2. Radar har vært, og er fremdeles blant det viktigste
navigasjonsutstyret vi har om bord!
3. Radar
• Radio Direction And Ranging – radio retning og
avstand, altså peiling og avstandsmåling ved hjelp
av radio
• Prinsippet har vært kjent siden begynnelsen av
1900-tallet, men først sett nytten av i 1940. Britene
hadde et forsprang på tyskerne i utvikling av radar,
og dette var avgjørende for blant annet Battle of
Britain.
• Basert på det faktum at en radiopuls som sendes ut
blir reflektert når den treffer en del gjenstander, og
det oppstår et slags ekko.
• Jo lenger tid det tar før ekkoet kommer tilbake til
antennen, desto lenger unna er målet
• Den teknologiske utviklingen har selvfølgelig vært
stor, men de bakenforliggende prinsippene er
fremdeles de samme.
• Sentrale begreper: Frekvens, bølgelengde i µs
(mikrosekund), bølgelengde i meter
4. Skipsradaren
• Er en impulsradar, det vil si at den
sender og mottar korte, ultrahøye
radiopulser
• Marin radar bruker to frekvensband, X
og S
• X-band radar har bølgelengde ca 3 cm
og frekvens ca 10 Ghz
• S-band radar har bølgelengde ca 10 cm
og frekvens ca 3 GHz
Bilde: Wikimedia Commons/Mysid-Clipper CC3.0
5. En impulsradar
• Sender ut svært korte pulser, de måles i milliontedels sekund.
• Pulstakten kan variere fra 500 til 4000 pr. sekund
• Pulsene blir til i senderen og formidles av antennen. Når pulsene
treffer et objekt, kan de bli reflektert og en ørliten del av energien
treffer da antennen igjen.
• Jo lenger tid det tar før ekkoet kommer tilbake til antennen, desto
lenger unna er målet.
• Radiobølger forplanter seg med en hastighet på ca 300 000 km/s –
lysets hastighet.
6. Skipsradarsystem
Et skipsradarsystem består
prinsipielt sett av:
• Sender
• Mottaker
• Antenne
• Kontrollenhet
I praksis er som regel både sender og
mottaker plassert i samme enhet
som antennen
Bilde: Wikimedia Commons/Amada44 CC3.0
7. Sender
• Senderen lager den korte radiopulsen
som sendes ut av antennen.
• Pulsen lages i Magnetronen, som
omdanner elektrisk spenning til
høyfrekvente svingninger
• Magnetronen sitter oppe i antennen, og
er en slitedel!
• Som regel ganske enkel å skifte, og
jobben anses av de fleste maskinister
som en styrmannsjobb!
8. Antennen
• Består av en motor som holder
antennen i rotasjon, vanligvis
med 15-25 omdreininger i
minuttet
• Plasseres i høyden, er horisontal
eller tallerkenformet. Innkapsles
av og til.
• Antennen sender impulser og
mottar de igjen
• Ekkoet som mottas, får samme
vinkel fra sentrum i radarbildet
som antennen hadde i det
øyeblikket impulsen ble sendt og
mottatt
• Radarens skilleevne i peiling
avgjøres av lengden på antennen,
jo lenger antenne desto smalere
strålebredde.
Bilde: Wikimedia Commons/Amada44 CC3.0
9. Radarstrålen
• For å få god oppløsning er det ønskelig at den horisontale
utbredelsen av radarpulsen er så liten som mulig. En stor
antenne kan få denne strålebredden ned mot 0,5°.
• Små antenner får større strålebredde og dårligere
oppløsning.
• Stor strålebredde / bred radarstråle gjør at mål blir dratt
utover.
• Når all pulsenergien – gjerne 10 kilowatt eller mer,
konsentreres på denne måten, blir pulsene meget sterke
• Båndets utstrekning i vertikalplanet, ligger vanligvis mellom
18° og 20°.
10. Radarstrålen
• For å få god skilleevne i avstand
trenger man kort pulslengde.
• Lang pulslengde gjør at to mål som
ligger nær hverandre i samme peiling
vises som ett mål på skjermen.
• Ulempen er at kort pulslengde gir
mindre effekt og kortere rekkevidde.
• Radaren justerer pulslengden
automatisk etter hvilken avstand den
er stilt inn på.
• Kort avstand = kort pulslengde
• Lang avstand = lang pulslengde
Lysetshastighet
11. Rekkevidde og evne til å se
• Jo kraftigere pulser og smalere stråle, desto større rekkevidde har radaren fordi
energien konsentreres.
• Teoretisk ”ser” radaren så langt som til horisonten, og denne flytter seg utover med
økende antennehøyde. Høyt plassert antenne gir god rekkevidde, men og fare for at
små fartøy i nærheten ikke er synlige
• Radarbølger er rettlinjet, nesten som lysstråler, men de avbøyes noe og følger
jordens krumning til en viss grad. Radaren kan derfor oppdage objekter som ligger et
stykke bak horisonten.
• En storskipsradar kan ha en effektiv rekkevidde på 50 nautiske mil eller mer, mens en
småbåtradar sjelden er ordentlig effektiv ut over 8 nautiske mil, selv om den er
spesifisert til 16 mil eller mer.
• Rekkevidden avhenger også av blant annet vær og atmosfæriske forhold.
• Under spesielle forhold (tåke som ligger lavt) kan det hende at radarstrålene avbøyes
oppover. Da får radaren veldig dårlig rekkevidde!
12. Oppsummering del 1
• Skipsradar = Impulsradar
• Sender – mottaker – antenne – kontrollenhet
• Radarstrålens egenskaper: Skilleevne i avstand og peiling
• Frekvens, bølgelengde, X- og S-band
• Rekkevidde og plassering
14. Betjeningsfunksjoner
• On/off/power
• Tx/Stby
• Brilliance, Brightness eller Intensity
• Tune
• Gain
• Sea clutter eller A/C sea
• Rain Clutter eller A/C rain
• Range +/-
• EBL
• VRM
• Trails
• Mode
• ACQ – Aquire target
• Target data
• Target cancel
15. Sea og Rain clutter
• Digital signalbehandling som
demper/fjerner ekko fra bølger og
regn/nedbør
• Må brukes forsiktig, kan og fjerne
små/svake ekko fra fartøy
17. Hvordan tune radar best mulig?
• Radaren må justeres og brukes riktig for å gi god informasjon.
• Hvis ikke radaren er riktig justert kan man gå glipp av viktige ekko og i verste
fall kollidere.
• Simulatoren gir ikke fullgod trening på dette, det må man lære seg om bord
på den båten man er!
• On - Tx – Range 6 nm – A/C av
• Skru gain helt opp, og så gradvis ned til mesteparten (men ikke all) «snøen»
forsvinner på avstand.
• Bruk så lite A/C som mulig, vær forsiktig med å bruke auto A/C
• Bruk tid til å bli kjent med radarsettet og hvordan de forskjellige funksjonene
fungerer
• Juster opp radaren ofte, da kan du oppdage mål som har forsvunnet i
clutteret!
18. Presentasjon 1
• Ustabilisert – head up – opp
på radaren er rett fram.
• Brukes gjerne på liten range
og i havnemanøvrer
• Fordel: Det du ser på
skjermen ligner veldig på det
du ser ut ruta
• Ulempe: plotting er i
utgangspunktet ikke mulig
19. Presentasjon 2
• Stabilisert – radaren har
input fra kompass og kan
orientere skjermbildet med
nord opp.
• Det du ser på radaren
tilsvarer det du ser i kartet
• Muliggjør plotting av mål
• Man kan og bruke Course up
som er en slags mellomting
og svært populært, særlig
ved kystnavigasjon
20. True eller
relativ motion?
• Relativ motion:
Skipet ligger stille på
radarskjermen, og
land og andre fartøy
beveger seg i
forhold til oss
• True motion: Skipet
beveger seg over
skjermen, land
ligger stille
21. Overvåke trafikken
med radar
• Radaren er et viktig hjelpemiddel for å
overvåke trafikk og finne ut om det er fare
for sammenstøt med andre fartøy.
• Hvilke sjøveisregler er særlig relevante???
• EBL – Electronic Bearing Line – Elektronisk
peilelinjal – Hjelper oss å fastslå om
peilingen til et annet fartøy endrer seg. Hva
har dette å si?
• VRM – Variable Range Marker – Justerbar
avstandsring – Hjelper oss å fastslå om
avstanden til et annet fartøy endrer seg. Hva
har dette å si?
• Alle radarer har EBL og VRM
22. Plotting - ARPA
• Hvis radaren får input fra kompass og logg (og
som regel GPS) blir det mulig for radaren å
finne kurs og fart til andre fartøy og fastslå om
det er fare for kollisjon.
• Med plotting mener vi at radaren observerer
endring i peiling og avstand til et mål, og med
utgangspunkt i dette beregner kurs, fart og evt.
kollisjonsfare med målet
• Dette kan radaren gjøre automatisk ved hjelp
av ARPA – Automatic Radar Plotting Aid. Da
definerer man Target Areas eller Guard Zones,
områder der radaren automatisk begynner å
plotte mål.
• Alternativt kan man selv starte plotting av mål
med knappen ACQ – Acquire
• Radaren bruker typisk 2-4 minutt på å beregne
pålitelige verdier for målet
• Bruk av ARPA forutsetter at radaren er godt
tunet inn.
23.
24. Plotteinfo
• RNG – Range – Avstand
• BRG – Bearing - Peiling
• CPA – Closest Point of Approach
• TCPA – Time to CPA
• BCR - Bow crossing range
• BCT – Bow crossing time
• COG - Target Course
• SOG - Target Speed
• Hvis verdiene er under grenseverdier (som
vi setter selv) får man alarm.
• Eksempel: Vi setter opp en guard zone 4
nm foran fartøyet og en CPA limit på 0,5
nm
• Hvis et fartøy kommer inn i guard zonen
vil radaren automatisk begynne å plotte
det
• Hvis CPA er mindre enn 0,5 nm får vi
alarm!
26. Radar for å fastsette
posisjon
• Radar er et godt hjelpemiddel for å fastsette
posisjon
• Peiling av kjente objekter: Sjømerker,
Landområder
• Godt radarland. Hva er det?
• Hvilke sjømerker er særlig egnet for peiling?
• Parallellindeksering for å kontrollere kurslinje
• Øv på å bruke radar når det er god sikt, så er
man forberedt den dagen tåka kommer!
• Radar overlay er en svært effektiv metode for
å sammenligne radarbilde og ecdis. Gir også
en god indikasjon på evt GPS- eller
kompassfeil
27. Svakheter og utfordringer
• Falske ekko er vanlige, særlig på kort
avstand
• Radarantennen har ofte blindsektorer
• Mye sjø gjør det vanskelig å oppdage
små fartøy på nært hold
• Tett nedbør gir mye støy, og mål kan
forsvinne i støyen
• Mål som er nær hverandre kan gå i ett
• Mål som ligger i skygge vises ikke
28. Oppsummering del 2
• Betjeningsfunksjoner på en radar
• Forskjellige presentasjoner: Head-up, Course up, North up,
TM, RM
• ARPA og plotting
• Radar til å overvåke trafikken
• Radar til å fastsette posisjon
• Svakheter og utfordringer
Editor's Notes
Værradar som eksempel på at radar brukes til mye. Andre eksempler er flyovervåkning og fartskontroll. Frekvensmodulert radar og dopplerradar.
Viktig å ha kjennskap til de egenskapene ved antennen som avgjør hvor detaljert radarbildet blir.
Forklaring av rain og sea clutter
Gjennomgang av informasjon på radarskjermen
ARPA target zones
Til sist: Vær obs på skillet mellom radardata (tracked target) og data fra AIS
Gjennomgang av plottedata. Hva betyr det? Er det, eller har det vært fare for sammenstøt med noen av disse fartøyene? Understrek viktigheten av å kunne tolke denne dataen fra radar.
