Clutter
Figura 1: Radiolocatorul primește semnale de ecou de la toate obiectele aflate în diagrama antenei, inclusiv de la obiectele nedorite.
Figura 1: Radiolocatorul primește semnale de ecou de la toate obiectele aflate în diagrama antenei, inclusiv de la obiectele nedorite.
Clutter
Semnalele ecou sunt rezultatele reflexiei semnalului de sondaj de către toate suprafeţele întâlnite de acesta. Astfel, în afara semnalelor ecou de la avioane mai apar şi o serie de semnale ecou nedorite de la diverse surse. În cazul radarelor de supraveghere semnalele nedorite sunt în principal zgomotele şi clutter-ul. (Zgomotele au fost prezentate într-un capitol anterior). Clutter este un termen folosit pentru bruiajul pasiv şi include reflexii nedorite de la ţintele fixe din teren (suprafaţa Pământului, clădiri, munţi etc.) - clutter terestru, de la suprafaţa mării - clutter marin, de la formaţiunile meteo (precipitaţii, nori etc.) - clutter meteo, de la păsări sau insecte şi de la reflectori dipoli artificiali (chaff). Definirea clutter-ului depinde de destinaţia radarului. În cazul radarelor meteo, reflexiile de la formaţiunile meteo nu sunt considerate clutter, ci semnal util.
Deoarece avioanele au viteza mult mai mare decât formaţiunile meteo sau ţintele fixe din teren, sistemele radar ce pot determina viteza ţintelor vor elimina clutter-ul, acesta nemaifiind afişat pe indicator. Procesul de eliminare a semnalelor de la ţintele fixe şi de prelucrare doar a celor de la ţintele mobile poartă denumirea de SŢM – Selecţia Ţintelor Mobile (MTI - Moving-Target Indicators). Cele mai folosite metode SŢM sunt:
Figure 2: Écran PPI d’un radar de contrôle aérien montrant des cibles réelles et des échos parasites
Figura 2: Ecranul IOC al unui radar ATC, afişând ţinte şi clutter
- metode ce nu folosesc efectul Doppler
- harta clutter-ului (ţintelor fixe)
- metode statistice
- principiul „Dicke Fix”
- metode Doppler
- alte metode
Clutter-ul poate fi clasificat în următoarele tipuri geometrice:
- Clutter de suprafaţă – reflexii de la suprafaţa Pământului sau a mării (clutter terestru sau marin).
Reflexiile de la obiectele din teren sunt în general staţionare; totuşi, ele pot avea frecvenţe Doppler, cauzate de diverşi factori, cum ar fi mişcarea copacilor sub acţiunea vântului. Aceste frecvenţe Doppler stau la baza eliminării reflexiilor de către procesor. Clutter-ul datorat suprafeţei mării prezintă şi el o anumită mobilitate datorată mişcării valurilor.
- Clutter de volum – clutter meteo sau de la reflectori dipoli.
În atmosferă cea mai mare problemă o reprezintă clutter-ul datorat fenomenelor meteo. El poate fi produs de reflexiile de la ploaie sau zăpadă, acestea prezentând la rândul lor o anumită mobilitate (frecvenţă Doppler).
- Clutter discret – Păsările, morile de vânt sau clădirile izolate înalte reprezintă câteva exemple de surse de clutter discret. Clutter-ul discret mobil este descris uneori şi sub denumirea de reflexii tip „angels” (îngeri). Clutter-ul provenit de la păsări sau insecte este destul de dificil de eliminat deoarece caracteristicile acestuia se apropie foarte mult de cele ale reflexiilor de la avioane.
Din punct de vedere al mobilităţii, clutter-ul poate fi mobil sau fix. Clutter-ul terestru este în general fix deoarece obiectele din teren sunt staţionare. Pe de altă parte, clutter-ul meteo este mobil datorită în principal acţiunii vântului.
Clutter-ul poate fi considerat omogen dacă densitatea tuturor semnalelor reflectate este uniformă. Majoritatea tipurilor de clutter de suprafaţă şi de volum sunt considerate a fi omogene, deşi în practică această simplificare nu este întotdeauna cea mai bună. Clutter-ul neomogen este acela la care amplitudinea semnalelor reflectate diferă semnificativ de la o celulă de prelucrare la alta. Un exemplu de clutter neomeogen este cel provenit de la clădirile dintr-o zonă urbană.
Figura 3: Clutter marin pe un ecran IOC
Clutter-ul marin
Clutter-ul marin reprezintă reflexiile nedorite de la crestele valurilor. Spre deosebire de clutter-ul terestru, cel marin are o anumită mobilitate datorită mişcării valurilor, prezentând o anumită frecvenţă Doppler. În timp, clutter-ul marin se modifică, pe când cel terestru rămâne neschimbat. De aceea în practică este dificilă eliminarea acestui tip de clutter prin SŢM fără anumite pierderi de detecţie.
În figura alăturată este prezentat un exemplu de clutter marin. Se observă că vântul bate fie din direcţia 310° (N-E), fie din direcţia opusă. (Din păcate pe o singură imagine a indicatorului nu se poate observa dacă frecvenţa Doppler este pozitivă sau negativă. Doar după o anumită perioadă de observare a ecranului se poate determina direcţia de deplasare a clutter-ului şi implicit semnul frecvenţei Doppler.)
Datorită vitezei radiale reduse, acest clutter este foarte uşor eliminat de o schemă SŢM.
Figura 4: Harta clutter-ului pe suport de hârtie
Harta clutter-ului
TÎn trecut, operatorul radar trebuia să memoreze poziţia pe ecran a tuturor ţintelor fixe din jurul radarului pentru a putea descoperi ţintele ce se deplasau în apropiere. În prezent, această metodă nu mai este folosită decât în cazul în care toate circuitele SŢM au dat greş.
Metode statistice folosind harta clutter-ului
În prezent această hartă este memorată automat de procesorul radarului. Valoarea semnalelor reflectate de la ţintele fixe este memorată sub formă numerică pentru fiecare azimut şi celulă de distanţă. În cazul în care una din valorile memorate s-a modificat suficient, semnalul corespunzător va fi afişat pe ecran, fiind considerat ca provenind de la o ţintă. Harta clutter-ului este foarte utilă pentru descoperirea ţintelor cu evoluţie tangenţială sau staţionare (elicoptere).