси с использованием специального механизма. Чтобы добиться высокой разрешающей способности по пеленгу, антенна передаёт радиочастотные (РЧ) импульсы в форме узконаправленного луча. Суперлучи имеют ширину в горизонтальной плоскости порядка 1 (одного) градуса и меньше, обеспечивая высокую точность определения пеленга. Чем меньше ширина луча, тем точнее можно определить пеленг на цель.

Как РЛС отображает цели

Радиолокационные цели отображаются на так называемом индикаторе кругового обзора (ИКО). По сути, это диаграмма направленности антенны в полярных координатах, в середине которой расположено передающее импульсы судно. Эхосигналы от целей принимаются, отображаются в направлении, соответствующем относительному пеленгу, причём на расстоянии от центра ИКО, соответствующем их удалению от своего судна. Ранние модели РЛС отображали цели, а также лишь некоторые графические данные, например, курсовую черту, кольца дальности. Чтобы увидеть изображение на экране, нужен был специальный козырёк для защиты от световых помех.

Почти все более поздние модели РЛС используют ЖК-дисплеи либо мониторы с электронно-лучевой трубкой (ЭЛТ). Дисплеи такого типа обеспечивают стабильное, яркое, нетемнеющее отображение радиолокационных эхосигналов на монохромном либо цветном экране — в зависимости от модели. Изображение хорошо видно даже при ярком солнечном свете. На экране отображается различная информация в цифровом формате, чтобы пользователь всегда имел полное представление об окружающей навигационной обстановке.

Дальность действия РЛС

Атмосферные условия, форма объекта, материал, ракурс в небольшой степени влияют на дальность действия РЛС. Тем не менее в общем случае дальность действия РЛС вычисляется по следующей формуле.

D — расстояние от антенны до горизонта цели. При нормальных атмосферных условиях это расстояние на 6% больше, чем оптический горизонт. Это вызвано тем, что радиоволны преломляются вследствие атмосферных изменений. Чем выше антенна либо цель расположены над поверхностью моря, тем больше дальность обнаружения цели. Например, если антенна расположена на высоте 9 м над уровнем моря, а высота объекта 16 м, на экране прибора можно будет увидеть эхосигнал от этого объекта на расстоянии 15 миль.

Аномальные условия распространения радиоимпульсов

При определённых атмосферных условиях могут образоваться воздушные каналы, которые влияют на распространение радиоимпульсов, на дальность действия РЛС. Если радиоимпульсы отклоняются вниз, они могут пройти большее расстояние, таким образом увеличивая дальность обнаружения целей. Это явление называется сверхрефракция. Противоположное явление, когда радиоволны отклоняются вверх, уменьшается дальность обнаружения целей, называется субрефракция.

РЛС МИРАН - российское решение для флота

Отдельное место среди судовых радаров занимает линейка РЛС от бренда МИРАН - оборудование российского производства, разработанное как надёжная альтернатива зарубежным станциям. В условиях, когда вопросы импортозамещения и оперативного сервисного обслуживания выходят на первый план, «Миран» предлагает судоводителям полностью отечественный комплекс: от радарной антенны до многофункционального дисплея.

Линейка включает многофункциональные дисплеи МФД-12-07 , МФД-12-09 , МФД-12-12 и МФД-12-18, а также радиолокационные станции РЛС-19-6-1 и РЛС-19-12-1, укомплектованные радарными антеннами АМ-12 , АМ-18, АМ-20 и антеннами серии РА-07, РА-09. Такой выбор дальности обзора и типоразмеров антенн позволяет подобрать станцию как для небольшого рыболовного судна, так и для более крупного флота.

К преимуществам оборудования МИРАН относят понятный интерфейс на русском языке, доступность сервисного обслуживания и запасных частей на территории России, а также совместимость с другими элементами навигационного мостика. Для судов, работающих под российским флагом, это особенно важно с точки зрения скорости поставки, соответствия требованиям контролирующих органов и последующей технической поддержки.