ما هو وضع تتبع الرادار النبضي: قياس المسافة بالليزر

الرادار النبضي قادر على تحديد الهدف والحفاظ على البيانات الأساسية مثل المسافة والسمت والارتفاع. غالبًا ما يتم استخدام " وحدة تحديد المدى بالليزر " و"وحدة الليدار" بالتبادل. لكن وحدة تحديد المدى بالليزر توفر طريقة بديلة لقياس المسافة بدقة عالية.

ما هو الرادار النبضي

يعد وضع تتبع الرادار النبضي وظيفة أساسية في أنظمة الرادار التي تهدف إلى مراقبة وتوقع موقع الهدف بشكل مستمر بعد اكتشافه. من خلال اعتماد هذا الوضع، يمكن للرادار تحديد الهدف والحفاظ على البيانات الأساسية مثل المدى والسمت والارتفاع. يتيح هذا التتبع الدقيق ويعزز قدرة الرادار على توقع حركة الهدف، مما يضمن دقة أكبر في التطبيقات المدنية والعسكرية.

الفرق بين الرادار النبضي ورادار دوبلر النبضي

الرادار النبضي ورادار دوبلر النبضي على الرغم من أن كلاهما مصمم لاكتشاف وتتبع الأجسام، إلا أن وظائفهما وتطبيقاتهما مختلفة جدًا. يعد الرادار النبضي أحد أقدم تقنيات الرادار ويستخدم بشكل أساسي لقياس المسافة إلى الهدف.

ومع ذلك، في البيئات الأكثر تعقيدًا وازدحامًا، مثل المناطق الحضرية أو ساحات المعارك، يصبح من الصعب التمييز بين الأهداف المتحركة والأجسام الثابتة. وهنا تبرز أهمية رادار دوبلر النبضي بسبب قدرته على قياس سرعة الهدف وتصفية الضوضاء الخلفية بشكل فعال.

ميزة	رادار النبض	رادار دوبلر النبضي
الوظيفة الأساسية	يقيس المسافة إلى الهدف	يقيس كل من المسافة وسرعة الهدف
مبدأ	يرسل نبضات قصيرة ويقيس التأخير الزمني للصدى لحساب مسافة الهدف	يستخدم تأثير دوبلر لتحليل التحولات الترددية في الأصداء لتحديد سرعة الهدف
قياس السرعة	لا يمكن قياس سرعة الهدف	يمكن قياس السرعة الشعاعية للهدف بدقة
مقاومة التداخل	عرضة للتداخل من الفوضى الأرضية أو العوائق الثابتة	يميز بشكل فعال الأهداف المتحركة عن الخلفيات الثابتة، مع مقاومة أقوى للتداخل
معالجة الإشارات	بسيطة نسبيًا، وتركز على تأخير وقت الصدى	معقد، يتضمن تحليل التردد لاكتشاف السرعة وتصفية الفوضى الثابتة
سيناريوهات التطبيق	مناسب للكشف عن الأهداف الأساسية، مثل تحديد المدى	تُستخدم عادةً في المراقبة الجوية، ورادار الطقس، والسيناريوهات التي تتطلب التمييز بين الأهداف المتحركة
تعقيد النظام	أسهل في التصميم والتنفيذ	يتطلب معالجة إشارة أكثر تقدمًا وتكلفة أجهزة أعلى

بالإضافة إلى المدى، يوفر رادار دوبلر النبضي معلومات دقيقة حول سرعة الهدف.

في حين أن كلا النوعين من أنظمة الرادار يستخدمان إشارات نبضية لقياس المسافة، فإن رادار دوبلر النبضي يستخدم أيضًا تحليل التردد لقياس سرعة الهدف، مما يجعل قدرته على تتبع الأهداف المتحركة في البيئات المزدحمة أكثر تقدمًا.

كيف يعمل وضع تتبع الرادار النبضي

بعد اكتشاف هدف ما، يستمر الرادار عادةً في "اكتشاف" الهدف ضمن منطقة تغطية الرادار، باستخدام المعلومات المكتشفة للحصول على موقع هدف أكثر دقة والقدرة على التنبؤ بموقع الهدف، وكل هذه العمليات تسمى التتبع. في وضع تتبع الرادار النبضي، عندما يلتقط الرادار هدفًا ما، فإنه يتتبع ويحافظ تلقائيًا على البيانات الرئيسية حول الهدف: المدى والسمت والارتفاع.

5 أوضاع تتبع الرادار النبضي

تتبع المدى

يتم عادةً تحقيق تتبع المدى من خلال تقنية تُعرف باسم بوابة المدى. مع زيادة أو نقصان مسافة الهدف، يتم ضبط بوابة المدى تلقائيًا للحفاظ على التتبع المستمر للهدف. مفهوم بوابة المدى هو كما يلي:

عادةً ما تحتوي أصداء الرادار على ضوضاء وإشارات هدف. تستخدم تقنية بوابة المدى بوابتين أساسيتين: "بوابة مبكرة" و"بوابة متأخرة". يتم وضع البوابة المبكرة بالقرب من الحافة الأمامية لصدى الهدف وتكتشف الطاقة من الجزء الأولي من الصدى. على النقيض من ذلك، تقع البوابة المتأخرة بالقرب من الحافة الخلفية لصدى الهدف، وتلتقط الطاقة من الجزء الأخير. من خلال مقارنة الإشارات التي تم اكتشافها بواسطة البوابات المبكرة والمتأخرة، يمكن للنظام ضبط بوابة التتبع لتظل متوافقة مع صدى الهدف، مما يضمن تتبع المدى الدقيق والمستقر.

تتبع الزاوية

في وضع تتبع الرادار، يراقب النظام باستمرار زوايا السمت والارتفاع للهدف. الطريقة المستخدمة بشكل شائع لهذا الغرض هي تقنية التتبع أحادي النبضة . التتبع أحادي النبضة هو الأسلوب المفضل لمعظم الرادارات الحديثة نظرًا لدقته العالية ومتانته ضد الخداع.

تعني "النبضة الأحادية" أن الرادار يمكنه تحديد موقع الهدف باستخدام نبضة واحدة، بدلاً من الاعتماد على سلسلة من الحزم أو المسح المخروطي الكامل. ويؤدي هذا إلى معدل تتبع أعلى وأكثر دقة. ومن المزايا الأخرى أنه من خلال استقبال أصداء الهدف في وقت واحد عبر جميع القنوات الأربع، يمكن للنظام تجاهل أي اختلافات زمنية في الصدى.

كما هو موضح في الرسم التخطيطي، فإن مبدأ التتبع أحادي النبضة يستخدم شعاعين إلى أربعة أشعة متزامنة مرتبة جنبًا إلى جنب ومتراصة في الارتفاع. ومن خلال مقارنة الاختلافات في الطور أو السعة بين هذه الأشعة، يمكن للرادار تحديد زاوية الهدف بدقة وإجراء التتبع في الوقت الفعلي.

مقارنة السعة أحادية النبضة

وفقًا لمعيار IEEE، يحدد رادار النبضة الواحدة لمقارنة السعة الانحراف الزاوي للهدف عن محور الهوائي من خلال مقارنة سعات الإشارات المستقبلة من نفس الهدف في نمطين مختلفين من الشعاع. يمكن أن تكون هذه الأنماط إما زوجًا من الشعاعين على جانبين متقابلين من محور الهوائي أو شعاع فرق متماثل فرديًا بالنسبة للمحور مقترنًا بشعاع مجموع متماثل زوجيًا. تشكل القنوات الأربع الموضحة في الرسم البياني أنماط مجموع وفرق لكل من تتبع السمت والارتفاع.

في رادار أحادي النبضات بمقارنة السعة، يتم إزاحة أربعة أشعة متداخلة قليلاً عن خط رؤية الهوائي. من خلال مقارنة الأصداء من شعاعين في نفس المستوى، يحسب النظام الخطأ الزاوي للهدف. ثم يتم تضخيم إشارة الخطأ هذه لضبط موضع الهوائي، مما يقلل الخطأ بسرعة، غالبًا بنبضة واحدة فقط.

يقوم الرادار بتوليد إشارة الخطأ هذه من خلال الجمع بين صدى الحزم في إشارة "مجموع" و"فرق". عندما يتم محاذاة الهدف مع خط تصويب الهوائي، لا يوجد خطأ زاوي، وتكون إشارة الفرق صفرًا. إذا تحرك الهدف خارج المحور، تزداد إشارة الفرق مع زاوية الخطأ، بينما تساعد إشارة المجموع في اكتشاف الهدف وتعمل كمرجع طور.

مقارنة الطور أحادية النبضة

في مقارنة الطور أحادية النبضة، يتم استخدام هوائيين أو أربعة هوائيات منفصلة لإضاءة هدف بعيد. وعلى عكس مقارنة السعة، حيث تكون الحزم بزاوية، تكون الحزم في مقارنة الطور متوازية.

عندما يكون الهدف على المحور المركزي، تصل الأصداء إلى الهوائيين في نفس الوقت بنفس الطور. إذا كان الهدف خارج المحور، يكون هناك تأخير طور بين الهوائيين. توفر هذه الطريقة دقة أعلى مقارنة بمقارنة السعة ولكنها عادةً ما تكون ذات نسبة إشارة إلى ضوضاء أقل. نظرًا لأن مقارنة الطور تتطلب هوائيات متعددة (أو نظام AESA)، فإنها تضيف تعقيدًا وتكلفة إلى الإعداد.

على الرغم من دقتها العالية، تعمل تقنية مقارنة الطور أحادية النبضات بشكل أفضل عند تتبع هدف واحد. تنخفض دقتها عند وجود أهداف متعددة أو عند تداخل الانعكاسات متعددة المسارات.

حلول تحديد المدى بالليزر الدقيق

يقدم موقعنا الإلكتروني مجموعة شاملة من حلول تحديد المدى المتقدمة القائمة على الليزر، مما يوفر دقة استثنائية لقياس المسافة وتحديد الهدف. وعلى عكس أنظمة الرادار التقليدية التي تعتمد على الموجات الكهرومغناطيسية، تستخدم وحدات تحديد المدى بالليزر المبتكرة لدينا أحدث تكنولوجيا الليزر لتوفير قياسات دقيقة للغاية، وهي مثالية للتطبيقات حيث الدقة أمر بالغ الأهمية.

من تلسكوبات تحديد المدى بالليزر المحمولة الآمنة على العين للعمليات الميدانية إلى مشاهد البحث والتصويب المتكاملة لتحديد الهدف بسرعة، تم تصميم منتجاتنا لتلبية احتياجات متنوعة. تجمع وحدات الليزر الدقيقة 1535 نانومتر من ERDI بين أحدث تقنيات الليزر والبصريات المتقدمة، مما يوفر قياسات دقيقة للمسافة لأجهزة تحديد المدى بالليزر وأنظمة LiDAR. تضمن هذه التقنية متعددة الاستخدامات دقة التصويب والملاحة، مما يزيد من الأداء مع تقليل المخاطر.

وحدات قياس المسافات بالليزر مقابل وحدات الليدار

في حين تعتمد كلتا الوحدتين على تقنية الليزر لقياس المسافة، فإن وحدات تحديد المدى بالليزر مناسبة للتطبيقات التي تتطلب قياسات دقيقة لنقطة واحدة. وعلى النقيض من ذلك، تتميز وحدات تحديد المدى بالليزر (LiDAR) بالتفوق في إنشاء نماذج بيئية ثلاثية الأبعاد، وهي ضرورية لمهام الملاحة والرسم الخرائطي المتقدمة.

الغرض والوظيفة

تُستخدم وحدات قياس المسافات بالليزر في المقام الأول لقياس المسافة بدقة. فهي تصدر نبضات ليزر وتحسب المسافة إلى الهدف بناءً على الوقت الذي يستغرقه الضوء للعودة. وتُستخدم عادةً في التطبيقات الصناعية والروبوتات والمسح وأدوات قياس المسافة المحمولة باليد.

تستخدم وحدات LiDAR مبادئ مماثلة ولكنها أكثر تعقيدًا. فهي تنشئ خرائط ثلاثية الأبعاد مفصلة للبيئة المحيطة من خلال مسح نقاط متعددة، مما يجعلها مثالية للسيارات ذاتية القيادة ورسم الخرائط البيئية وأنظمة الملاحة المتقدمة.

التعقيد والإخراج

توفر وحدات قياس المسافات بالليزر قراءات بسيطة ودقيقة للمسافات إلى نقاط مستهدفة محددة. البيانات بسيطة وعادةً ما توفر قياس المسافة فقط، وهو مناسب للتطبيقات التي تتطلب تقييم المسافة من نقطة واحدة.

تتمكن وحدات LiDAR من إنشاء سحابة نقاط ثلاثية الأبعاد شاملة لمنطقة ما، كما أن أنظمة LiDAR أكثر تعقيدًا ويمكنها رسم خريطة للبيئة بأكملها. يسمح هذا التطور بتطبيقات متقدمة مثل اكتشاف العوائق ونمذجة التضاريس وتحديد الكائنات بالتفصيل.

التطبيقات

غالبًا ما تُستخدم وحدات تحديد المدى بالليزر في السيناريوهات التي تتطلب قياس مسافة نقطة واحدة أو ثابتة، مثل البناء والتصنيع والروبوتات، لمهام مثل اكتشاف الكائنات وتحديد المدى.

تُعد وحدات LiDAR ضرورية للتطبيقات التي تتطلب الإدراك المكاني ورسم الخرائط، مثل السيارات ذاتية القيادة، والطائرات بدون طيار لمسح التضاريس، ومشاريع البنية التحتية للمدن الذكية.

التكلفة ومتطلبات النظام

تعتبر وحدات تحديد المدى بالليزر عادةً أكثر فعالية من حيث التكلفة وأسهل في التكامل مع النظام، مما يجعلها خيارًا شائعًا للمشاريع أو التطبيقات الحساسة للميزانية والتي لا تتطلب رسم خرائط بيئية مكثفة.

عادةً ما تكون وحدات LiDAR أكثر تكلفةً بسبب التكنولوجيا المتقدمة المستخدمة. كما تتطلب أنظمة LiDAR قوة معالجة أكبر للتعامل مع كميات كبيرة من البيانات الناتجة.