كيف يعمل نظام الرادار؟

عناصر الموضوع

1- ما هو الرادار؟

2- أنواع أنظمة الرادار وتطبيقاتها المتنوعة

3- آلية عمل مستشعرات الرادار

4- لماذا يُستخدم الردار؟

5- الرادار في التطبيقات الحديثة

يستخدم الرادار في العديد من المناطق لكنه غير مرئي في ظل الظروف العادية. يستخدم مركز التحكم الجوي الرادار لتتبع مسار الطائرة على الأرض وأثناء الطيران، كما يوجه الطائرة لضمان هبوط سلس وآمن. أما بالنسبة لشرطة المرور. فيستخدم الرادار للكشف عن سرعة السائقين على الطرق السريعة. تستخدمه ناسا لرسم خرائط ثلاثية الأبعاد للأرض والكواكب الأخرى، وتتبع الأقمار الصناعية والحطام الفضائي، والمساعدة في العديد من الوظائف مثل المناورة والالتحام. في المجال العسكري يستخدمه الجيش لتحديد موقع الأعداء وتوجيه القاذفات والصواريخ.

1- ما هو الرادار؟

يستخدم الرادار أو الكاشف الموجات الكهرومغناطيسية للتعرف على المسافة والارتفاع والاتجاه وسرعة الأجسام الثابتة والمتحركة، مثل الطائرات والسفن والمركبات والظروف الجوية وأشكال التضاريس. يصدر من جهاز الإرسال موجات راديو تنعكس بواسطة هدف ويتم التعرف عليه بواسطة جهاز استقبال.

 تكون الموجات التي تعود إلى جهاز الاستقبال ضعيفة لذلك يقوم جهاز الاستقبال بتضخيم هذه الموجات، مما يسهل تمييز الموجات التي يرسلها الكاشف عن الموجات الأخرى، مثل موجات الصوت والضوء.

تستخدم أجهزة الكشف في العديد من المجالات مثل الأرصاد الجوية لمعرفة موعد نزول المطر ومراقبة الطقس. قد تم تسمية الرادار بهذا الاسم اختصارًا للعبارة الانجليزية (RAdio Detection And Ranging)، وهي تعني الكشف عن الأجسام وتحديد مداها بالموجات اللاسلكية. [1]

2- أنواع أنظمة الرادار وتطبيقاتها المتنوعة

رادار دوبلر

ويستخدم رادار دوبلر لقياس سرعة واتجاه جسم ما يتحرك على مسافة من خلال تحليل التغير في تردد الموجة المنعكسة بعد اصطدامها بالهدف. تشير الزيادة أو النقصان في التردد إلى أن الجسم يقترب أو يبتعد عن الرادار. مما يوفر معلومات دقيقة عن سرعته. تُستخدم هذه التقنية على نطاق واسع في تطبيقات الأرصاد الجوية لتتبع حركة السحب وهطول الأمطار، وفي أنظمة مراقبة حركة المرور لمراقبة سرعة المركبات، وفي التطبيقات العسكرية للكشف عن الأجسام المتحركة في البيئات المعقدة.

رادار اختراق الأرض GPR

يرسل الرادار المخترق للأرض موجات كهرومغناطيسية عالية التردد تحت الأرض، والتي ترتد عن الأجسام والهياكل المدفونة وتعود إلى جهاز الاستشعار الذي يقوم بتحليلها لإنتاج صورة دقيقة للطبقات تحت السطح. يمكن للنظام الكشف عن التغيرات في الكثافة والمواد دون الحاجة إلى الحفر أو التدخل المادي، مما يجعله أداة فعالة في الجيولوجيا وعلم الآثار والهندسة المعمارية.

رادار محمول جوًا

يُستخدم الرادار المحمول جوًا في الطيران لضمان الملاحة الآمنة ومراقبة الأحوال الجوية وتقييم التضاريس بدقة. يعتمد النظام على مبدأ الصدى، حيث تنبعث منه إشارة تنعكس عندما تصطدم بالغيوم أو قطرات الماء على الأرض، ثم يتم استقبالها وتحليلها لتوفير معلومات دقيقة للطيارين. يساعد الرادار على التنبؤ بالظروف الجوية الخطرة، مثل العواصف، ويتيح اتخاذ قرارات أسرع لتجنب الخطر، كما يُستخدم أيضًا لإنتاج خرائط طبوغرافية للمساعدة في الطيران في التضاريس الجبلية والمعقدة، كما يؤدي دورًا حاسمًا في تحسين سلامة الطيران.[2]

3- آلية عمل مستشعرات الرادار

يتم إنشاء موجات الراديو المستخدمة في الرادار بواسطة أداة تسمى المغنطرون. تنتقل موجات الراديو بنفس السرعة لكن الموجات أطول بكثير، والترددات أصغر بكثير، وموجات الضوء لها طول موجي يبلغ حوالي 500 نانومتر. في حين أن موجات الراديو المستخدمة في الرادار عادة ما تكون بضعة سنتيمترات إلى 1 متر. ما يقرب من 100 مليون مرة أطول من موجات الضوء.

هذا يعني أن كلا من موجات الضوء والراديو هي جزء من الطيف الكهرومغناطيسي وتتشكل عن طريق تغيير أنماط الطاقة الكهربائية والمغناطيسية المنبعثة.

في الواقع الموجات التي ينتجها المغنطرون هي موجات صغيرة مماثلة لتلك التي تنتجها أفران الميكروويف. ولكن الفرق أكبر بكثير وأقوى بكثير لأن المغنطرون على الرادار يحتاج إلى نقل موجات من الأميال بدلا من بضع بوصات.

يعد جهاز الـDuplexer  أهم عنصر في جهاز الرادار، حيث لا يمكنه أداء كلتا الوظيفتين في وقت واحد لتحل محل وظائف الهوائي بين المرسل أو المستقبل.

يمكن تلخيص المراحل التي يعمل فيها الرادار البسيط على النحو التالي:

• يولد جهاز المغنطرون موجات راديو عالية التردد.
• يقوم جهاز الـ Duplexer على الوجهين بتحويل وظيفة الهوائي (Antenna). أي اختيار وظيفة انتقال المغنطرون من خلال الهوائي.
• يعمل الهوائي (Antenna) كجهاز إرسال ينقل شعاعًا ضيقا من موجات الراديو عبر وسط العمل (الهواء، أو الفضاء في حالة افتراضية).
• تصطدم موجات الراديو بالهدف، ثم تنعكس عنه.
• يلتقط الهوائي الموجات المنعكسة على فترات زمنية بين عمليات الإرسال. وتجدر الإشارة إلى أن نفس الهوائي يعمل كجهاز إرسال وجهاز استقبال. يقوم بالتناوب بإرسال واستقبال موجات الراديو.
• يقوم جهاز الـ Duplexer بتبديل وظيفة الهوائي من خلال وحدة الاستقبال.
• يقوم الكمبيوتر في وحدة الاستقبال بمعالجة الموجة المنعكسة. يتم رسم النتيجة ويتم عرض البيانات على شاشة العرض.
• يظهر الهدف على شاشة الرادار مع أهداف أخرى قريبة.
• يقوم جهاز الاستقبال بتصفية الانعكاسات عديمة الفائدة من الأرض والمباني وما إلى ذلك.وتظهر فقط الأشياء الهامة.[3]

4- لماذا يُستخدم الردار؟

يتم استخدام الرادار عادةً لتحقيق أحد 3 أشياء:

أ- اكتشاف الأجسام: عادة ما يتحرك هذا الجسم مثل الطائرة، ولكن يمكنه أيضا اكتشاف الأجسام الثابتة المدفونة تحت الأرض، ويمكن للرادار التعرف على هذه الأشياء جيدا. على سبيل المثال، لا يتعلق الأمر فقط بتحديد نوع الطائرة واكتشاف وجودها.

ب- تحديد السرعة: مساعدة الشرطة في عملهم للكشف عن المخالفات المرورية.

ج- رسم الخرائط: تفتح المركبات الفضائية والأقمار الصناعية رادارات صناعية لرسم خرائط طبوغرافية مفصلة لأسطح الكواكب والأقمار باستخدام رادارات ذات فتحة اصطناعية.

يتم تحقيق هذه الوظائف الثلاثة من قبل اثنان من التقنيات التي نراها في الحياة اليومية: الصدى Echo وإزاحة دوبلر Doppler shift. من السهل فهم هذين المفهومين فيما يتعلق بالصوت، تسمع أذنيك أصداء وتدرك تأثير دوبلر كل يوم، لكن الرادار يوظفها في مجال موجات الراديو.[4]

5- الرادار في التطبيقات الحديثة

أولًا: السيارات ذاتية القيادة: يتم استخدام الرادار في المركبات الآلية لاكتشاف العوائق وتحديد المسافات والمساعدة في تجنب الحوادث، حيث يعمل الرادار مع الكاميرات وأجهزة الاستشعار الأخرى لتوفير رؤية شاملة حول المركبة.

ثانيًا:الروبوتات: يستخدم الرادار في الروبوتات الصناعية والمتنقلة لتحديد مواقع الأجسام وتجنب الاصطدامات. وهذا يسمح للروبوتات بالعمل والتحرك بأمان في البيئات المعقدة.

ثالثًا:الأمن والمراقبة: يُستخدم الرادار في أنظمة المراقبة للكشف عن الأجسام المتحركة في المناطق الحساسة. ويتم استخدامها في المطارات والموانئ والمنشآت العسكرية.

رابعًا:الهواتف الذكية: تقوم بعض الشركات بتضمين مستشعرات رادار صغيرة في الهواتف الذكية لتطبيقات مثل التحكم بالإيماءات والتعرف على الحركة. هذا يفتح تطبيقات جديدة في مجالات مثل الواقع المعزز والألعاب.[5]

آمل في نهاية المقال عن” كيف يعمل نظام الرادار؟”. أن أكون قد سردت لكم المعلومات بشكل صحيح، وأن تكون المعلومات التي ذكرتها والتفاصيل التي وصفتها قد أضافت القليل إلى معرفتك ومعلوماتك حول هذا الموضوع.

• wikipediaما هو الرادار؟-بتصرف
• my-communicationأنواع أنظمة الرادار وتطبيقاتها المتنوعة-بتصرف
• arageekآلية عمل مستشعرات الرادار-بتصرف
• ibelieveinsciلماذا يُستخدم الردار؟-بتصرف
• aawsatالرادار في التطبيقات الحديثة -بتصرف

مشاركة المقال

وسوم