RADARY A SKYSCANNER

 

 

Poznámka o tom, aké boli a kam smerujú meteorologické radary

 

V zásade môžu byť meteorologické radary rozdelené do nasledujúcich skupín :

 

    a) Tradičné „veľké“ meteorologické radary
    b) Mobilné „malé“ meteorologické radary, niekedy nazývané „baby“ radary
    c) Malé meteorologické radary - portable - meteorologické radarové zrážkomery

 

a) Tradičné „veľké“ meteorologické radary

 

Na konci päťdesiatych a na začiatku šesťdesiatych rokov dvadsiateho storočia sa začalo s vývojom a výrobou meteorologických radarov. Meranie na nich prebiehalo manuálne - obsluhou radaru. Z najznámejších výrobcov tej doby treba spomenúť najmä :

 

Elektromaš ( ZSSR ) 

 MRL-1, MRL-2

EEC ( USA )

AN-TPQ-11,WSR-57

Mitsubishi ( Japonsko )

RC-32-B

Plessey ( Veľká Británia )

 Plessey

Selenia ( Taliansko )

Selenia

Gematronik ( Nemecko )

METEOR

 

V tomto období sa používali ako pracovné frekvencie najmä pásma X a S.

 

Koniec sedemdesiatych a osemdesiate roky dvadsiateho storočia sa vyznačovali najmä rozvojom automatizácie dovtedy manuálnych meraní. Umožnil to najmä rozvoj minipočítačov typu PDP 11/34 s operačným systémom RSX11, ktorý umožňoval spracovanie dát v reálnom čase. V tomto období sa vykryštalizovali na svetovom trhu najsilnejší hráči :

 

Elektromaš ( ZSSR ) MRL-4, MRL-5, MRL-6 ( v rámci RVHP )
EEC ( USA )  DWSR-88
Gematronik ( Nemecko ) METEOR-360

 

Na konci osemdesiatych rokov sa začalo vo veľkom využívať pásmo C, čo súviselo aj so zavádzaním využívania tzv. dopplerovho módu.

 

Koncom deväťdesiatych rokov a začiatkom dvadsiateho prvého storočia prišlo v súvislosti s rapíd-nym nárastom schopností počítačovej techniky aj k najväčším zmenám v oblasti radarovej meteo-rológie, najmä čo sa týka grafických interfejsov a schopnosti spracovania obrovského množstva dát. V radarovej technike pribudli polarimetre ( meranie polarizácie signálu ) priamo v prevádzke.

 

EEC ( USA ) DWSR-2501, -5001, -8501
Gematronik ( Nemecko )  METEOR-600C, -1600C

 

Spoločným menovateľom pre všetky meteorologické radary spomenutého obdobia je veľký rozmer a hmotnosť, vysoký príkon a vysoká cena a samozrejme vysoká efektívnosť merania. Majú antény s priemerom od 3 do 4.5 m, výnimočne 6 až 8 m a výkon detekčného impulzu rádovo od 300 do 800 kW. Pracujú v pásmach C a S.

 

Hoci sa obmedzila nutnosť ľudskej práce v prevádzke, zostala náročnosť na technickú údržbu a nevyhnutnosť budovania primeraných stavieb pre radary, energetická náročnosť a elektromagnetické znečistenie.


b) Mobilné „malé“ meteorologické radary, niekedy nazývané „baby“ radary

 

V priebehu deväťdesiatych rokov a začiatkom dvadsiateho prvého storočia sa začali vyrábať, v podstatne menšej miere voči veľkým radarom, menšie radary. Sú to prevažne technológie veľkých radarov umiestnené na ľahké nákladné autá, alebo na prívesy zapriahnuté za terénne autá.

 

Význačnými predstaviteľmi tejto výroby sú :

 

Gematronik ( Nemecko ) METEOR-50DX
EEC ( USA )  Mobile Radar System

 

Uvedené meteorologické radary obsahujú tzv. dopplerov mód, výkon impulzu je na úrovni desiatok kW. Antény mávajú priemer okolo 2 m. Príkon je znížený vďaka „technologickému odľahčeniu“. Začína sa opäť objavovať pracovná frekvencia v pásme X.

 

c) Malé meteorologické radary - portable - meteorologické radarové zrážkomery

 

V priebehu prvej dekády dvadsiateho prvého storočia sa začali vyrábať skutočne malé radary. Najvýstižnejší názov mu dala spoločnosť Selex Systems Integration - Gematronik GmbH - Rainscanner, ktorý je chránený označením ®. Je to smer meteorologických radarov, ktorý je určený na detekciu zrážok.

 

Anténny systém je bez možnosti zmeny elevačného uhla ( resp. málo elevačných krokov : 3 až 5 ) a anténne zrkadlo býva typu Open Array Antenna, používaná pri lodných prehľadových radaroch (taká palica ). Alebo sa používa plochá štrbinová anténa Slot Antena ( taká rohožka ). Antény majú šírku lúča pri polovičnej úrovni vyžarovaného výkonu dosť značnú; „palica“ v0.9°/h20° a „rohožka“ od 5° do 2° v závislosti od vlnovej dĺžky a rozmeru antény. Radary, ktoré používajú Slot Anteny, majú škálu merania v elevačnom smere od -2° do +60°.

 

Malé radary majú prevažne pracovnú frekvenciu v pásme X, čo je najvhodnejšie na sledovanie zrážok. Výkony sa pohybujú rádovo vo watoch až jednotkách kW.

 

Typickými predstaviteľmi v tomto segmente meteorologických radarov sú :

 

SELEX Sistemi Integrati - Gematronik GmbH ( Nemecko ) Rainscanner
DHI - Dansk Hydraulisk Institut ( Dánsko )  LAWR
EEC - Enterprise Electronics Corporation MiniMax 100C
EWR - Ellason Weather Radar Systems E600, E700XD, E700DP
ADC - Advanced Designs Corporation ADC DOPRAD
OOO Kontur-NIIRS  Kontur-Meteo-01

 

Trocha voľného, nevedeckého rozprávania o tom, ako a čo radar „vidí“

 

O radaroch je vo svete dostatok odbornej literatúry a článkov, veľa odkazov na webových stránkach. Napríklad :

 

http://www.radartutorial.eu/01.basics/rb04.en.html alebo http://www.microwaves101.com/encyclopedia/absorbingradar2.cfm#phenomenology

 

Našim zámerom je skôr osloviť ľudí, ktorí nemajú potrebu čítať odborné vysvetlenia, ale ktorí majú záujem poznať princíp „videnia radarom“ len tak na povrchu.

 

1) Spätný rozptyl elektromagnetického žiarenia na časticiach, z ktorých pozostávajú oblačné polia

 

Získavanie informácií o prostredí, ktoré je skúmané „detekčným médiom“, teda pri radare elektromagnetickým žiarením v oblasti mikrovĺn, je založené na získaní signálu, ktorý sa vráti do snímača - prijímača - radaru. Proces, ktorý sa využíva sa nazýva spätný rozptyl.

 

Aký je rozdiel medzi odrazom a spätným rozptylom vyslaného signálu ?
Ak je vlnová dĺžka detekčného žiarenia ( signálu ) voči prekážke, na ktorú dopadá, mnohonásobne menšia, signál sa odráža prevažne do smeru odkiaľ prišiel. Ak však dopadá na prekážku rozmerovo porovnateľnú s jeho vlnovou dĺžkou prichádza k rozptylu. To znamená, že pri interakcii s časticou ( v tomto prípade kvapky vody, kryštáliky ľadu, krúpy, snehové vločky ) je signál rozptyľovaný do rôznych smerov a len malá časť signálu sa vracia naspäť do prijímača.

 

Od čoho závisí veľkosť prijatého spätne rozptýleného signálu ?
Prostredie detekované signálom je komplikované. Častice sú veľmi rôznorodé svojou veľkosťou, štruktúrou a skupenským stavom, tvarom a pohybom v detekovanom objeme. Teda, rovnakú hodnotu signálu získa prijímač z rozličných objemov, ktoré majú rôzne zloženie.

 

Hodnota signálu sa vyjadruje prostredníctvom veličiny Z, ktorá sa nazýva faktor odrazivosti, ak je uvedená v jednotkách cm2/cm3 , alebo koeficient odrazivosti, ak je uvedená v jednotkách mm6/m3. Hodnoty Z sú veľké čísla od veľmi malých - 10-6 až po veľmi veľké - 10+9 , a preto sa v praxi vyjadrujú v 10logZ v jednotkách dBZ. Za týmito číslami treba cítiť integrálnu hodnotu rozdeľovacej funkcie, ktorou je opísaný stav sledovaného objemu.

 

Rozmer častíc má vplyv na veľkosť veličiny Z až v šiestom ráde priemeru častíc. Kvapalná voda má štyrikrát väčšiu schopnosť vrátiť signál ako tuhá voda - kryštály. Ak je tuhá častica potiahnutá vrstvou vody, teda je veľká kvôli skupenstvu ( krúpa ), ale navonok kvapalná, rozptyl má úplne iné hodnoty. Veľké hodnoty Z sú prevažne pri konvektívnych oblakoch ( vertikálne mohutných ), malé zasa pri vrstevnatých oblakoch ( horizontálne mohutných ).

 

Kvalitatívnu zložku veličiny Z vyjadruje komplexný index lomu, ktorý ma vplyv na samotný rozptyl a absorbciu signálu. Absorbcia a rozptyl sú veličiny, ktoré majú vplyv na útlm signálu aj po ceste k cieľu aj po ceste späť k prijímaču. Okrem strát hodnoty vyslaného signálu v prostredí atmosféry majú vplyv na prijatú hodnotu technické prostriedky snímania ( prijímač a anténa ) a samotná filozofia merania.

 

Filozofia merania, teda zostavenie experimentálneho zariadenia ( radaru ) a spôsob spracovania, odlišuje skySCANner od ostatných meracích zariadení, meteorologických radarov.

 

2) Útlm elektromagnetického žiarenia v atmosfére a časticiach

 

Útlm a spätný rozptyl sú nerozluční kamaráti, ktorí jeden bez druhého nemôžu existovať a neustále súperia. Spája ich vlnová dĺžka ( resp. pracovná alebo nosná frekvencia ).

 

Ak vlnová dĺžka narastá ( smerom k pásmu C a S, teda 5 až 10 cm ), zmenšuje sa útlm, ale zároveň klesá možnosť vrátenia sa signálu - zmenšuje sa hodnota spätného rozptylu, a naopak, pri kratších vlnových dĺžkach ( smerom k pásmu X a K, teda 3 až 0.5 cm ) sa zvyšuje hodnota spätného rozptylu a zvyšuje sa útlm. Preto treba zvoliť najprv cieľ - čo je úlohou merania, čo sa bude merať a v akom okruhu a aké sú reálne technické možnosti.

 

Útlm v daždi a v hmle je pre S-pásmo malý, pre X-pásmo väčší, ale naopak spätný rozptyl bude pre X-pásmo väčší, vráti sa viac informácií, len z menšej vzdialenosti. Napríklad pri sledovaní konvektívneho oblaku s význačným jadrom ( búrka spojená s vypadávaním krúp ), kde hodnoty nadobúdajú veľkosti viac ako 45 dBZ, v S-pásme bude možné zachytiť jadro aj s jeho od radaru odvrátenou časťou, ale okolité časti jadra nebudú zmerané, nevráti sa signál. V pásme-X sa signál utlmí na jadre, nebude možné zmerať odvrátenú časť, ale ostatné časti oblaku okolo jadra budú zmerané.

 

Vlnová dĺžka teda určuje, čo bude možné skenovaním zmerať.

 

3) Geometrické vplyvy na merania

 

Interakciou elektromagnetického žiarenia s atmosférickými plynmi a časticami tvoriacimi oblačné polia prichádza k refrakcii - lomu dráhy, po ktorej sa šíri vyslaný signál ( zmena geometrie dráhy ). Vo vzdialenosti 160 km je rozdiel medzi dráhou signálu vo vákuu a v atmosfére niekoľko sto metrov, samozrejme v závislosti od elevačného uhla, pod ktorým bol signál vyslaný. Stav atmosféry sa neustále mení a pri výpočtoch opráv dráhy signálu sa pri skySCANnere používajú dáta namerané aerologickými sondami. Z údajov z okolitých staníc ( približne zvykne byť okolo radaru 15 staníc ) sú spracovávané v pravidelných termínoch aerologické dáta do priestorového obrazu okolitej atmosféry a následne sa vypočítavajú opravy dráhy lúča, čo má vplyv na výškové umiestnenie nameranej hodnoty do dátovej štruktúry.

 

Neodmysliteľným vplyvom je zaokrúhlenosť zemegule. Vo vzdialenosti 160 km ( pri uvažovaní dráhy signálu vo vákuu, teda bez refrakcie ), pri elevačnom uhle 0° a počiatku dráhy na povrchu Zeme, je dráha lúča na vo výške 2 000 m nad povrchom. Vplyv geometrie Zeme je pri skySCANnere riešený priraďovaním do Albersovej ekvivalentnej kónickej projekcie ( AEAC - Albers Equal Area Conic ) , ktorá je pre prácu s nebodovými ( objemovými ) dátami najprijateľnešia.

 

Zohľadňovanie uvedených vplyvov na meranie je nevyhnutné kvôli správnemu priradeniu meraných dát do Priestorovej Matice Odrazivostí ( PMO ), ktorá predstavuje realite najpodobnejší zmenšený obraz priestorového rozloženia oblačných polí a balastných informácií v obzore skySCANneru.

 

4) Balastné informácie

 

Prijímač každého radaru prijíma všetky signály zo skenovaného priestoru a zo svojich vlastných zdrojov. Človek so skúsenosťami prevažne vie pohľadom na obrazovku vyhodnotiť, ktorý signál do ktorej kategórie má zaradiť. Pri obrovskom množstve dát a rýchlosti poskytovania informácií je to samozrejme nemožné.

 

V dátovej mäteži sú hodnoty Z :
    - od pozemných cieľov, lietadiel, cestných komunikácií, energetických vedení, vodných plôch
    - od elektronických šumov, dátových signálov
    - od nehomogenít v atmosfére, inverzií, tropopauzy

 

Nevyhnutným procesom pre následné spracovanie dát je spoľahlivo eliminovať balastné informácie. Na to je v skySCANnere implementovaný algoritmus rozpoznávania balastných signálov od oblačných polí.

 

Záverečným procesom prvotného spracovania je priradenie dát v pixloch do kontinuálnych pries-torových objektov - Radarových Meteorologických Objektov - ktoré sú dátovým obrazom reality / oblakov v radarovom obzore, s ktorými sa narába v procese analyzovania a prognózovania dát.

 

5) Fyzikálne a technické obmedzenia merania oblačných polí v sledovanom obzore

 

Človek mieni - príroda nedovolí

 

Prvý spor medzi človečím analógovým pohľadom na svet a prírodou nastal pri prvej digitalizácii v známej histórii, nevediac o tom, že ide o digitalizáciu, pri prvej fotografii. Obraz bol strapatý, neostrý, zrnitý ... Zrnká tvoriace emulziu boli prvé pixle - každý zrnkopixel dostal svoju jednu farbu/šeď a šmitec. Optika fotoaparátu mala optické chyby.

 

Nič sa dodnes nezmenilo, len sa zmenšili zrnkopixle a optika skomplikovala, aby zabojovala proti javom ako sú difrakcia, disperzia, refrakcia, reflexy, ... príroda si robí so svetlom naďalej čo chce a zrnkopixle sú stále zhlukom mnohých molekúl ...

 

Rovnaký problém je aj pri meraniach ľubovoľným zariadením, ktoré využíva ako prostredníka elektromagnetické žiarenie, čo je aj svetlo.

 

Vlnová dĺžka má vplyv na difrakciu/ohyb vyžarovaného signálu, čo sa zvykne nazývať „šírka smerového diagramu pri polovičnej hodnote výkonu vyžiareného impulzu“, ( angl. half power points ), zjednodušene ( ale nepresne ) - šírka lúča.

 

Čím je snímaný ( fotografovaný ) cieľ ďalej, tým bude snímka cieľa rozmazanejšia a nepresnejšia. Ideálne by bolo, keby lúč z antény ( optiky ) bol rovnako tenký na konci dráhy ako bol na začiatku dráhy. Na konci dráhy ( napr. 160 km ) má lúč/signál vypustený z antény o priemere 56 cm 19589-krát väčší priemer. Ak má anténa priemer 3 m, tak v tej istej vzdialenosti má lúč/signál priemer len 679-krát väčší.

 

Pri fotoaparáte bude každá farba reagovať na optiku inak, každá farba má inú vlnovú dĺžku, teda sa prejaví disperzia, rozklad farieb. Taký proces prebieha aj pri radaroch. Rôzne vlnové dĺžky ( pracovné frekvencie ) majú rôzne dráhy lúča. Pri skySCANneri sa požíva vlnová dĺžka 3.2 cm ( 9.345 GHz ). Ak by sa použila vlnová dĺžka 5.6 cm ( 5.35 GHz ) pri rovnakom rozmere antény, tak spomínaný priemer lúča po prejdení dráhy 160 km by bol 1.75-krát väčší ako pri vlnovej dĺžke 3.2 cm, a teda by mal 34285-krát väčší priemer.

 

Z toho vyplýva : Čo najväčšia anténa a čo najmenšia vlnová dĺžka !

 

Cieľom však bolo vyvinúť radar - skySCANner - s limitovanými rozmermi a hmotnosťou :
Φ 726 mm, výška 950 mm a hmotnosť 60 kg.

 

Anténa musí byť malá, tak musí byť malá aj vlnová dĺžka. Vzhľadom na útlm a spätný rozptyl je nevhodné posunúť vlnovú dĺžku do K-pásma ( okolo 1 cm ), čo je vhodné na sledovanie oblakov s malými kvapkami ( stratus, hmly ). Musí to byť univerzál, teda vzhľadom na dostatočný výkon a dostupnosť to je X-pásmo a 3.2 cm.
Nízky výkon detekčného impulzu je nevýhodou z hľadiska útlmu v detekovanom prostredí. Avšak, treba hľadieť na :
    - elektromagnetické znečistenie,
    - konflikt s inými zdrojmi žiarenia s blízkou pracovnou frekvenciou a
    - hygienické predpisy, teda ohľaduplnosť voči faune.

 

Dôležitými parametrami antény sú zisk a smerovosť, resp. rozloženie vysielaného signálu. Pri priemere antény 56 cm zabezpečí lepšie parametre plochá štrbinová anténa ( slotted planar array anntena ) než parabolická. Lepšia smerovosť a väčší odstup prvého vedľajšieho maxima.

 

Fotoaparát je pasívny snímač. Radar skySCANner je aktívny snímač, vysiela ohmatávací impulz a spätným rozptylom sa dostane signál naspäť do prijímača. Prirovnáme to k fotoblesku.

 

Vysielač, ktorý je súčasťou radaru, pracuje v impulznom režime a má impulzný výkon 6.8 kW. S narastajúcou vzdialenosťou hustota výkonu klesá, menej svetla. Zo závislosti hustoty výkonu od vzdialenosti od zdroja impulzu vyplýva, že pokles hustoty výkonu vo vzdialenosti do 160 km je približne sedem rádov ( 10 miliónov krát ). Takže najslabší vrátený signál je približne o štrnásť rádov slabší od vyslaného signálu. Okrem toho hustotu signálu ovplyvňuje útlm v atmosfére, oblakoch a zrážkach.

 

Vyvážiť je to možné citlivým prijímačom ( citlivý fotomateriál ) a kvalitnou optikou ( anténa ).

 

Nízky výkon skySCANneru veľmi dobre spĺňa hygienické predpisy platné v EU. Podľa certifikačných meraní dávka žiarenia v priamej osi dovoľuje človeku zdržiavať sa vo vzdialenosti do 4.4 m od radaru v osi antény a 3 m pod anténou bez ohrozenia zdravia.

 

Na merania skySCANnerom sú vybrané tri dosahy. Najväčší prehľadový dosah 160 km, ktorý zabezpečí sledovanie výraznejších oblačných systémov, najmä konvektívnych buniek, poskytne informácie vhodné ako signál na prepnutie na menšie dosahy. Menšie dosahy 40 a 80 km sú vhodné pre detailné sledovanie intenzít zrážok a ich úhrnov.

 

Doby príjmu impulzu ( otvorenie uzávierky fotoaparátu ), určujú dosah merania. Rýchlosť elektromagnetického signálu v atmosfére je približne 298 895 771 m/s a signál musí byť zosnímaný z najvzdialenejšieho bodu, a teda prijímač musí príslušnú dobu snímať vracajúce sa - rozptýlené - fotóny. Rádovo sú to mikrosekundy ( μs ).

 

Opakovacia frekvencia impulzov ( Pulse Repetition Frequency - PRF ) je počet impulzov vygenerovaných vysielačom ( magnetrónom alebo klystrónom ) za sekundu. Recipročnou hodnotou k PRF je opakovací interval ( perióda ) impulzov ( Puls Repetition Interval - PRI ), teda čas medzi vygenerovaním následných impulzov.

 

PRF úzko súvisí s dosahom radaru, pretože v čase medzi impulzami je aj čas príjmu signálu. Ak sa predlžuje trvanie/dĺžka detekčného impulzu, je potrebné dlhšie vysielanie generátora, a aby nebolo obmedzované trvanie príjmu signálu, musí sa znížiť PRF, teda počet vystrelených impulzov za sekundu. Musí sa spomaliť rýchlosť otáčania antény. Čas na meranie narastá, alebo sa zbierajú dáta tak, že radar nepokryje celý meraný objem. Vznikajú „diery“ v meraní.

 

Jednota a boj protikladov - vytváranie bratstva Analógu a Digitálu

 

Ukázali sme si nevôľu prírody pri jej skúmaní človečími výmyslami : útlm, ohyb, zakrivenie, ...

 

No a teraz si ukážeme ako tieto výmysly ničia aj to, čo nám príroda dovolí. Prichádzame do miesta, kde sa človek snaží spojiť skutočnosť ( Analóg ) s informačnou nenažranosťou ( Digitál ).

 

Po všetkých spomenutých chybách sa nakoniec nenávratne pokazí, čo sa pracne nazbieralo.

 

Zoberte si štvorčekový papier. Zoberte si fotografiu a prekreslite ju farbuškami do štvorčekov. Hodina uplynula ! Máte ? Procesor je rýchlejší, už to má dávno za sebou, ale vyrobil úplne rovnakú machuľu ako Vy.

 

Ak by ste chceli zlepšiť výsledok, zoberiete si milimetrový papier, ale dlhšie to trvá, a máte krajšiu machuľu, ale machuľu ... narysujte si už rovno desatino-milimetrák ... že to dlho trvá ? Áno - trvá to dlhšie, ále to lepšie vyzerá ! Nájdite si optimum : čas a kvalita, čo chcete dosiahnuť, čo Vám postačuje.

 

Nepriamo sme si zadefinovali digitalizáciu - Digitála, teda mieru znetvorenia skutočnosti, Analógu. Zároveň sme povedali o rozlišovacej v schopnosti v priestore ( štvorčekáč až desatinomilimetrák ) a o rozlišovacej schopnosti prijatých hodnôt ( farbušky - kto má 16 farieb, tak je v roku 1989, a kto má 16 777 216 tak je teraz, a kto má 4 294 967 296 tak je potom ).

 

Rozlišovacia schopnosť v radiálnom smere ( od zdroja k cieľu ) je minimálna vzdialenosť dvoch cieľov s rovnakými uhlovými súradnicami, pri ktorej je možné získať dva rozdielne signály. Ich vzdialenosť sa definuje trvaním detekčného pulzu τ [ μs ].

 

Ak pri vyfarbovaní nájdete na fotografii dva predmety blízko seba, môžete sa rozhodnúť :
štvorček medzi nimi vyfarbím inou farbou a digitalizovaný obraz roztiahnem
štvorček medzi nimi vynechám a oba predmety sa spoja

 

Nie je to presné prirovnanie, ale nakoniec to tak skončí, že nezistíte, či ide o jeden, alebo dva rôzne signály.

 

Rozlišovacia schopnosť v tangenciálnom smere je minimálna uhlová vzdialenosť s rovnakými radiálnymi súradnicami, v azimutálnom aj elevačnom smere, kedy je ešte možnosť rozlíšiť oba signály.

 

Pri meraní sa signály prevažne spájajú vďaka nedokonalostiam meracieho zariadenia po stránke mechanickej aj elektronickej. Navyše k spojeniu signálov prispieva aj radiálne a tangenciálne priemerovanie a ukladanie do kartografického systému.

 

To priemerovanie sa Vám stalo, keď ste zitili, že sa Vám dve vedľajšie farby nehodili k sebe a tak ste to rozmazali prstom, sfľakatili ste to.

 

Ako už bolo spomenuté, fotomateriál rozhodne o tom, či sa pixlozrniečko „oplodní“ fotónom, teda, že bude na filme stopa. Pri radare je to prijímač, ktorý rozhodne o tom, či prijatý signál uvidí a zaznamená.

 

Minimálny Detekovateľný Signál ( MDS ) : minimálny prijímaný signál Pmds pre daný prijímač je faktor, ktorý určuje maximálny meteorologický/energetický potenciál radaru. Typická úroveň citlivosti MDS radaru skySCANner je hodnota ~ 3x10-15 W ( -115 dBm).

 

Všetky prijímače sú navrhované pre rôzne citlivosti. Nezvykne sa navrhovať prijímač s väčšou citlivosťou než je nevyhnutná, pretože ju limituje šírka pásma prijímača, ktorá neumožní priechod signálov, ktoré by táto citlivosť umožňovala. Vo všeobecnosti pri spracovaní vyšších úrovní signálov, než na ktorú je citlivosť nastavená, sa zmenší množstvo nepotrebných informácií presahujúcich normálny signál. Zároveň sa zníži možnosť detekcie na úrovni signálu šumov.

 

Namerané dáta sa v skySCAnneri v reálnom čase ukladajú do priestorovej matice, ktorá odpovedá zmenšenému radarovému obzoru podľa dosahu. Pre každý dosah ( 160 , 80 , 40 km ) je zvolený systém rovnakého počtu pixlov v horizontálnej rovine v smere osí x a y, ale rôzneho počtu pixlov vo vertikálnej rovine v smere osi z pre jednotnú výšku radarového obzoru ( 16 km ).

 

S ohľadom na rozlišovaciu schopnosť vychádzajúcu z dĺžky impulzov pre jednotlivé dosahy má skySCANner nasledujúcu štruktúru rozmerov a počtu pixlov v horizontálnych vrstvách a vo vertikálnom smere.

 

800 x 800 x 800 m : 160 km
400 x 400 x 400 m : 80 km
200 x 200 x 200 m : 40 km

 

Prirovnanie k fotografii začína pokrivkávať keď si uvedomíme, že pri snímaní radarom sa akoby s fotoaparátom otáčame a robíme snímky rýchlo za sebou, aby sme urobili kvázi kontinuálnu panoramatickú snímku.

 

Otáčanie musí byť akurátne, ani rýchle, ani pomalé - presne sa musia okraje jednotlivých snímok dotýkať. Pomalé znamená mať prekryté snímky, rýchle znamená mať medzery medzi snímkami. Takže naše stláčanie spúšte ( PRF ) a otáčanie musí byť synchronizované, aby nevznikli medzery.

 

Cieľom je pokryť všetky horizontálne pixle s odpovedajúcim rozmerom. To znamená, že pri rotácii antény v azimutálnom smere musí byť vystrelený taký počet impulzov, aby boli zaplnené všetky horizontálne pixle. Tu je nevyhnutné akceptovať PRF.

 

Namerané údaje sú priraďované do kartografického zobrazenia tak, aby každý radar zaradený do siete umiestňoval údaje na správne miesto v sieti, čím sa zabezpečí, že údaj nameraný z rovnakého miesta susednými radarmi bude v tom istom pixli.

Ďalej >>