Radar



Allmänt om radar

Radom Rotodom = roterande radom Primär- och sekundärradar Furuno 1715 radomantenn Väderradar inuti radom Ordet RADAR skapades i början av 1940-talet och kommer från RAdio Detection And Ranging (dvs upptäckande och avståndsmätning med radio). Ordet RADAR är en palindrom (= följd av tecken som blir likadan oavsett man läser framifrån eller bakifrån) som illustrerar radarns reflekterande verkningssätt. Att elektromagnetiska vågor reflekteras av fasta föremål observerades redan år 1886 av Heinrich Hertz. Radartekniken utvecklades relativt långsamt fram till decenniet före andra världskriget. Under åren före och i samband med andra världskriget tog radarutvecklingen ordentlig fart. Under senare halvan av 1930-talet pågick en omfattande utveckling av radarn parallellt i de åtta olika länderna: USA, Storbritannien, Tyskland, Holland, Frankrike, Italien, Ryssland och Japan. Storbritannien lämnade vidare sina grundläggande upptäckter till de fyra samväldsstaterna Australien, Kanada, Nya Zeeland och Sydafrika. Dessa fyra länder utvecklade därefter egna radarsystem före andra världskriget. Under andra världskriget tog Ungern fram ett helt eget radarsystem som kallades "Sas" (= "Örn") på 120 MHz.

Den första radarutvecklingen i Sverige - ekoradion (ER)

Radarantenn - TMERIV vilket senare ändrades till PS-41/T. Den svenska forskningen om radar kom igång i slutet av 1930-talet. I april 1942 fanns det en fungerande laboratoriemodell till det som i Sverige benämndes "ER" dvs "ekoradio". ERI för fartygsartilleri och ERII för luftvärn var två projektinriktningar enligt den s k interferensprincipen. ERIII var ett projekt för flygspaning enligt pulsprincipen. Frekvenserna för samtliga ekoradiosystem låg så högt som tekniken då tillät dvs kring c:a 200 MHz (1.5 m våglängd). Strax efter årsskiftet 1942/43 fanns det första operativa ERI-systemet monterat ombord på pansarskeppet "Drottning Victoria". I mitten av 1944 hade c:a 15 svensktillverkade ER-stationer levererats till Marinen (Flottan plus Kustartilleriet). Den första ERIII (ekoradio för luftbevakning enligt pulsprincipen) var klar våren 1944 och ställdes upp utanför Nynäshamn (först på Mällsten och därefter flyttad till Nåttarö). Den vridbara antennen var 6 x 15 m. Våglängden på ERIII låg på c:a 1.5 m (dvs c:a 200 MHz), pulseffekten 10 kW och räckvidden (flygplan) upp till c:a 150 km. Antennloben var, trots den otympliga antennen, bred och gav därigenom dålig bäringsnoggrannhet. Tyvärr fungerade ERIII inte speciellt bra och dessutom gav dess strålning upphov till "radarsjuka" med yrsel och illamående. Under 1944 kunde Sverige köpa in militära radarstationer från både England (30 st AMES typ 6 MkIII, där AMES = Air Ministry Experimental Station, i Sverige oftast benämnd ERIIIb) och Tyskland (eldledningsradarn "Würtzburg" i Sverige benämnd ERIIb). ERIIb hade kortfattat följande karakteristik: Frekvens c:a 600 MHz dvs c:a 0.5 m våglängd, c:a 8 kW effekt, max 40 km räckvidd, och lobbredden 5°. ERIIb användes fram t o m 1958 i Sverige. ERIIIb användes operativt i Sverige åren 1944-1956 och hade bl a följande data: Frekvens/våglängd 212 MHz/1.4 m, pulseffekt 85 kW, lobbredd 20° (!), max räckvidd 160 km. Trots att varken England eller Tyskland levererade sina "vassaste" utrustningar innebar de inköpta radarstationerna ett mycket stort steg framåt för den svenska radarförmågan. Mellan 1951 och 1975 använde Sverige den amerikansktillverkade flygspaningsradarn TMERIV (transportabel markekoradio typ IV). Radarn låg i L-bandet (våglängd c:a 25 cm och frekvensen drygt 1.2 GHz), hade lobbredden 3°, räckvidden c:a 150 km och spanade på låg flyghöjd (lobhöjd 11°). Radarn var en pulsradar (500 kW pulseffekt) och fick senare beteckningen PS-41/T.

Radar idag

Idag används radar inom en stor mängd områden som t ex: Sjöfart (undvika kollisioner, navigering), luftfart (övervakning, ledning, landningshjälp, rörelser på marken, väder, höjdmätning), militärt försvar (upptäckt, övervakning, identifiering, målföljning, eldledning), vägtrafik (hastighetsmätning), ..etc. Radarbilden visar mycket och detta oberoende av om det är ljust eller mörkt. Inte heller dimma påverkar radarn (vid de frekvenser som normalt används i marin radar). Däremot kan havsvågornas framkanter och regn ge oönskade radarekon. Med hjälp av olika inställningsmöjligheter kan radarbilden förbättras vid störningar. Trots att radarn är ett utmärkt och säkerhetshöjande hjälpmedel är det inte helt lätt att ställa in radarn på ett optimalt sätt eller att tyda den rörliga informationen på skärmen. -Mycket övning krävs ! Samtidigt är det både roligt och intressant att betrakta världen genom radar och naturligtvis även att ta sig fram vid dålig sikt med hjälp av radarn. Inom luftfarten används normalt s k sekundärradar som till skillnad från vanlig ("primär") radar kräver att samtliga objekt (här flygplan) som ska synas på radarn har en transponder (transponds = transmits in response dvs "sänder som svar") som bl a består av en mottagare, en sändare och inställningsbar sifferkod för identifiering. Den tredje bilden visar en kombinerad primär- och sekundärradar (sekundärradarantennen sitter över primärradarantennen).



Blekinge på radarn

Här nedan presenteras två radarbilder på Blekinge. Den vänstra bilden visar en radarbild med avståndsområdet 24 nautiska mil (drygt 44 km) och 6 nautiska mil (drygt 11 km) mellan varje avståndsring. Den högra bilden har avståndsområdet 16 nautiska mil (nära 30 km) inställt vilket innebär 4 nautiska mil (7.4 km) mellan varje avståndsring. Båda radarbilderna har tagits på nordlig kurs då radarn befunnit sig c:a 1.7 nautiska mil (dvs drygt 3 km) rakt söder om Tärnös sydspets i Karlshamns skärgård. Trots att radarns lobbredd är hela 5.2° är det ganska lätt att känna igen Blekinges konturer på radarbilderna. Rakt ut till vänster (dvs väster om oss) ser vi konturen av Listerlandets ostsida. Speciellt "hörnet" på Listerlandet, som ligger sydost om Hörvik, ger distinkt radareko och är lätt att identifiera. C:a 6 nautiska mil sydväst om oss (2 nautiska mil sydost om Listerlandets "hörn") ser vi Hanö. Rakt norr om oss ligger Tärnö med sitt speciella utseende. Tärnö är en tämligen hög ö och ger radarskugga för allt rakt norr om ön. Kusten nordväst och nordost om oss avtecknar sig på ett karakteristiskt sätt. På drygt 11 nautiska mils avstånd ser vi Gö-halvön kring bäring 075°, Hasslö skymtar på c:a 16 nautiska mil i bäring 085° och sydvästra delen av Sturkö kan med litet god vilja anas på 23 nautiska mil och c:a 090° (enbart den vänstra radarbilden). Karlshamn ger, liksom städer i allmänhet med sina många räta vinklar, starka ekon kring avståndet 6 nautiska mil och bäringen c:a 325°. Det stora ekot på det ungefärliga avståndet 12 nautiska mil sydväst om oss (se den högra radarbilden) är ett fartyg. Även om fartyget ser ut att vara större än Hanö så är det inte så. Vi ser här en effekt av att ekon längre ut på skärmen blir "förstorade" eftersom radarns lobbredd blir bredare på skärmen ju längre ut ekot hamnar. Ett eko "krymper" alltså ju närmare centrum det kommer. Delar av Ryssberget en bit innanför kusten västnordväst om oss syns också. En radar med bättre, dvs smalare, lobbredd hade gett oss en ännu mer naturtrogen bild av Blekinge.
Radarbild på Blekinge, avståndsområde 24 nm (radarn strax söder Tärnö)       Radarbild på Blekinge, avståndsområde 16 nm (radarn strax söder Tärnö)

Med radar i Karlshamns innerhamn

Radarbild Karlshamns innerhamn i Blekinge Här till höger ser vi en radarbild från en Furuno 1715 X-bandsradar (9.4 GHz, 2.2 kW, bild nr 3 ovan) vid färd in mot Karlshamns innerhamn. Det långa smala strecket rakt upp på skärmen pekar åt samma håll som båtens för. Just nu är båtens kurs 328° (dvs nordnordväst). Båtens och därmed också radarns position är i ringarnas centrum c:a 200 m öster om Frisholmen (Kastellet). Avståndet mellan varje ring på skärmen är vid det valda avståndsområdet 0.125 nautisk mil eller 231.5 m. Om man jämför radarbilden med flygbild, sjökort eller karta (här som exempel en länk: Båtens läge på Eniros flygbild) är det lätt att känna igen vissa karakteristiska konturer. T ex den rundade udden V Väggabadet drygt 1.5 ring ut något ned till höger om båten, den raka ostsidan på Östra piren 1.5 ring rakt upp samt avmagnetiseringsanläggningen snett upp till vänster som sträcker sig mellan avståndsringarna 1 och 2.

Antennmasteko

Radarekot längst upp till höger på skärmen (c:a 35° styrbord om vår kurs) är ett typiskt antennmasteko. Ekot är lika brett som radarloben (i detta fall 5.2°) och har liten utbredning i djupled. Avståndet från radarn till masten är något mindre än 0.625 sjömil (1157.5 m). Hade radarn haft en femte avståndsring skulle ekot alltså legat på den (eller mer exakt på dess inre del). Antennmasten står på berget vid polisstationen drygt 100 m norr om Bodestorpsskolan. Ett liknande eko är det kopparplåtsbeklädda rådhustornet som ligger drygt 8° till höger om färdriktningen. Avståndet från radarn till rådhustornet är knappa 50 m mindre än avståndet mellan radarn och antennmasten. Antennmastekon illustrerar den allmänna sanningen att radarn är bättre på avståndsmätning än på sidobestämning. Ekon som ligger längre ut på skärmen blir bredare än de som ligger närmare centrum.

Radarskugga

Lägg märke till radarskuggan (där inga objekt indikeras på skärmen) som den passerande lotsbåten ger upphov till (lotsbåten kommer nära och något bakifrån till vänster om oss och "hugger av" litet av den södra spetsen på Kastellet och på den till höger intilliggande lilla sammanväxta ön för radarn). Kastellet ger i sin tur effektiv radarskugga för alla objekt i och kring oljehamnen väster om Kastellet. Vi kan även se några falska ekon runt vår egen båt p g a alltför starka reflektioner från lotsbåten drygt 40 m från oss. Dessa falska ekon hamnar på samma avstånd från radarn som huvudekot.



Radarbild Karlshamns skärgård i Blekinge

VRM, EBL och hårkors (Karlshamns/Hällaryds skärgård; Östra Bokö och Kärringberget)

Det finns inbyggda hjälpmedel i radarn för att bättre kunna mäta såväl avstånd (VRM = Variable Range Marker) som riktning (EBL = Electronic Bearing Line). Noggrannheten i avläsningarna ökar då rejält jämfört med att skatta avståndet mot avståndsringarna och riktningen mot gradskalan (med 5° per skalstreck) längst ut på skärmen. Den aktuella radarn har även ett flyttbart "hårkors" (ligger i centrum på radarbilden från hamnen) som direkt ger både avstånd och riktning (relativ bäring). Samtidigt ser vi hur lång tid det tar att färdas till "hårkorset" vid bibehållen fart (TTG = Time To Go). Se radarskärmbilden till vänster från Hällaryds skärgård (56° 09.232' N, 14° 59.300' E, kurs 031° true, fart 0.2 knop) med EBL (streckad linje något snett nedåt till vänster från skärmens mittpunkt) mitt på Östra Bokös östligaste udde och VRM (streckad extra avståndsring) som lagts ut så att den tangerar Kärringbergsudden på västra sidan av Eriksbergslandet (c:a 25° till höger om färdriktningen). Även riktning och avstånd till hårkorset nästan rakt ut till höger visas (p g a den låga farten skulle det som synes ta nästan två timmar att förflytta sig den korta sträckan till hårkorset). Observera att riktningarna (och avstånden) utgår från radarns placering och den aktuella kursen. Riktningarna är alltså relativa båtens aktuella kurs. För att få rättvisande bäringar måste vi addera båtens kurs till de relativa bäringarna (riktningarna). Den relativa EBL-bäringen 263.7° motsvarar alltså den rättvisande bäringen: 263.7° + 031° = 294.7°. För hårkorset blir den rättvisande bäringen på samma sätt: 118.6°. Jämför VRM/EBL/hårkorsets avläsningsnoggrannhet mot vad de fasta avståndsringarna och gradmarkeringen längst ut på skärmen ger.



Identifiering av olika objekt med marin radar

Med litet vana är det oftast relativt lätt att känna igen landkonturer och andra karakteristiska formationer på radarbilden. Isolerade öar av särpräglad form, spetsiga uddar, stora vikar, grupper av öar, spikraka kajer, vågbrytare samt radiomaster kan vara exempel på sådant som är lätt att hitta och identifiera (s k "Radar-Conspicuous Objects and Features" dvs framträdande och lättidentiferbara radarobjekt). Som vi bl a ser här nedan finns det dock stora möjligheter att kunna misstolka radarbildens presentation om vi inte tar hänsyn till bl a radarskuggorna, objektens uppbyggnad och oönskade reflektioner. Att radarbilden ibland tolkas felaktigt beror till en del på att radarn "tittar" på omgivningen från sin placering på t ex fartyget MEN att den presenterar resultatet på skärmen som en flygbild uppifrån.

Radarbild - Gåsfetens RACON i Ronneby skärgård i Blekinge

Radarfyrar - RACON

Radarfyrar, RACON (RAdar beaCON), är lätta att entydigt både upptäcka och identifiera. En RACON är en radarfyr som reagerar på en inkommande radarsignal från t ex ett fartygs eller flygplans radar. Radarfyren skickar tillbaka en ny radarsignal som bildar ett morsetecken på radarskärmen (se bilden till höger). Morsetecknets längd bestäms av hur lång svarssignalen från RACON är. Markeringen på skärmen gör att radarfyren kan identifieras på ett säkert sätt. Morsetecknet ritas med start i RACON och därefter utåt mot skärmens kant. För att inte det uppritade morsetecknet ska skymma viktig information på radarskärmen (s k "racon clutter") gör RACON regelbundna uppehåll i sin sändning. Det finns två civila RACON i Blekinge skärgård. En RACON finns på fyren Gåsfeten utanför Ronneby (morseidentifiering G, --.) och en finns på fyren vid Västra Försänkningen i sundet mellan Aspö och Kungsholmen utanför Karlskrona (identifiering med morsebokstaven K, -.-).
En RACON har fördelen att den i samma ögonblick ger oss två korsande s k "ortlinjer". En ortlinje, eng. "line of position", är en linje som t ex ett fartyg eller ett flygplan befinner sig på. Om vi har tillgång till minst två ortlinjer samtidigt som korsar varandra kan vår position bestämmas. RACON ger oss ortlinjerna bäring och avstånd. I mer RACON-täta farvatten används ibland två RACON efter varandra som ensmärken.

Radarbild - Lollipop (Baggahägnad fyr) Karlshamns skärgård i Blekinge

Identifiering med "lollipop"

När en enkel GPS kopplas till marinradarn kan man i många fall få en markering i radarbilden (s k "lollipop" dvs "slickepinne"). Markeringen består av en ring runt valt objekt. På radarskärmen här till vänster markeras läget för de i GPS:en inlagda koordinaterna för fyren "Baggahägnad" mellan Västra och Östra Bokö i Hällaryds skärgård utanför Karlshamn (radarskärmens mittpunkt ligger i 56° 08.993' N, 14° 57.992' E, vår kurs rakt upp på skärmen är 100° true dvs något drygt östlig kurs). Den relativa bäringen till objektet markeras med en streckad linje från skärmens centrum till markeringsringen. Som framgår av radarbilden stämmer fyrens koordinater i GPS:en helt överens med det verkliga radarekot av skäret Baggahägnad där fyren står. "Lollipop"-markeringen kan alltså användas för säker identifiering och lägesbestämning. Det valda objektet behöver inte vara ett föremål som syns på radarskärmen utan kan t ex istället vara koordinaterna för en fyr långt utanför bilden, en egen inpasseringspunkt eller ett påhittat/tidigare/verkligt sjömärke.

Igenkänning av öar - svårigheter med radarskuggor och branta strandlinjer

Ön till höger om oss (dvs söder om oss) på skärmen med "lollipop" är Fölsö. Radarns presentation av öns konturer skiljer sig avsevärt från hur ön ser ut i sjökortet. Detta beror på att Fölsö har en ganska brant bergssluttning närmast mot radarn och att den övriga delen av ön inte sticker upp över denna höjd och därigenom alltså hamnar i radarskugga. Bakom Fölsö ligger den större ön Hallö som helt hamnat i Fölsös radarskugga och som alltså inte syns på skärmen (förutom ett litet smalt streck som härrör från den nordvästra delen av Hallö). Snett upp till höger på skärmen (dvs ungefär OSO) syns Eköholm nästan sammanväxt med Ekö som ligger direkt bakom (dvs längre ut från centrum på skärmen) Eköholm. Lägg även märke till Västra Bokö snett ner till vänster på skärmen som p g a radarskugga från en höjd på öns östra del delats upp på skärmen och verkar enligt radarn (felaktigt !) bestå av två helt separata öar med rejält avstånd mellan sig (Västra Bokö har höjder på både sin västra och östra del, däremellan finns ett lägre område som radarn alltså inte kan se från den nuvarande positionen). Mulö som ligger rakt ner och något till höger på skärmen (dvs väster ut) avbildas nära nog som den ser ut i verkligheten.

Radarbild - Sjökort med radaröverlägg Karlshamns innerhamn i Blekinge

Sjökort med radaröverlägg (eng. "radar overlay")

Avancerade moderna radarsystem har färgpresentation. Olika färgnyanser kan ange olika styrkor i den reflekterade signalen. Systemen kan ofta även visa sjökort kopplat till GPS med radaröverlägg (eng. "radar overlay"). Med ett sådant navigationssystem är det lätt att alltid veta var man befinner sig. Vi behöver bara titta på en skärm istället för att ha två separata radar- och GPS-skärmar, vilket underlättar. Vi kan också ständigt jämföra GPS-positionen på sjökortet med radarbilden på samma skärm. Två oberoende informationskällor som på detta sätt löpande kontrolleras mot varandra. Riskerna med radaröverlägg är att det kan bli alltför plottrigt med all information. Svaga ekon kan i värsta fall missas. Ett radareko kan också skymma viktig sjökortsinformation. I situationer med kollisionsrisker mellan fartyg gäller det att rensa radarskärmen från all information som kan störa och förvilla. Se sjökortsbilden med radaröverlägg till höger från Karlshamns innerhamn. I denna bild är norr rakt upp. Radarn finns på ett fartyg vid den östra kajen (nordväst om Blekinge Tekniska Högskola på Östra piren). Som synes är överensstämmelsen mellan sjökortet (land är gulbrunt och vattnet är ljusblått respektive mörkblått) och de röda radarekona längs hamnens kajer mycket god. Som alltid är den yta som först möts av radarstrålningen den som avbildas mest korrekt. Bakom den första reflekterande ytan ser vi mängder av radarreflektioner som mest är att betrakta som oanvändbara "skräpekon" (eng. "ground clutter" dvs "bråte" eller "klotter" på skärmen som förorsakas av radarreflektioner från spridda och, för oss, ointressanta markobjekt). Det flerfärgade avlånga relativt stora ekot i det ljusblå vattnet rakt ut till vänster från skärmens centrum (där radarn är) är skärgårdsbåten "M/F Vindskär" som passerar oss och som färdas längre in i hamnen mot sin tilläggsplats.

SART - Nödsändare i form av radartransponder på livbåtar

På livbåtar finns det i regel monterat en transponder (transponds = transmits in response dvs "sänder som svar") för att livbåten lätt ska kunna hittas. Transpondern kallas SART (Search an rescue transponder) och den reagerar på inkommande radarsignaler från X-bandsradar. När SART träffas av en radarsignal skickar den ut 12 korta pulser på samma frekvens som den mottagna radarsignalen. För att hitta fram till en aktiverad SART styr man mot den närmaste av de 12 punkter som SART-signalen skapar på radarskärmen. SART (och därmed livbåten) finns strax hitom den närmaste punkten. De 12 punkternas inbördes avstånd är c:a 0.6 nautisk mil. När vi närmar oss SART breddas punkterna till allt större bågar för att bli helt slutna cirklar när vi nått fram till SART. Detta eftersom SART inte är försedd med någon sidlobsundertryckning (dvs även den strålning som läcker ut i icke avsedda riktningar från X-bandsradarn aktiverar svar från SART). Se nedanstående bilder (det inställda avståndsområdet är 16 nm förutom på den sista bilden där avståndsområdet är 8 nm). Ett fartyg upptäcker en SART på c:a 5-8 nm medan ett flygplan på 3000 ft höjd kan se SART på sin radarskärm på ett avstånd av c:a 30 nm.
Det finns flera fördelar med SART framför vanliga nödsändare. Vi behöver inte känna till att det existerar ett nödläge för att SART ska märkas tydligt och tidig undsättning kan påbörjas. Vi använder bara standard navigationsutrustning (vår vanliga navigationsradar) för att söka efter den nödställde. Specialutrustning som radiopejl behövs alltså inte. Det är ingen risk att vi lyssnar på fel frekvenser eller att sändning sker utan att någon lyssnar. Det är inte heller någon risk att vi pejlar fel sändare. Transpondern sköter sig dessutom själv helt automatiskt när den väl aktiverats. Liksom RACON ger SART oss två samtidiga och korsande ortlinjer (till skillnad från en radiopejls enda ortlinje, bäringen). SART:s två ortlinjer (bäring och avstånd) ger oss direkt positionen för de nödställda i livbåten.

SART finns i riktning 320° Vi girar mot SART och går mot den närmaste av de 12 punkterna Punkterna blir bredare när vi närmar oss SART

När vi kommer ännu närmare SART breddas punkterna till allt större bågar När vi är framme vid SART har bågarna blivit slutna cirklar


Radarn kan alltså visa väldigt mycket. MEN den ständigt föränderliga informationen på skärmen måste kontinuerligt analyseras, tolkas och värderas.




© Göran Mossberg