レーダーの地平線

レーダーホライズンは、低レベルでのターゲットの検出を不可能にするためにレーダービームが地球の表面から十分に上昇する距離によって定義される航空機検出システムのパフォーマンスの重要な領域です。低高度のパフォーマンス領域に関連付けられており、そのジオメトリは地形、レーダーの高さ、信号処理に依存します。これはレーダーシャドウ 、 クラッターゾーン 、およびクリアゾーンの概念に関連しています 。

空中の物体は、レーダーシャドウゾーンとクラッターゾーンを利用して、地盤航行と呼ばれる手法を使用してレーダーの検出を回避できます。

定義

大気中の屈折を考慮しない場合、レーダーの地平線は、レーダーから地平線までの幾何学的距離Dh {\ displaystyle D_ {h}}になります。地球の半径Re {\ displaystyle R_ {e}}（約6.4・103 km）：

Dh = 2×H×Re + H2 {\ displaystyle D_ {h} = {\ sqrt {2 \ times H \ times R_ {e} + H ^ {2}}}}

HがRe {\ displaystyle R_ {e}}に比べて小さい場合、これは次のように近似できます。

Dh = 2×H×Re {\ displaystyle D_ {h} = {\ sqrt {2 \ times H \ times R_ {e}}}}

この計算では、1マイル（1.6 km）の高度でのレーダーの水平線は89マイル（143 km）です。アンテナの高さが75フィート（23 m）の海上にあるレーダーの水平線は10マイル（16 km）です。ただし、大気の圧力と水蒸気の含有量は高さによって変化するため、レーダービームが使用する経路は密度の変化によって屈折します。標準的な大気では、電磁波は一般的に下向きに曲がるか屈折します。これにより、 シャドウゾーンが減少しますが、距離と高さの測定でエラーが発生します。実際には、Dh {\ displaystyle D_ {h}}を見つけるには、有効な地球の半径Re {\ displaystyle R_ {e}}（その4/3）の代わりに8.5・103 kmの値を使用する必要があります本物。

したがって、方程式は次のようになります。

Dh = 2×H×（4Re3）{\ displaystyle D_ {h} = {\ sqrt {2 \ times H \ times \ left（{\ frac {4R_ {e}} {3}} \ right）}}}

また、同じ例では、1マイル（1.6 km）の高度でのレーダーの水平線は102マイル（164 km）で、75フィート（23 m）のレーダーの水平線は12マイル（19 km）になります。 。

さらに、温度または湿度の逆の傾向を持つ層は、大気ダクトを引き起こし、ビームが下に曲がったり、電波が閉じ込められたりして、それらが垂直に広がることはありません。この現象は、次の2つの状況で発生します。

• 湿度の高い安定した薄い層
• 安定した温度反転

周波数が下がると、ダクトの影響が強くなります。 3 MHz未満では、空気の全体積がレーダーの影を埋めるための導波管として機能し、ダクトゾーン上のレーダーの感度も低下させます。ダクトはシャドーゾーンを塗りつぶし、クラッターゾーンの距離を延長し、計装された範囲を超える低PRFレーダーの反射を作成できます。

制限要因

シャドウゾーン

Dhを超えるオブジェクトは、高さが次の要件を満たす場合にのみ表示されます。

ターゲットの高さ>（ターゲット範囲-2×H×Re）22×Re {\ displaystyle Target \ Height> {\ frac {\ left（Target \ Range-{\ sqrt {2 \ times H \ times Re}} \ right） ^ {2}} {2 \ times Re}}}

この高さ以下のオブジェクトはレーダーの影にあります。

クラッターゾーン

クラッターゾーンは、レーダーエネルギーが空気の最低数千フィートにある場所です。これは、レーダーの水平線の約120％の距離にまで及びます。

これらの仰角では、地面に多数の反射板があります。毎時約15マイルの卓越風がこれらの反射体を動かし、この風が小さな物体を空中にかき混ぜます。この干渉はクラッターと呼ばれます。

クラッターゾーンには、陸上またはその近くで操作する場合の沿岸ゾーンと地形が含まれます。

1o {\ displaystyle 1 ^ {o}}幅のビームは、レーダーパルスが10マイル（16 km）に達するまでに数百万平方フィートの表面を照らします。通常、ターゲットははるかに小さいため、混乱によってマスクされます。クラッター反射は、不要な偽のターゲットを作成する可能性があります。

信号処理のクラッタリダクションの改善を行わないレーダー用アンテナは、通常、コンピューターとユーザーの圧倒的な使用を避けるために地面の近くに向けられていません。

移動ターゲット表示（MTI）は、乱雑さを約35dB減らすことができます。これにより、1,000平方フィート（93 m2）の小さな物体を検出できます。卓越した風と天候はMTIのパフォーマンスを低下させる可能性があり、MTIはブラインド速度を導入します。

パルスドップラーレーダーはクラッターを60dB以上減らすことができ、コンピューターやユーザーに負荷をかけずに1平方フィート（0.093 m2）未満の物体を検出できます。風速より上に速度除去が設定されたパルスドップラー信号処理を使用するシステムには、クラッターゾーンがありません。これは、透明な領域が地面までずっと伸びていることを意味します。

クリアリージョン

クリアリージョンは、低仰角でレーダーの地平線から数キロメートル先に始まるゾーンです。

晴天地域は、晴天の低い仰角の上のゾーンでもあります。

天候があり、生物活動が激しい地域（雨、雪、,、強風、移動）には明確な地域はありません。

オーバーザホライズン

シャドウゾーン内のターゲットの検出を可能にする多くのレーダーシステムが開発されています。これらのシステムは、全体として地平線レーダーとして知られています。通常、3つのシステムが使用されます。最も一般的なのは、電離層を反射器として使用し、信号を空に向けてから空から返される小さな信号をリッスンするものです。シャドウゾーンに移動する「クリーピングウェーブ」を使用します。