ضوضاء الرادار Radar Clutter

يتم إنتاج عودة الرادار من جميع الأسطح تقريباً عند إضاءة الرادار، لذلك في التنافس مع العودة من طائرة هناك العديد من مصادر الإشارات غير المرغوب فيها، كما توصف الإشارات غير المرغوب فيها في رادار البحث عموماً بأنّها ضوضاء وفوضى.

ما هي ضوضاء الرادار Radar Clutter؟

ضوضاء الرادار “Radar Clutter”: هي الإشارات أو الأصداء المتناثرة الخلفية غير المرغوب فيها الناتجة عن الأشياء المادية في البيئة الطبيعية مثل الأرض والبحر والطيور وما إلى ذلك، ونظراً لوجود فوضى يصبح اكتشاف الهدف بواسطة نظام الرادار في البيئة صعبة، وهي المصطلح المستخدم ويشمل المرتجعات الأرضية وعودة البحر والطقس والمباني والطيور والحشرات، حيث يعتمد تعريف الفوضى على وظيفة الرادار، والطقس ليس فوضى في رادار الكشف عن الطقس.

نظراً لأنّ الطائرات تتغير حركتها عادةً أسرع بكثير من الأهداف الجوية أو السطحية، يمكن للرادار الحساس للسرعة التخلص من الفوضى غير المرغوب فيها من مؤشر الرادار، وتسمى أنظمة الرادار التي تكتشف وتعالج الأهداف المتحركة فقط مؤشرات الهدف المتحرك “MTI”، وفي بعض الأحيان توجد العديد من المشتتات في البيئة التي تنتج أصداء غير مرغوب فيها، وبالتالي فإنّ مجموع المتجهات لإشارات الصدى هذه في الهوائي يسمى ضوضاء الرادار.

هناك حاجة للرادار ليكون قادراً على التمييز بين “الأهداف” الحقيقية و “الفوضى” أي كائنات نثرية أخرى قد يتم الخلط بينها وبين هدف حقيقي، وبالتالي تولد إنذارات خاطئة، ومثال على ذلك هو التمييز بين أنواع معينة من الدوائر الإلكترونية التي قد تكون مخفية من خلال الدفن بجانب القمامة المعدنية، حيث يتم تشغيل الرادار وأجهزة الكشف عن المعادن التقليدية بواسطة أهداف خاطئة أي فوضى، ولدرجة أنّ عمليات البحث تصبح بطيئة بشكل غير مقبول.

أحد المتطلبات على سبيل المثال هو الرادار الذي من شأنه أن يكتشف ويحدد الاتصالات السرية أو أجهزة التجسس المخبأة في جدران المباني، أو داخل الأشياء الطبيعية مثل الحجارة والأشجار أو المعدات الإلكترونية الموجودة في المواقع أي الكهوف أو الغابات أو الملابس أو الركام أو الثلج، حيث يشير وجودها إلى نشاط بشري عدائي محتمل أو ضحايا كارثة يحتاجون إلى الإنقاذ.

إحدى السمات التي يمكن استخدامها للتمييز بين الضوضاء والهدف تعتمد على اللاخطية، فعلى سبيل المثال يمكن للعديد من المكونات الإلكترونية أنّ تشتت إشارات الرادار بشكل غير خطي، وإذا كانت مدفوعة بإشارة رادار قوية بدرجة كافية، على عكس الأشياء التي تحدث بشكل طبيعي والتي تميل إلى التشتت خطياً.

• “MTI” هي اختصار لـ “Mother tongue influence”.

مبدأ ضوضاء الرادار Radar Clutter:

في الأساس يمكن أن يكون الصدى الذي يستقبله الرادار ناتجاً عن أي من الأسباب التالية:

• التشتت الخلفي من الهدف.

• التداخل من الرادار وأجهزة التشويش القريبة.

• ضوضاء جهاز الاستقبال أو ضوضاء الغلاف الجوي.

• التشتت المرتد من الأجسام الموجودة في الغلاف الجوي مثل الأرض والبحر والمطر والطيور والحشرات وما إلى ذلك.

عندما يرسل نظام الرادار إشارة لاكتشاف هدف في البيئة، فقد تتعرض الإشارة لانعكاس من الكائنات الموجودة في المسار، كما يمكن أن تكون هذه الأشياء أي مبنى أو برج أو تلال أو أرض أو بحر، ولذلك فإنّ وجود هذه الكائنات في مسار الإشارة يخلق أصداء غير مرغوب فيها تُعرف باسم الضوضاء، أمّا بالنسبة لهدف متحرك يُعد تتبع الصدى مهمة صعبة للغاية، وهذا لأنّه في حالة تحريك الهدف:

• سيكون هناك انعكاسات متعددة من الكائنات في البيئة، وبالتالي فإنّ الفوضى المتولدة ستعيق قدرة معالجة إشارة الرادار.

• في بعض الأحيان تكون الضوضاء المتولدة أكبر نسبياً من الأصداء الناتجة عن الهدف المتحرك المرغوب، وهذا يؤدي إلى فشل في الكشف عن صدى أصغر ممّا يحد من قدرة الرادار.

• كما أنّ الأصداء الناتجة عن البيئة ليست دائماً غير مرغوب فيها.

فمثلاً في نظام رادار يريد الكشف عن وجود طائرة، فإنّ غيوم العاصفة في البيئة ستعمل كعنصر غير مرغوب فيه في اكتشاف الهدف، لكن بالنسبة لخبراء الأرصاد الجوية بالرادار فإنّ سحب العاصفة المحتوية على الأمطار تعمل كهدف لتحديد معدل هطول الأمطار.

وبطريقة مماثلة يمكن أن تكون الأجسام الموجودة على الأرض أهدافًا لنظام رادار رسم الخرائط الأرضية ولكنّها ستكون كائنات غير مرغوب فيها تتسبب في تشويش رادارات الطقس، لذلك هذا يعني أنّ الصدى البيئي الذي هو الإشارة المطلوبة في حالة ما هو ببساطة، ضوضاء في حالة أخرى.

أنواع ضوضاء الرادار:

أولاً: ضوضاء السطح:

الضوضاء السطحية: هي أصداء متولدة من الأرض أو البحر، كما تكون أصداء الأجسام الموجودة على الأرض ثابتة، لكن في بعض الأحيان تؤدي الأجسام المتحركة على الأرض إلى توليد أصداء غير ثابتة، كما أنّ الضوضاء الناتجة عن البحر غير ثابتة بطبيعتها بسبب حركة الأمواج في البحر.

توجد عوامل مختلفة تعتمد عليها الضوضاء السطحية مثل طبيعة السطح بما في ذلك الأبعاد والخشونة وزاوية الرعي وما إلى ذلك، وفي الأساس تُعتبر الضوضاء في الرادار عبارة عن مجموع متجه لصدى فردية مختلفة من كائنات مختلفة يكون بعضها ثابتاً، مثل المبنى والبرج وما إلى ذلك، وفي حين أنّ بعضها غير ثابت مثل الأوراق وقطرات المطر وما إلى ذلك.

ثانياً: ضوضاء الحجم:

ضوضاء الحجم: هي أصداء بسبب الظروف الجوية مثل المطر والثلج والقشر، وعندما يكون هناك أي هدف في الغلاف الجوي، فإنّ ضوضاء الطقس تعمل كمشكلة رئيسية أثناء اكتشاف الهدف، كما يمكن أن يكون نتيجة قطرات المطر أو الثلج الموجود في مسار الهدف، وتقدم هذه المكونات المختلفة لضوضاء الحجم تحول دوبلر أثناء اكتشاف الهدف.

ثالثاً: ضوضاء النقطة:

ضوضاء النقطة: هي الأصداء التي يتلقاها الرادار بسبب وجود الطيور أو الحشرات في البيئة، ونظراً لصغر الحجم، فإنّ الضوضاء التي ينتجها طائر واحد أو حشرة صغيرة جداً، لكن الرادار يمكنه اكتشافها إذا كان النطاق قصيراً، كما ينتج أصداء عموماً عن هجرة قطعان كبيرة من الطيور أو حشرات مختلفة.

كيفية الكشف عن الأهداف في الضوضاء:

في الأساس لا توجد طريقة واحدة لاكتشاف الهدف في وجود أنواع مختلفة من الضوضاء، لكنّ التقنيات الرئيسية للكشف عن الهدف هي:

• لتحريك الهدف ورادار دوبلر النبضي يمكن أن يفصل إزاحة تردد دوبلر بسهولة، والهدف المتحرك من الفوضى الثابتة.

• بالنسبة لكل نوع من الضوضاء تقريباً، فإنّ الرادار الذي يعمل في نطاق تردد منخفض يولد إشارة صدى ذات طاقة صغيرة.

• إذا سمح الرادار بدقة عالية في النطاق والزاوية، فإنّ كمية الضوضاء في الرادار تقل تلقائياً.

• في حالة الضوضاء الحجمية وخاصةً أثناء المطر، يعمل تمييز الاستقطاب على تحسين نسبة الإشارة إلى الضوضاء.

• في بعض الأحيان يتم تحقيق الاكتشاف المحسن من خلال مراقبة تأثير الهدف والضوضاء بشكل منفصل في وقت مختلف أو عند ترددات مختلفة على الرادار.