Локатор как техническое устройство¶

Локатор — обобщающее название технического устройства или системы, предназначенной для обнаружения объектов, определения их местоположения, расстояния до них, направления движения или иных параметров с помощью излучения и приёма сигналов различной физической природы. В зависимости от используемого принципа различают радиолокаторы, гидролокаторы, лазерные, звуковые, магнитные и сейсмические локаторы. Локация как метод основана на зондировании пространства сигналом и анализе отражённой или переизлучённой волны.

¶Принцип действия

Большинство локаторов работают по единой схеме: передатчик излучает зондирующий сигнал, который распространяется в среде, встречает объект (цель), частично отражается от него и возвращается к приёмнику. По времени задержки отражённого сигнала вычисляется расстояние:

R = c·t/2,

где c — скорость распространения волны в среде, t — время прохождения сигнала до цели и обратно. Направление определяется по ориентации антенны или по разности фаз сигналов, принятых несколькими приёмниками. Скорость цели вычисляется по эффекту Доплера — изменению частоты отражённого сигнала при движении объекта.

Активные локаторы сами излучают сигнал, пассивные лишь принимают излучение или собственное тепловое поле объекта. Отдельную группу образуют системы с активным ответом, когда на объекте установлен ответчик (транспондер), посылающий кодированный сигнал.

¶История

Основы радиолокации заложены в конце XIX — начале XX века после опытов Генриха Герца и Александра Попова по отражению радиоволн. В 1904 году немецкий инженер Кристиан Хюльсмайер получил патент на устройство обнаружения кораблей с помощью радиоволн. Практическое развитие радиолокация получила в 1930-е годы: в Великобритании, США, Германии и СССР создавались станции обнаружения самолётов. Роберт Уотсон-Уотт в 1935 году продемонстрировал первую работоспособную радиолокационную станцию.

В СССР работы вёл Научно-исследовательский институт радиолокации; в годы Великой Отечественной войны радиолокаторы применялись для противовоздушной обороны. Гидролокация развивалась параллельно — с начала XX века для обнаружения подводных лодок и измерения глубин (эхолоты). Лазерные локаторы (лидары) появились после изобретения лазера в 1960 году.

¶Классификация

По назначению выделяют военные, навигационные, метеорологические, геодезические и научные локаторы. По дальности — ближнего, среднего и дальнего действия.

¶Устройство радиолокатора

Типовой радиолокатор включает антенну (часто параболическую или фазированную решётку), передатчик, приёмник, устройство обработки сигналов и индикатор. Импульсные станции излучают короткие импульсы и «слушают» паузы; непрерывные станции излучают постоянно и измеряют параметры отражённого сигнала. Фазированные антенные решётки позволяют электронно управлять лучом без механического поворота.

¶Применение

Локаторы применяются в управлении воздушным движением, навигации судов и самолётов, метеорологии (обнаружение осадков и опасных явлений), картографии, геологоразведке, военном деле (обнаружение целей, наведение), космических исследованиях (радиолокация планет), а также в быту — парктроники автомобилей, охранные датчики движения, устройства для поиска скрытой проводки.

¶Локация в природе

Эхолокация — естественный аналог локатора — используется летучими мышами, дельфинами, китами и некоторыми птицами. Животные излучают ультразвуковые сигналы и по их отражению ориентируются в пространстве и находят добычу. Изучение природной эхолокации способствовало развитию технических гидролокаторов.

¶Развитие и ограничения

Современные локаторы используют цифровую обработку сигналов, синтезирование апертуры (SAR), многочастотные и многопозиционные системы. Ограничения связаны с радиогоризонтом, помехами, радиопоглощающими покрытиями и средствами радиоэлектронной борьбы. Перспективные направления — фазированные решётки с электронным сканированием, интеграция с беспилотными платформами и системами искусственного интеллекта для распознавания целей.

Источники: технические энциклопедии по радиолокации и гидроакустике, публикации по истории радиолокации, справочники по навигационным системам.