HomeServices

درس خصوصى : الرادار البحري ” كلمة السر ” فى التتبع وتحديد المواقع والاستشعار عن بعد !

 

الردار البحري هو نظام تحديد وكشف يلتقط إشارات من الهدف على بعد مئات الامتار أو عدة أميال من القارب والغرض منه هو منع خطر الاصطدام  بزوارق أو أشياء أخرى في المحيط.   كلما كان الرادار أقوى كان الأداء أفضل (تحديده لأصغر الاهداف )

فهو جهاز استشعارٍ كهرومغناطيسي يستخدم للتتبع، وتحديد المواقع، والتعرف على أجسامٍ متنوعةٍ من مسافاتٍ بعيدة مثلما قلنا ، وقد يستطيع الرادار تحديد حجم هذه الأجسام وشكلها أيضاً، ويعتمد مبدأ عمله على بثّ الطاقة الكهرومغناطيسية باتجاه أهدافٍ محددة، ومراقبة الأصداء العائدة منها، وقد تكون هذه الأهداف طائرات، أو سفن، أو مركبات فضائية، أو سيارات، أو حتّى طيور، وتتميز أجهزة الرادار عن أجهزة الاستشعار البصرية، وأجهزة الأشعة تحت الحمراء في قدرتها على الكشف عن الأجسام البعيدة بدقةٍ حتّى في حال وجود ظروفٍ جويةٍ عسيرة

يصنف الرادار البحري تحت ترددات النطاق العاشر( GHZ10) أو النطاق السيني   ( GHZ3) يتم استخدام النطاق السيني الذي يكون ذا تردد أعلى للحصول على  صورة أكثر وضوحاً ودقة أفضل لحين يتم استخدام النطاق Sخاصة في حالة المطر أو الضباب وكذلك لتحديد الهوية والتتبع.

ويستخدم الرادار موجات الراديو بدلاً من الموجات الصوتية؛ بسبب قدرتها على الوصول إلى مسافاتٍ أبعد، وقدرتها على أداء عملها حتّى عندما تكون ضعيفة، ولفهم طريقة عمل الرادار يمكن استخدام الرادار الكاشف عن الطائرات كمثال، حيث يقوم الرادار بتشغيل الجهاز الذي يُطلق موجات الراديو ذات التردد العالي لمدّة ميكروثانية، ثمّ يُغلق الجهاز الذي يبث الموجات، و يُشغّل الجهاز المستقبل للصدى المرتد، حيث يقوم بقياس الوقت المستغرق لوصول الصدى، فمثلاً إذا كانت سرعة موجات الراديو حوالي 1000 قدم/ميكرو ثانية ≈304.8 م/ميكرو ثانية، فإنّه يمكن قياس المسافة نحو الطائرة بدقةٍ كبيرة، وفي حال وجود معداتٍ خاصة لضبط الإشارات فإنّه يمكن تحديد سرعتها بدقةٍ أيضاً

الرادار هو جهاز استشعارٍ كهرومغناطيسي يستخدم للتتبع، وتحديد المواقع، والتعرف على أجسامٍ متنوعةٍ من مسافاتٍ بعيدة، وقد يستطيع الرادار تحديد حجم هذه الأجسام وشكلها أيضاً، ويعتمد مبدأ عمله على بثّ الطاقة الكهرومغناطيسية باتجاه أهدافٍ محددة، ومراقبة الأصداء العائدة منها، وقد تكون هذه الأهداف طائرات، أو سفن، أو مركبات فضائية، أو سيارات، أو حتّى طيور، وتتميز أجهزة الرادار عن أجهزة الاستشعار البصرية، وأجهزة الأشعة تحت الحمراء في قدرتها على الكشف عن الأجسام البعيدة بدقةٍ حتّى في حال وجود ظروفٍ جويةٍ عسيرة

هناك عدّة أنواعٍ من أجهزة الرادار التي تختلف باختلاف استخدامها، ومنها ما يأتي:

 أجهزة الرادار البحرية، تستخدم لتحديد اتجاه السفن والمسافة بينها لتجنب اصطدامها، وتحديد مواقعها في البحر بالاعتماد على مراجع ثابتة كالجُزر.

 أجهزة الرادار الجوية، يتمّ تجهيز الطائرات بأجهزة الرادار، وذلك لتجنب إعاقة مسارها، ولتحديد قراءات الارتفاع الجوي بدقة.

 أجهزة الرادار في أنظمة توجيه الصواريخ، تستخدم في الطائرات العسكرية لتحديد وجهات الصواريخ.

 أجهزة الرادار في البحوث البيولوجية، مثل تلك المستخدمة لتتبع أنماط هجرة الحيوانات والطيور. أجهزة الرادار الخاصة بالطقس، تستخدم لزيادة دقة التنبؤ بالحالة الجوية

 الرادار البحري

  • يتكون الرادار البحري من أربع وحدات :

1)   جهاز الإرسال Transmitter

2)   الهوائي Aerial

3)   جهاز الاستقبال Receiver

4)   وحدة العرضDisplay

يرسل جهاز الإرسال رشقات قوية قصيرة من الطاقة الكهرومغناطيسية تسمى النبضات من خلال الهوائي في عدد معين من المرات في الثانية

وتسمى تردد تكرارالنبضات PRF)) أو معدل تكرار النبضات (PRR)هذه النبضات تنتقل بسرعة الضوء  (300 متر / ميكرو ثانية أو 6.173 ميكرو ثانية لكل ميل بحري)
وعندما تضرب اي هدف في طريقها تنعكس مرة أخرى على الهوائي كصدى. يعالج جهاز الاستقبال كل صدى ويؤدي الى ظهوره بصرياً كنقطة مضيئة على شاشة وحدة العرض.   

 تحتوي وحدة العرض على شاشة دائرية تمثل على نطاق معين

وتسمى المنطقة الفعلية حول السفينة مؤشر موضع الخطة  (PPI) لأنها تعطي رؤية عينية (خطة) لمواقع الأهداف .تسمى المسافة التي يمثلها نصف قطر الشاشة مقياس النطاق ويمكن تغير ذلك بواسطة مفتاح حسب رغبة المراقب .

الجزء السفلي من الشاشة مغلف بمركب فوسفور يتوهج عندما تصطدم به الإلكترونات ثم يتلاشى ببطء. إن استمرار الشاشة أو توهجها اللاحق يساعد المراقب في عرض الشاشة بشكل صحيح في اوقات الفراغ.  يتم إنشاء تيار رفيع من الالكترونات لضرب الجانب السفلي من الشاشة والتحرك شعاعياً من المركب الى حافة الشاشة في عدد من المرات في الثانية على قدم المساواة معPRE  وبالتالي إنشاء خط شعاعي واحد( يسمى التتبع) على الشاشة لكل نبضة يرسلها الهوائي .                                    

عندما يتم استقبال الصدى ومعالجته بواسطة جهاز الاستقبال يحدث توهج وتضخيم مفاجئ في مكان التتبع للحظات . على الرغم من ان بقعة التتبع تتحرك باستمرار خلال هذا الوقت فإن النقطة المضيئة  تظل ثابتة ومرئية بسبب ثبات الشاشة  وبالتالي هذه هي الطريقة التي يكتشف بها الرادار وجود هدف في المنطقة المجاورة

تحديد النطاق:  يوجد تتبع واحد لكل نبضة يتم ارسالها. تترك نقطة تتبع المركز على  طريقة نصف القطر  في نفس اللحظة التي يترك فيها النبضات الهوائي تم تصميم نقطة التتبع للتنقل بسرعة  تساوي نصف سرعة موجات الراديو(أي بسرعة مقياس تبلغ 150 متراً لكل ميكرو ثانية ) لذلك في لوقت الذي تستغرقه موجات الراديو في السفر لمسافة 2 ميل كانت نقطة التتبع مسافة مقياس من  1ميل على الشاشة  إذا كان الهدف يقع في نطاق 3 أميال فسوف تسير النبضة على بعد 3 أميال الى الهدف بينما يسير الصدى على بعد 3 أميال وعلى مسافة اجمالية تبلغ 6 أميال خلال هذا لوقت ونظراً لأن نصف قطر الشاشة يمثل مسافة محددة فإن مسافة النقطة الضوئية من مركز الشاشة باستخدام نفس النسبة  تعطي نطاق الهدف

ومن أجل الحصول على نطاق الهدف بدقة يتم توفير طريقتين على وحدة العرض:  

  1. حلقة المدى :يتم تصنيع سلسلة من دوائر متحدة المركز ومتساوية تسمى حلقات المدى أو حلقات المعايرة وتمثل كل حلقة نطاق قيمته محددة وبالتالي يمكن تقدير مدى الهدف بصرياً بدقة معقولة حتى إذا كانت حلقة النطاق لا تمر تماماً عبر النقطة المضيئة للهدف على الشاشة
  2. علامة المدى المتغير :يتم توفير دائرة ذات نصف قطر متغير يتم التحكم في نصف القطر بواسطة مقبض دوار  تتم الإشارة الى قيمة نصف القطر بالأميال و أعشار الأميال من خلال عرض رقمي  يتم ضبط نصف قطر الدائرة حتى يمر محيطها عبر اقرب حافة  للنقطة المضيئة المستهدفة على الشاشة وقراءة النطاق على الشاشة الرقمية

تحميل العزم:  تكون الطاقة المرسلة  بواسطة الهوائي أحادي الاتجاه (يتم توجيهها في اتجاه واحد في المرة الواحدة)  تم تصميم الهوائي لتدوير في اتجاه عقارب الساعة عند عرضها من الاعلى بسرعة ثابتة للغاية بين( 12 و30 دورة في الدقيقة) يتم ايضاً إنشاء تتبع على الشاشة لتدويره ومزامنته مع الهوائي بحيث يكون الهوائي للأمام ,يكون التتبع في موضع الساعة 12 منPPT مرتفعاً جداً من (500 إلى 4000)مقارنة بالتردد في الدقيقة  (12 إلى 30) بحيث تدور الزاوية  بواسطة الهوائي بين إرسال النبضة ووصول الصدى من هدف بعيد (أي الوقت المستغرق في الانتقال إلى أعلى نقطة تتبع من المركز إلى حافة  الشاشة)

لذا فإن النقطة المضيئة للهدف سوف تظهر مثل هذا الموضع علىPPT بحيث يكون الحامل النسبي للهدف هو الزاوية في المركز ويتم قياسه في اتجاه عقارب الساعة من موضع الساعة 12 منPPT إلى النقطة المضيئة ويمكن قراءة هذا باستخدام مقياس دائري ثابت حولPPT  متخرج من 00إلى 3590 في اتجاه عقارب الساعة مع 00 في موضع الساعة 12 من PPT                                                                                إن الخط الشعاعي الثابت الذي يسمى علامة العنوان ويمتد من مركز PPT إلى الصفر في مقياس الحامل . ولتسهيل القراءة للمحمل النسبي يتم توفير طريقتين على وحدة العرض:

  1. المؤشر الميكانيكي : يتم تركب ورقة بلاستيكية دائرية منفصلة تسمى المؤشر الميكانيكي وتتركز على PPTالذي يحتوي على خط مزدوج محفور عليه المؤشر بشكل مدور بالوحدة التي يمر بها هذا الخط من خلال الهدف على الشاشة والقراءة التي يمر فيها المقياس التدريجي هي المحمل النسبي، عندما تكون الشاشة  ثابتة الدوران سيكون صحيحا.
  2. خط الحاملة الالكترونية : يتم انشاء خط شعاعي (الذي قد يكون منقط أو مستمر ) لتظهر على الشاشة عند الرغبة .

يمكن تدوير هذا الخط حول مركز الشاشة بواسطة مقبض تحكم .ويشار إلى الزاوية الرقمية التي تدور بواسطة الخط في اتجاه عقارب الساعة من علامة العنوان.

يتم تدوير الخط حتى يمر عبر الشريحة على الشاشة ويتم قراءة المحمل النسبي من الشاشة الرقمية .عندما تكون الشاشة ثابتة الدوران سيكون المحمل صحيحاً.

 ملاحظة:10^6 ميكرو ثانية =1ثانية , 1.852 كيلومتراً=1ميل بحري ,كيلومتر واحد =0.54 ميل بحري

 استخدامات الرادار البحري  : يستخدم لـ

  1. حساب المدى وتحمل الهدف وبعد ذلك يستخدم المعلومات لتحديد السرعة.
  2. التكامل مع معدات السفن الاخرى مثل (ECDIS( لاشتقاق بيانات دقيقة.    
  3. التنقل في السفينة الخاصة ومسارها فيما يتعلق بتجنب الاصطدام.
  4. اصلاح موقع السفينة باستخدام الأجسام الأرضية مثل المنارات والعوامات وغيرها.
  5. التمييز بين الأهداف في المناطق ذات الكثافة المرورية العالية.
  6. تحديد الطقس إلى حد ما.
  7. استخدام من قبل VTSفي السيطرة على حركة المرور الساحلية.
  8. استخدام ميزات الفهرسة المتوازية لضمان التنقل الآمن.
  9. تخفيف عبء العمل على الجسور و تستخدم على نطاق واسع في الارشاد الذي يغطي الجوانب المذكورة أعلاه.                                                                           

ومن المزايا الرئيسية للرادارات البحرية أن استهلاك الطاقة والكهرباء بها أقل بكثير وهذا يعني ان الرادارات البحرية ليست سهلة الاستخدام فحسب بل انها تساعد أيضاً مالك السفينة على تنظيم كلفة الطاقة والكهرباء

التوقيع بالرادار

للرادار عدةاستخدامات على ظهر السفن منها :

أ – تحديد موقع السفينة .

ب – تأمين السفينة أثناء الإبحار بجوار الساحل .

ج –المرور على مسافة آمنة من السفن الأخرى ومنع التصادم .

وسنتناول استخدام الرادار في التوقيع لمنع التصادم بالتفصيل .

طريقة عرض البيانات على شاشة الرادار :

1 – بالحركة الحقيقية ( TRUEMOTION ) وفيها تكون سفينتنا ممثلة بنقطة مضيئة متحركة .

2 – بالحركة النسبية  ( RELATIVE MOTION ) وفيها تكون سفينتنا ممثلة بنقطة مضيئة ثابتة في مركز الشاشة .

طريقة قياس الاتجاهات على شاشة الرادار :

1 – بالاتجاهات الحقيقية من صفرْ إلى 360ْ في إتجاه عقارب الساعة من الشمال الحقيقي .

2 – بالاتجاهات النسبية من صفرْ إلى 360ْ في إتجاه عقارب الساعة من مقدم السفينة

وقد تستخدم إحدى المصطلحات الآتية للتعبير عن طريقة قياس الإتجاهات :

TRUENORTH UP خط الشمال الحقيقي لأعلى ومعنى ذلك أن الاتجاهات المقاساة حقيقية .

SHIP’S HEAD UP  خط مقدم السفينة لأعلى ومعنى ذلك أن الاتجاهات المقاساة نسبية.

الحركة النسبية (RELATIVEMOTION ) :

الاحتمالات الواردة لظهور هدف على شاشة الرادار :

أ – السفينة الراصدة (سفينتنا) متحركة والهدف ثابت .

يظهر على شاشة الرادار نقطة مضيئة (الصدى المرتد عن الهدف) تتحرك في خط مستقيم هو عكس خط سير سفينتنا وبنفس سرعتها .

ب – السفينة الراصدة ( سفينتنا ) متوقفة والسفينة الأخرى ( الهدف)متحركة 

يظهر على شاشة الرادار نقطة مضيئة ( الصدى المرتد عن الهدف ) تتحرك في خط مستقيم هو خط سير السفينة الأخرى ( الهدف ) وسرعتها الحقيقيتين .

ج –  السفينة الراصدة ( سفينتنا) والسفينة الأخرى ( الهدف ) متحركتان .

يظهر على الشاشة نقطة مضيئة ( الصدى المرتد عن الهدف ) وهي تتحرك في خط مستقيم يعرف باسم المسار الظاهري للهدف ( APPARENTPATH ) وهو محصلة كل من الحركتين السابقتين أي هو محصلة كل من عكس خط سير السفينة الراصدة ( سفينتنا )وسرعتها وخط سير وسرعة السفينة الأخرى ( الهدف ) الحقيقيتين .

اظهر المزيد

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

زر الذهاب إلى الأعلى