Sistemas de Radiolocalización y Telemetría

República Bolivariana De Venezuela Ministerio Del Poder Popular Para La Defensa Universidad Nacional Experimental Politécnica De La Fuerza Armada Bolivariana U.N.E.F.A  Ncleo !ucre" !ede #uman$

Sistemas de Radiolocalización y Telemetría

Profesor:

Daniel %$s&uez Integrantes:

Ben'tez( #lairiel)s 3uev evaara( 4o5n 5nrri&ue Morillo( Mar'a P.

#.*+,-./0.012 #.*+,6.// /..-,2 #.*+ ,1.07./6

%*** !emestre( !ecci8n /, *n9enier'a de :elecomunicaciones :elecomunicaciones

#uman$( septiem;re de ,/<7.

Sistema de Radar

La pala;ra =adar proviene del acr8nimo de las pala;ras in9lesas >=adio Detection and =an9in9? @detecci8n ) medici8n de distancias por radio( es un sistema &ue usa ondas electroma9néticas para medir distancias( altitudes( direcciones ) velocidades de o;etos est$ticos o m8viles como aeronaves( ;arcos( ve5'culos motorizados( formaciones meteorol89icas ) el propio terreno. Fue utilizado por las fuerzas aliadas durante la ** 3uerra Mundial para desi9nar diversos e&uipos de detecci8n ) para fiar posiciones. No s8lo indica;an la presencia ) distancia de un o;eto remoto( denominado o;etivo( sino &ue fia;an su posici8n en el espacio( su tamaCo ) su forma( as' como su velocidad ) la direcci8n de desplazamiento.

El principio de funcionamiento del radar( consiste en un sistema electr8nico &ue contiene una antena 9iratoria &ue emite un 5az de ondas electroma9néticas de ultra alta frecuencia @UF ) &ue cuando c5ocan con un o;eto( estas son refleadas ) al captarlas la misma antena del sistema( son procesadas para aparecer en forma de impulsos luminosos en la pantalla del controlador de tr$nsito aéreo. Por consi9uiente  permite detectar o;etos ) determinar la distancia a la &ue se encuentran pro)ectando so;re ellos ondas de radio &ue son refleadas por el o;eto ) &ue al ser reci;idas de nuevo por la antena del radar permiten calcular la distancia a la &ue se encuentra el o;eto( en funci8n del tiempo &ue tard8 en ir ) volver la seCal de radio. A partir de este eco se puede extraer 9ran cantidad de informaci8n. El uso de ondas electroma9néticas permite detectar o;etos m$s all$ del ran9o de otro tipo de emisiones @luz visi;le( sonido( entre otras.

Corte Transversal de Radar (CTR o RCS)

#uando las ondas electroma9néticas interactan so;re un ;lanco son dispersadas en todas las direcciones. La medida del campo electroma9nético dispersado a una distancia determinada se conoce como !ecci8n :ransversal de =adar  @=adar #ross"!ection( a;reviadamente =#!. >La =#! puede definirse como una comparaci8n entre la potencia del campo refleado por un ;lanco &ue se diri9e al radar( con la potencia del campo refleado &ue tendr'a una esfera perfectamente lisa de $rea de < m,? @D'az( ,//7.

Es una medida de cu$n detecta;le es un o;eto mediante radar. Un =#! ma)or  indica &ue un o;eto es m$s f$cil de detectar. El #:= o =#! es( por supuesto un  par$metro fundamental( mu) prioritario durante el diseCo de cual&uier ma&uinaria militar con tecnolo9'a furtiva( no s8lo en aplicaciones relacionadas con aviones ) misiles ;al'sticos( tam;ién 5elic8pteros( ;arcos( entre otros. :odos los arc5ivos so;re el #:= o =#! de la aviaci8n militar actual son informaci8n altamente clasificada( dado su 9ran interés t$ctico. >La =#! es una caracter'stica propia del ;lanco radar ) depende tanto de los par$metros de la onda iluminante( es decir( frecuencia ) direcci8n de incidencia( como de la forma( constituci8n ) materiales del propio  ;lanco? @#asals( <22<.

De forma m$s precisa( el #:= o =#! de un o;eto es el $rea 5ipotética re&uerida  para interceptar la densidad de potencia transmitida al o;eto tal( &ue si la potencia total transmitida fuese re"radiada isotr8picamente @por i9ual en todas direcciones( la densidad de potencia o;servada en el receptor @en el radar coincidir'a con la de dic5o o;eto.

Las unidades para la =#! son m, esto no se refiere necesariamente al tamaCo f'sico de un ;lanco. !i ;ien es cierto &ue 9randes ;lancos tienen una =#! ma)or( no todos los mecanismos de dispersi8n de =#! se relacionan con el tamaCo. %alores t'picos de =#! pueden estar en el intervalo de invisi;le? @&ue incorpora tecnolo9'as para reducir la visi;ilidad al radar tendr$ caracter'sticas diseCadas para tener un ;ao #:= o =#! @como pintura a;sor;ente( superficies suaves( superficies an9uladas de forma &ue eviten reflear las seCales a las torres de radar( al contrario &ue un avi8n comercial &ue tendr$ un #:=G=#! alto @material met$lico sin camuflar( superficies redondeadas &ue 9arantizan reflear  efectivamente al9una seCal a la fuente( 9ran cantidad de ;ultos como los motores ) antenas( entre otros. Una conclusi8n clara de dic5os an$lisis es &ue la detecci8n tard'a o inexistente del avi8n a9resor 5a sido uno de los factores m$s recurrentes en las ;aas aéreas sufridas( se9n informes de los propios pilotos. !er capaz de ver al otro antes de ser  visto es una ventaa enorme. Por eso( una detecta;ilidad ;aa se 5a ido convirtiendo en las ltimas décadas en una caracter'stica mu) desea;le para incrementar las  pro;a;ilidades de éxito de aeronaves destinadas a internarse en entornos aéreos 5ostiles. De;ido a &ue los valores de =#! son din$micos ) en ocasiones mu) ;aos  para expresarlos en m,( una escala de potencia lo9ar'tmica es a menudo m$s usada con el valor de referencia de Href I < m, @Jnott( :ule)( K!5aeffer( ,//1+

La =#! es por lo tanto ) fundamentalmente( una relaci8n entre la densidad de  potencia dispersada respecto a la densidad de potencia incidente. La potencia o intensidad de una onda electroma9nética @EM es proporcional al cuadrado del campo eléctrico o ma9nético( entonces la =#! puede ser expresada as'+

Donde E0  es la fuerza del campo eléctrico de la onda incidente &ue incide so;re el ;lanco ) Es es la fuerza del campo eléctrico de la onda dispersada al radar. La expresi8n asume &ue un ;lanco extrae ener9'a de una onda incidente ) lue9o la irradia uniformemente en todas las direcciones. Aun&ue la 9ran ma)or'a de los  ;lancos no dispersan la ener9'a uniformemente en todas las direcciones( la definici8n asume esto. Esta suposici8n permite calcular la densidad de potencia dispersada so;re una superficie( donde R   es t'picamente tomado como el ran9o &ue existe desde el radar al ;lanco. El proceso de l'mite de la ecuaci8n no siempre es un re&uerimiento a;soluto. En la medici8n ) an$lisis( el transmisor ) el receptor del radar se encuentran 9eneralmente u;icados en campos leanos al o;etivo( ) en esa distancia( el campo dispersado Es decae inversamente con la distancia R . Entonces( el término R  en el numerador de la ecuaci8n( es cancelado por un R   impl'cito en el denominador. #onsecuentemente( la dependencia de la =#! so;re la distancia R   ) la necesidad del l'mite( usualmente desaparece @!olni( ,//. !in em;ar9o( en el desarrollo de éste tra;ao( las distancias transmisor"o;eto ) receptor"o;eto ser$n tenidas en cuenta para o;tener resultados m$s exactos ) u;icaciones aproximadas. Para el caso ;iest$tico as' como para el caso de retro dispersi8n( se entiende &ue la distancia R  se mide desde el  ;lanco 5asta el receptor.

Ti!os de radar

Seg"n el ti!o de #lanco:



=adar primario+ El ;lanco es pasivo ) se limita a reflear la onda incidente. Funciona con independencia del ;lanco( dependiendo solamente de la =#! del mismo.



=adar secundario+ El ;lanco es activo( ;$sicamente los aviones( ) dispone de un transpondedor &ue reci;e la seCal de interro9aci8n del radar ) codifica la respuesta. El radar interro9a al ;lanco( &ue responde( normalmente con una serie de datos @altura del avi8n( etc.. En el caso de ve5'culos militares( se inclu)e el identificador ami9o"enemi9o.

Seg"n la !osición relativa entre transmisor y rece!tor o el n"mero de antenas:



=adar monoest$tico 4P @ump pin9+ :ransmisor ) receptor comparten la misma antena. Una sola antena transmite ) reci;e.



=adar ;iest$tico+ :ransmisor ) receptor est$n f'sicamente separados. Una antena transmite ) otra reci;e( en unos mismos o diferentes emplazamientos.



=adar multiest$tico+ #om;ina la informaci8n reci;ida por varias antenas.

Seg"n el ti!o de se$al %tilizada o la forma de onda:



=adar pulsado o de onda pulsada+ La seCal transmitida es un tren de pulsos  peri8dico( &ue modula en amplitud a la portadora de radiofrecuencia. Es el funcionamiento 5a;itual( se transmite peri8dicamente un pulso( &ue puede estar modulado o no. !i aparecen ecos de pulsos anteriores al ltimo

transmitido( se interpretar$n como pertenecientes a este ltimo( de modo &ue aparecer$n trazas de ;lancos inexistentes. 

=adar de onda continua @#+ El transmisor emite una onda electroma9nética de forma ininterrumpida. El radar de la polic'a suele ser de onda continua ) detecta velocidades 9racias al efecto Doppler.



=adar de onda contina con modulaci8n @#"FM( #"PM+ !e le aCade a la seCal de modulaci8n de fase o frecuencia con o;eto de determinar cu$ndo se transmiti8 la seCal correspondiente a un eco @permite estimar distancias.

Seg"n la resol%ción: 

=adar convencional+ La celda de resoluci8n es ma)or &ue las dimensiones del o;eto.



=adar de alta resoluci8n+ La celda de resoluci8n es menor &ue las dimensiones del o;eto.

Seg"n la finalidad: 

=adar de ;s&ueda+ Explora todo el espacio( o un sector de él( mostrando todos los ;lancos &ue aparecen.



=adar de vi9ilancia+ Exploran continuamente la zona de co;ertura( la exploraci8n puede ser mec$nica( electr8nica o una mezcla de am;as( clasific$ndose en =adares ,D ) =adares -D.

R&'&R PRI&RI 'E *I+I,&-CI& (PSR)

Es un radar destinado al reconocimiento de aeronaves volando en las  proximidades de los aeropuertos ) a lo lar9o de las rutas aéreas( nicamente  proporciona informaci8n de direcci8n ) distancia. !u $rea de ;s&ueda( tam;ién llamado ;arrido de la antena a;arca los -0/ 9rados de azimut ) su antena( 9ira a una

velocidad seleccionada de entre 0 ) <7 =PM.

Estos sistemas tam;ién son capaces de detectar la lluvia en 0 niveles de intensidad( &ue van desde sus formaciones in'ciales 5asta las precipitaciones m$s intensas( proporcion$ndole al controlador de tr$nsito aéreo informaci8n en , niveles+ de previsi8n ) de alarma en un radio de / millas n$uticas en los principales aeropuertos.

R&'&R SEC.-'&RI 'E *I+I,&-CI& (SSR)

Este sistema funciona emitiendo a través de su antena 9iratoria( seCales de radio codificadas en forma repetitiva llamadas interro9aciones. El c8di9o en pantalla &ue acompaCa al ;lanco @aeronave( ) &ue permite identificarla ) conocer su altitud( aparece cuando esta emite una seCal de respuesta al reci;ir la seCal de interro9aci8n &ue 5a enviado el e&uipo en tierra( esta respuesta es emitida por un e&uipo instalado en la aeronave llamado =espondedor o :ranspondedor. En definitiva( la diferencia  ;$sica entre el radar secundario ) el radar primario consiste en &ue el radar  secundario emite respuestas activas( mientras &ue el radar primario simplemente el refleo de la r$fa9a reci;ida.



=adar de se9uimiento+ Usados en aplicaciones militares. Es capaz de se9uir el movimiento de un ;lanco. Por eemplo el radar de 9u'a de misiles. El radar de se9uimiento del terreno( o :F= por sus si9las en in9lés @:errain"Folloin9 =adar( es

una

tecnolo9'a aeroespacial ;asada

en radar &ue

permite

a

una aeronave volar a mu) ;ao nivel manteniendo autom$ticamente una altitud relativamente constante so;re el nivel del terreno. A veces se llama volar a;razando la tierra o a;razando el terreno. :am;ién se puede aplicar el término >vuelo adaptado al perfil del terreno?(

 pero este es m$s comn usarlo en relaci8n a vuelos a ;aa cota de 5elic8pteros militares( &ue normalmente no utilizan radares de se9uimiento el terreno.

Radar control de tr/fico 'o!!ler

Un radar Doppler es a&uel radar &ue usa el efecto Doppler  @Aumento o disminuci8n de la frecuencia de una onda sonora cuando la fuente &ue la produce ) la  persona &ue la capta se alean la una de la otra o se aproximan la una a la otra) en los ecos de retorno de ;lancos para medir su velocidad radial. Para ser m$s espec'fico( la seCal de microonda enviada por el 5az direccional en la antena de radar se reflea 5acia el radar ) se comparan las frecuencias( arri;a o a;ao desde la seCal ori9inal(  permitiendo mediciones directas ) altamente se9uras de componentes de velocidades de ;lancos( en la direcci8n del 5az.

Un radar de control de velocidad es una unidad de radar Doppler   usada para detectar la velocidad de o;etos( especialmente camiones ) autom8viles con el  prop8sito de re9ular el tr$nsito( como tam;ién para velocidades de pelotas en ft;ol( tenis( ;eis;ol( corredores ) otros o;etos m8viles en deportes. Este radar no  proporciona informaci8n so;re la posici8n del o;eto. Emplea el principio del efecto Doppler  aplicado a 5aces de radar   para medir la velocidad de o;etos a los &ue se apunta. Estas pistolas radar pueden ser manuales o montadas en un ve5'culo. La ma)or'a de las pistolas radar operan con luz *= @infrarroa tam;ién usa luz pulsada.

Los radares Doppler se usan en defensa aérea( control del tr$fico aéreo( sondeo de satélites( radar policial de velocidad ) en radiolo9'a.

Radares eteorológicos 'o!!ler

Los radares meteorol89icos son los nicos e&uipos capaces de se9uir )  predecir el comportamiento de eventos meteorol89icos si9nificativos como fuertes tormentas( tornados( 9ranizadas( lluvias( entre otras. Estos eventos se caracterizan por afectar $reas pe&ueCas pero con importantes daCos ) se desarrollan ) evolucionan mu) r$pidamente por lo &ue de;e contarse( para alertar so;re los mismos( con instrumentos de medici8n en tiempo real dentro de $reas relativamente pe&ueCas.

Los

recientes radares

meteorol89icos procesan

velocidades

de precipitaciones por la técnica del radar de impulsos Doppler ( al tope de sus intensidades. Esto es un diferente ) li9eramente tratamiento de los datos Doppler  &ue 5a sido pu;licitado muc5o en EE. UU.( de tal modo &ue el término radar  Doppler es

frecuentemente

usado

e&uivocadamente

por

el

ne8fito

para

si9nificar radar meteorol89ico.

Radar de im!%lsos 'o!!ler

El radar Doppler  pulsado es un sistema de radar  capaz no s8lo de medir el rum;o( distancia ) altitud de un o;eto( sino tam;ién de detectar su velocidad. !u sistema de localizaci8n se ;asa en emitir trenes de pulsos a una frecuencia determinada ) utilizar el efecto Doppler  para determinar la velocidad transversal relativa de los o;etos. Este tipo de radares p resentan am;i9Oedad en la medida de distancias por lo &ue no son mu) tiles para la;ores de localizaci8n.

&!licaciones del sistema de radar

Aun&ue en sus or'9enes fue un instrumento ;élico( 5o) se utiliza ampliamente  para fines pac'ficos( como la nave9aci8n( el control del tr$fico aéreo( la detecci8n de fen8menos meteorol89icos ) el se9uimiento de aeronaves. Dentro de las principales aplicaciones esta+

+eología •

An$lisis de estructuras 9eol89icas @fracturas( fallas( plie9ues ) foliaciones.

•

Litotipos( 9eomorfolo9'a @relieve ) suelos e 5idro9raf'a para investi9aci8n de recursos minerales.

•

Evaluaci8n del potencial de los recursos 5'dricos superficiales ) su;terr$neos.

•

*dentificaci8n de $reas para prospecci8n mineral.

&gric%lt%ra •

Planeamiento ) monitoreo a9r'cola.

•

*dentificaci8n( mapeo ) fiscalizaci8n de cultivos a9r'colas.

•

Determinaci8n relativa de la 5umedad de los suelos.

•

Eficiencia de sistemas de irri9aci8n.

•

#arto9raf'a.

•

Levantamiento planimétrico @escalas <+,/./// a <+7/.///.

•

Levantamiento altimétrico @interferometr'a.

os1%es •

3erencia ) planeamiento de ;os&ues.

•

Determinaci8n de 9randes clases de ;os&ues.

•

*dentificaci8n de la acci8n de determinadas enfermedades.

•

Ela;oraci8n de carto9raf'a referente a deforestaci8n.

•

*dentificaci8n de $reas de corte selectivo.

•

Estimativa de ;iomasa.

2ielo y nieve •

MapeoGclasificaci8n de 5ielo.

•

Monitoreo del des5ielo"inundaciones.

2idrología •

3erencia ) planeamiento de los recursos 5'dricos.

•

Detecci8n de la 5umedad del suelo.

•

*nterpretaci8n de par$metros 5idrol89icos+ transmisividad( direcci8n de fluo(  permea;ilidad( entre otros.

edio &m#iente •

Planeamiento ) monitoreo am;iental.

•

*dentificaci8n( evaluaci8n ) los procesos f'sicos

monitoreo

del

de

recursos

5'dricos

)

de

medio am;iente @intemperismo( erosi8n(

deslizamientos( entre otros. •

*dentificaci8n ) an$lisis de la de9radaci8n causadas por mineralizaciones( deposici8n de residuos( acci8n antr8pica( entre otros.

•

*dentificaci8n( an$lisis ) monitoreo de ries9os am;ientales.

ceanografía •

Monitoreo del estado del mar( corrientes( frentes de viento.

•

Espectro de ondas para modelos numéricos de previsi8n.

•

Mapeo de la topo9raf'a su;marina @condiciones espec'ficas.

•

Poluci8n marina causada por derrames de petroleo.

•

Detecci8n de ;arcos  pesca ile9al.

•

Apo)o para el esta;lecimiento de rutas mar'timas.

.so de la Tierra •

Planeamiento del uso de la tierra.

•

#lasificaci8n de suelos.

•

#lasificaci8n del uso de la tierra.

•

*nventario( monitoreo @detecci8n de cam;ios( planeamiento.

•

Patrones de irri9aci8nGdéficit 5'drico.

•

!alinizaci8n de suelos.

tras &!licaciones •

Militares+ =adares de detecci8n terrestre( radares de misiles autodirectivos( radares de artiller'a( radares de satélites para la o;servaci8n de la :ierra.

•

Aeron$uticas+ #ontrol del tr$fico aéreo( 9u'a de aproximaci8n al aeropuerto( radares de nave9aci8n.

•

Mar'timas+ =adar de nave9aci8n( radar anti"colisi8n.

•

Meteorol89icas+ Detecci8n de precipitaciones @lluvia( nieve( 9ranizo( entre otras.

•

#irculaci8n ) se9uridad en ruta+ #ontrol de velocidad de autom8viles( radares de asistencia de frenado de ur9encia @A##( Adaptive #ruise #ontrol.

•

#ient'ficas+ En satélites para la o;servaci8n de la :ierra( para ver el nivel de los océanos( entre otras.

i#liografía

!istema =adar QDocumento en l'neaR. *nformaci8n 9enerada por+ Direcci8n 3eneral Adunta :écnica. #onsultado el /1 de septiem;re de ,/<7. Disponi;le en+ 5ttp+GG.seneam.9o;.mxGidsGradar.asp

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