Radares: Como funcionam os radares e quais as suas principais áreas de aplicação 1
Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto
Radares
O funcionamento dos radares e as suas principais
áreas de aplicação
Projeto FEUP 2014/2015 – Mestrado Integrado em Engenharia Eletrotécnica e de
Computadores:
Professor Armando Sousa Professor José Nuno Fidalgo
Equipa 1MIEEC01_3:
Supervisor: Mário Jorge Leitão Monitor: Manuel Silva
Estudantes & Autores:
Ana L. Macedo [email protected] Guilherme Castro [email protected]
Daniel Silva [email protected] Paulo Almeida [email protected]
Diogo Machado [email protected] Rafael Claro [email protected]
Radares: Como funcionam os radares e quais as suas principais áreas de aplicação 2
Resumo
Neste relatório, desenvolvido no âmbito da UC “Projeto FEUP”, abordam-se dois
grandes temas: o funcionamento dos radares e as suas principais áreas de aplicação.
Na primeira parte, faz-se uma análise intensiva do funcionamento dos diferentes tipos
de radares, utilizados nos dias de hoje, partindo dos conceitos mais simples, procurando
descrever, detalhadamente, as capacidades dos diferentes tipos, as suas limitações e
os requisitos necessários ao seu funcionamento. Numa segunda parte, procura-se
identificar o papel dos radares no nosso dia-a-dia, mostrando exemplos das suas
aplicações, previamente explicados, e novamente, informando sobre as limitações e
alternativas existentes, para cada fim.
Em suma, procuramos clarificar o funcionamento dos radares e mostrar onde estão
presentes, demonstrando a sua utilidade no nosso quotidiano.
Palavras-Chave
radares, reflexão, radiação eletromagnética, radiofrequência, sensores, antena,
recetor, emissor, alvo, impulso, dispersão, efeito Doppler, frequência, sinal, onda
contínua, onda alternada, radares primários, radares secundários, transponder,
transceptor,
Radares: Como funcionam os radares e quais as suas principais áreas de aplicação 3
Agradecimentos
O desenvolvimento deste relatório teve o auxílio de várias pessoas, às quais
deixamos o nosso agradecimento.
Em primeiro lugar, agradecemos ao nosso supervisor, o professor Mário Jorge
Leitão, pelas explicações cuidadas que sempre deu, e pela disponibilidade em tirar
dúvidas, sendo que, de outra forma, teria sido bastante complicado terminarmos este
trabalho. Agradecemos ainda o seu interesse pela matéria, que foi verdadeiramente
inspirador.
Agradecemos também ao nosso monitor, Manuel Silva, pelo apoio prestado, por nos
manter a par dos prazos e nos ter aconselhado da melhor forma, tendo-se mostrado
presente sempre que necessário.
Igualmente, agradecemos à Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto,
por ter colocado à nossa disposição ferramentas indispensáveis à realização deste
trabalho, como o Drive, as impressoras e o acesso à internet.
Radares: Como funcionam os radares e quais as suas principais áreas de aplicação 4
Índice
Lista de acrónimos/siglas ....................................................................................... 6
Glossário ................................................................................................................ 7
1. Introdução .......................................................................................................... 8
2. Contextualização Histórica ................................................................................. 9
2.1 Etimologia ..................................................................................................... 9
2.2 A Descoberta ................................................................................................ 9
3. Princípios e Conceitos Chave ........................................................................... 11
3.1 Sinal de Radar ............................................................................................ 11
3.2 Iluminação ................................................................................................... 11
3.3 Reflexão ...................................................................................................... 12
3.4 Equação do radar ........................................................................................ 12
3.5 Efeito Doppler ............................................................................................. 13
4. Processamento do sinal ................................................................................... 14
4.1 Determinação da Distância ......................................................................... 14
4.1.1 Tempo de propagação .......................................................................... 14
4.1.2 Modulação em Frequência ................................................................... 14
4.2 Determinação da Velocidade ...................................................................... 15
4.2.1 Variação da posição ............................................................................. 15
4.2.1 Efeito Doppler ....................................................................................... 15
5. Tipos de Radar ................................................................................................. 15
5.1 Radares primários ....................................................................................... 15
5.1.1 Radar de impulsos ................................................................................ 15
5.1.2 Radar de onda contínua não modulada (CW) ....................................... 16
5.1.3 Radar de onda contínua modulada (FM-CW) ....................................... 16
5.1.4 Radar de impulsos com efeito Doppler ................................................. 16
5.1.5 Radar de Abertura Sintética (SAR) ....................................................... 16
5.2 Radares secundários .................................................................................. 17
6. Aplicações do Radar......................................................................................... 18
6.1 Controlo Rodoviário de Velocidade ............................................................. 18
6.2 Radionavegação Marítima .......................................................................... 18
6.3 Radionavegação aérea ............................................................................... 19
Radares: Como funcionam os radares e quais as suas principais áreas de aplicação 5
6.4 Deteção Remota ......................................................................................... 20
6.5 Radares Meteorológicos ............................................................................. 21
7. Conclusões ....................................................................................................... 22
Referências bibliográficas ..................................................................................... 23
Radares: Como funcionam os radares e quais as suas principais áreas de aplicação 6
Lista de acrónimos/siglas
RADAR – Radio Detection and Ranging
FEUP – Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto;
UP – Universidade do Porto;
UC – Unidade Curricular
NRL – Naval Research Laboratory
SAR – Synthetic Aperture Radar
CW – Continuous Wave
SINCRO – Sistema Nacional de Controlo de Velocidade
CSF – Compagnie Générale de Télégraphie Sans Fil
Radares: Como funcionam os radares e quais as suas principais áreas de aplicação 7
Glossário
CW - Continuous Wave (Onda Contínua): Trata-se de um tipo de radar que emite
continuamente, tendo geralmente duas antenas, uma emissora e outra recetora.
Transponder - (abreviação de Transmitter-responder) é um dispositivo de
comunicação eletrónico complementar cujo objetivo é receber, amplificar e retransmitir
um sinal numa frequência diferente.
Transcetor - reunião de um emissor e de um recetor no mesmo móvel.
Efeito Doppler - variação da frequência de uma onda causada pela variação da
distância entre o emissor e o recetor.
Radares: Como funcionam os radares e quais as suas principais áreas de aplicação 8
1. Introdução
Este relatório tem como objetivo informar sobre as caraterísticas dos radares e as
suas aplicações. Este tema foi-nos proposto no âmbito da UC Projeto FEUP.
Num mundo onde os radares são tão comuns, e se misturam com as nossas vidas
de uma forma quase indetetável, entender a forma como estes funcionam e onde são
utilizados é algo verdadeiramente importante, a fim de compreendermos melhor o que
nos rodeia.
Ainda que sejam algo tão comum, os radares têm capacidades que se julgavam ser
impossíveis há bem poucos séculos, como a determinação da distância de um alvo, por
exemplo. São, por isso, objeto de grande fascínio e estudo por muitos entusiastas e
cientistas.
Radares: Como funcionam os radares e quais as suas principais áreas de aplicação 9
2. Contextualização Histórica
Neste capítulo apresenta-se a origem da palavra RADAR e explica-se brevemente
o aparecimento desta tecnologia.
2.1 Etimologia
O termo RADAR foi criado pela Marinha dos EUA em 1940, como acrónimo de RAdio
Detection And Ranging. A palavra foi introduzida em várias línguas desde então, sendo hoje
uma palavra comum em muitas destas, tendo perdido todas as maiúsculas.
2.2 A Descoberta
Há registos de que, em 1886, o físico alemão Heinrich Hertz mostrou que as ondas de
rádio podiam ser refletidas por objetos sólidos. Em 1897, Alexander Popov, reconhecido hoje
como o pai do rádio, enquanto testava um equipamento de comunicação entre dois navios,
reparou no facto de que um terceiro navio a passar, entre os dois navios em comunicação,
causava interferência. Para além disso, Popov tomou nota de que este fenómeno poderia
ser utilizado para detetar objetos, mas não voltou a explorar o tema.
O alemão Christian Hülsmeyer foi o primeiro a utilizar ondas de rádio para detetar
objetos. Em 1904, demonstrou a possibilidade de detetar um navio em condições de
nevoeiro cerrado, ainda que não fosse capaz de determinar a distância deste ao
transmissor/recetor.
Em 1922, dois investigadores, que trabalhavam para a Marinha dos EUA, colocaram um
transmissor e um recetor em dois lados opostos de um rio e descobriram que a passagem
de um navio pelo feixe causava uma interrupção no sinal. Foi elaborado um relatório onde
se sugeria que isto poderia ser utilizado para detetar a presença de navios em fracas
condições de visibilidade, mas a Marinha não continuou os trabalhos naquele momento. Oito
anos depois, Lawrence A. Hyland, no Naval Research Laboratory (NRL), observou efeitos
semelhantes, desta vez provocados pela passagem de um avião. Isto levou à criação de
uma patente, bem como a uma proposta para mais investigação no NRL.
Como se pode verificar, o nascimento desta tecnologia deu-se aproximadamente ao
mesmo tempo em sítios diferentes, devido ao secretismo com que se levavam a cabo todas
as investigações, nos tempos que antecederam a Segunda Guerra Mundial.
Em 1934, em França, o Compagnie Générale de Télégraphie Sans Fil (CSF), começou
a desenvolver um aparelho de rádio capaz de detetar obstáculos. Durante o mesmo período,
as Forças Armadas Russas, em colaboração com o Leningrad Electrophysical Institute,
produziram um aparelho experimental, o RAPID, capaz de detetar aviões num raio de 3 km.
Ainda nesse ano, o NRL desenvolveu o primeiro radar, baseado num sistema de
Radares: Como funcionam os radares e quais as suas principais áreas de aplicação 10
impulsos.
A evolução dos radares dá-se de forma acelerada neste período, e, em 1939, no
despoletar da Segunda Guerra Mundial, prova-se de extrema importância, dando grande
vantagem aos seus utilizadores, sendo que a vitória da Royal Air Force na Batalha da Grã-
Bretanha se deu principalmente graças a um sistema de radar desenvolvido e eficaz.
Foi a guerra que potenciou novos desenvolvimentos nos sistemas de radar,
principalmente, tendo levado a radares com melhor alcance, melhor resolução e maior
portabilidade.
Radares: Como funcionam os radares e quais as suas principais áreas de aplicação 11
3. Princípios e Conceitos Chave
Neste capítulo apresentam-se alguns conceitos chave relativos ao funcionamento
dos radares que são fundamentais à compreensão da informação apresentada
posteriormente.
3.1 Sinal de Radar
Um sistema de radar tem um transmissor que emite ondas de rádio, chamadas sinais
de radar, em direções específicas. Quando estes sinais entram em contacto com um
objeto, são geralmente refletidos ou dispersados em várias direções.
É o facto de os meios que os sinais de rádio atravessam absorverem pouco esses
sinais que permite que os radares detetem objetos a longas distâncias — distâncias que
causariam demasiada atenuação a radiações com outros comprimentos de onda, tais
como a visível, infravermelha ou luz ultravioleta. Fenómenos como o nevoeiro ou a
chuva, que bloqueiam a luz visível, são geralmente transparentes às ondas de rádio.
Certas frequências de rádio são absorvidas ou dispersadas pelo vapor de água ou pela
chuva, e são por isso evitadas, exceto quando a deteção destas condições é desejada.
3.2 Iluminação
O radar deteta os reflexos da radiação que emite, ou seja, não se serve de outras fontes,
como o Sol ou a Lua, nem de radiação infravermelha emitida pelos próprios corpos, devido
ao calor. Este processo de emitir ondas de rádio em direção a um objeto chama-se
Iluminação, ainda que estas ondas sejam invisíveis ao olho humano.
Radares: Como funcionam os radares e quais as suas principais áreas de aplicação 12
3.3 Reflexão
Se as ondas eletromagnéticas que atravessam um dado meio encontrarem outro meio,
com propriedades diferentes do meio de propagação, as ondas serão refletidas ou
dispersadas pelo segundo meio. Isto significa que, por exemplo, um avião ou um barco,
refletem bem as ondas de rádio, o que os torna facilmente detetáveis por um radar. Existem
materiais que absorvem as ondas de rádio, que são utilizados em veículos militares, para
reduzir a deteção. Esta técnica equivale à de pintar algo de preto para ser difícil ver esse
objeto durante a noite.
3.4 Equação do radar
Provavelmente das equações mais relevantes neste âmbito, a equação abaixo permite
determinar a potência recebida pela antena, Pr:
𝑃𝑟 =𝑃𝑡𝐺𝑡𝐴𝑟𝜎𝐹
4
(4𝜋)2𝑅𝑡2𝑅𝑇
2 (1)
onde:
Pt potência do transmissor Gt ganho da antena transmissora At abertura efetiva da antena recetora
𝜎 coeficiente de dispersão do alvo (Scattering coefficient em inglês)
F Fator da propagação do padrão Rt distância do transmissor ao alvo RT distância do alvo ao recetor
A abertura efetiva da antena recetora, At, também pode ser expressa por 𝐺𝑟𝜆
2
4𝜋, onde:
𝜆= comprimento da onda transmitida
Gr = ganho da antena recetora
Geralmente, a antena transmissora e a antena recetora são a mesma, pelo que a
distância alvo-transmissor e recetor-alvo é a mesma, o que permite uma simplificação na
expressão, deixando-a da seguinte forma:
𝑃𝑟 =𝑃𝑡𝐺𝑡𝐴𝑟𝜎𝐹
4
(4𝜋)2𝑅4 (2)
É possível observar que a potência recebida diminui à quarta potência da distância, pelo
que a potência recebida de alvos distantes é relativamente reduzida. O fator de propagação
está relacionado com a propagação multipercurso, o fenómeno que se dá quando diferentes
feixes de radiação atingem o mesmo alvo por caminhos diferentes. Deve considerar-se igual
a 1 quando a propagação se dá no vazio e sem interferências. Em situações de vida real,
deve considerar-se o efeito de perda em espaço livre, que está relacionado com a densidade
do meio no qual a onda se propaga.
Radares: Como funcionam os radares e quais as suas principais áreas de aplicação 13
3.5 Efeito Doppler
O Efeito Doppler é um fenómeno da
física que consiste no facto de as ondas
emitidas e/ou refletidas por um objeto em
movimento sofrerem uma variação na sua
frequência relativamente a quem as
recebe, dependendo se está cada vez
mais perto ou cada vez mais longe do
emissor (variação da posição =
velocidade). O fenómeno foi teorizado por
Johann Christian Andreas Doppler em
1842 e foi comprovado experimentalmente em 1845.
Fig. 1 - Efeito Multipercurso
Fig. 2 - Demostração da variação da frequência das ondas emitidas por um corpo que se desloca da direita para a esquerda
Radares: Como funcionam os radares e quais as suas principais áreas de aplicação 14
4. Processamento do sinal
Neste capítulo procura-se explicar as formas mais comuns de determinar as duas
principais informações que o radar permite averiguar: a distância do alvo ao radar e a
velocidade do alvo.
4.1 Determinação da Distância
4.1.1 Tempo de propagação
Uma das formas de determinar a distância é analisando o tempo de propagação:
transmitir um impulso curto e determinar o tempo que ele demora a voltar. Este impulso, de
muito alta potência, é focado numa direção específica, graças à diretividade da antena, e
propaga-se nessa direção à velocidade da luz. Se nessa direção houver um obstáculo, por
exemplo, um avião, então parte da energia é refletida de volta para a antena. Medindo o
intervalo de tempo que a radiação demorou a ir e voltar, é possível determinar a distância,
em linha reta, do obstáculo ao radar (Slant Range). É possível determinar a distância, então,
utilizando a seguinte fórmula:
𝑅 =𝑐∗𝑡
2 (3)
onde:
c = velocidade da luz no meio de propagação
t = tempo de propagação (ida e volta)
Este método de determinar a distância de um alvo ao radar não funciona se o alvo
estiver demasiado perto do radar, naquela a que se chama a zona cega do radar. Isto
acontece porque o recetor do radar tem de estar desligado durante o envio do impulso
(caso contrário, ficaria provavelmente danificado devido à potência do impulso
transmitido pelo transmissor).
4.1.2 Modulação em Frequência
Outra forma de determinar a distância é modulando a frequência da radiação emitida.
Comparar a frequência é um método bastante mais preciso do que a medição do tempo de
propagação, mesmo com dispositivos mais antigos. Medindo a frequência do sinal recebido
e a frequência original, a diferença pode ser facilmente determinada, e dessa forma, a
distância.
Radares: Como funcionam os radares e quais as suas principais áreas de aplicação 15
4.2 Determinação da Velocidade
4.2.1 Variação da posição
A velocidade é a variação da distância em função do tempo. Assim, é possível
determinar a velocidade de um objeto em movimento, tomando nota das várias posições que
toma. Um sistema de radar com memória pode fazer isto facilmente. Hoje, existem radares
que utilizam computadores para obter resultados mais precisos. É de notar que a utilização
deste processo requer um intervalo de tempo de aquisição de dados para conseguir
determinar a velocidade.
4.2.1 Efeito Doppler
Outra forma de determinar a velocidade é tirando partido do efeito Doppler. Se a
radiação for emitida sempre com a mesma frequência, é possível tirar partido deste efeito
para determinar a velocidade do objeto refletor, que é o alvo. No entanto, esta metodologia
só permite determinar a velocidade relativa desse objeto, e só a componente da velocidade
que está na linha da propagação da radiação. A determinação da velocidade na componente
perpendicular à linha de vista não é exequível com recurso ao efeito Doppler: só se pode
determinar atendendo à variação do azimute do objeto.
5. Tipos de Radar
Este capítulo apresenta uma lista dos tipos de radares mais comuns. É de salientar
que é necessário perceber bem os conceitos referidos no capítulo 3 para compreender
a informação que se segue.
5.1 Radares primários
Entendem-se por radares primários todos os radares que não utilizam outros
radares, auxiliares, no seu funcionamento, ou seja, que são independentes.
5.1.1 Radar de impulsos
O mais básico de todos os radares, o radar de impulsos é um sistema que emite
impulsos curtos e de alta potência (τ ≈ 0,1 … 1 µs) e posteriormente escuta os ecos
provocados pela reflexão nos alvos. Entre os impulsos, há pausas muito grandes (Τ >>
τ), que são chamadas tempo de escuta (tipicamente Τ ≈ 1 ms). A distância dos alvos é
determinada recorrendo a técnicas de análise do tempo de propagação. Este tipo de
radares é principalmente utilizado em distâncias muito grandes radar-alvo.
Radares: Como funcionam os radares e quais as suas principais áreas de aplicação 16
5.1.2 Radar de onda contínua não modulada (CW)
Um radar que transmite continuamente uma frequência não modulada (i.e.
constante) consegue medir a velocidade de um alvo recorrendo ao efeito Doppler. No
entanto, não consegue determinar a distância do alvo.
5.1.3 Radar de onda contínua modulada (FM-CW)
Um radar FM-CW (Frequency-Modulated
Continuous Wave) é um tipo de radar especial que
transmite continuamente uma frequência modulada,
que segue geralmente um padrão dente de serra. Em
contraste com o radar anterior (CW), este radar, por ser
capaz de modular a frequência emitida, consegue
determinar a distância do alvo ao radar.
5.1.4 Radar de impulsos com efeito Doppler
Um radar de impulsos com Efeito Doppler é um sistema de radar que determina a
distância de um alvo recorrendo a técnicas da análise do tempo de propagação do
impulso e que determina a velocidade desse mesmo alvo recorrendo à variação da
frequência causada pelo efeito Doppler. Este tipo de radar combina as funcionalidades
dos radares de impulso e dos radares de onda contínua.
Curiosamente, estes radares conseguem detetar a distância e a velocidade,
utilizando somente a variação da frequência, uma vez que os dois fatores afetam esta
variação de formas distintas.
5.1.5 Radar de Abertura Sintética (SAR)
Radar de abertura sintética, em inglês Synthetic-aperture radar (SAR), é um tipo de
radar que é utilizado para criar imagens de objetos, tais como de superfícies. Estas
imagens podem ser representações bidimensionais ou tridimensionais do objeto. O SAR
é montado geralmente em aviões ou em satélites artificiais.
Existem outros tipos de radares, mais sofisticados, que não abordaremos devido à
sua extrema complexidade.
Fig. 3 - Frequência modulada em dente de serra.
Radares: Como funcionam os radares e quais as suas principais áreas de aplicação 17
5.2 Radares secundários
Um radar secundário tem um funcionamento mais orientado à comunicação do que
propriamente à deteção. O transmissor emite uma mensagem e, se um objeto
cooperante receber a mensagem, responde com uma outra mensagem, da sua autoria,
muitas vezes contendo informação sobre a sua posição, e/ou outras informações
relevantes. Este método permite selecionar o alvo (só responde o alvo desejado).
Como se tratam de dois transmissores, a equação do radar muda:
𝑃𝑟 =𝑃𝑡𝐺𝑡𝐴𝑟𝜎𝐹
4
(4𝜋)2𝑅2 (4)
Como a distância a percorrer é metade (o impulso não tem de ir e voltar, só ir, uma
vez que tanto o radar como o alvo são capazes de o gerar), a potência recebida diminui
à segunda potência da distância, e não à quarta potência, como nos radares primários.
Radares: Como funcionam os radares e quais as suas principais áreas de aplicação 18
6. Aplicações do Radar
Neste capítulo expõem-se as principais aplicações dos radares na atualidade.
6.1 Controlo Rodoviário de Velocidade
O radar de velocidade é um cinemómetro que tem como método de medição o Efeito
Doppler.
Quando estes radares detetam um veículo em excesso de velocidade, é acionado um
dispositivo que regista a matrícula do veículo para fins de identificação. O uso dos radares
que utilizam Efeito Doppler é óbvia, uma vez que estes são os únicos radares capazes de
detetar a velocidade de um objeto em movimento de forma precisa.
O SINCRO (Sistema Nacional de Controlo de Velocidade) é uma estrutura física e
tecnológica que controla o serviço de fiscalização automática da velocidade de veículos
rodoviários em Portugal.
Este sistema tem como objetivo manter a segurança nas estradas portuguesas,
diminuindo o número de acidentes rodoviários, a fim de colocar Portugal nos dez países da
UE com menor taxa de sinistralidade rodoviária.
6.2 Radionavegação Marítima
Ao juntar aos navios e embarcações marítimas radares, os navegadores conseguem
obter informações sobre a posição exata de obstáculos e mesmo de outras
embarcações que se encontrem tanto acima do nível das águas como abaixo. Também
se pode cartografar uma área de uma forma exata e clara desta forma. Tais mapas,
reproduzidos somente por radares, são usados para definir a trajetória que melhor se
adequa ao navio, de forma a não atingir uma rocha, elevação do fundo do mar, ilha, etc.
No entanto, para um engenheiro projetar um destes radares é necessário um grande
estudo e trabalho, pois existem muitas interferências que à partida poderiam passar
despercebidas. O próprio navio, sendo ele construído de metal, em contato com a água
salgada, cria uma grande barreira eletromagnética. Por outro lado, todas as antenas e a
variedade de aparelhos usados pelos barcos também ajudam à má propagação das
ondas.
Assim, os radares têm uma grande importância na navegação tanto para a
segurança como para a exploração marítima.
Radares: Como funcionam os radares e quais as suas principais áreas de aplicação 19
6.3 Radionavegação aérea
Radar e transponder radar são
transcetores que emitem um sinal e
recebem o reflexo desse sinal, sendo que
o impulso é enviado e recebido na mesma
direção.
O tempo que o sinal demora a voltar
ao recetor, depois de ter sido enviado,
permite calcular a distância a que este se
encontra do alvo.
No Controlo de tráfego aéreo existem
dois tipos de radares, o primário e o
secundário.
O radar primário deteta alvos de qualquer tipo. Para executar essa função, tem um
emissor de ondas de rádio de elevada frequência e um recetor da mesma frequência,
esses radares fornecem informações relativas ao azimute e à distância da aeronave.
Possuem uma antena que roda para que seja possível vigiar todas as direções. As
posições dos objetos detetados são apresentadas num ecrã, onde o radar ocupa a
posição central.
Os aviões conseguem assim detetar tempestades e outros perigos, permitindo
alterar a sua rota de maneira a evitar áreas
turbulentas ou de risco para a segurança do
voo.
Os objetos metálicos refletem bem os
sinais do radar e são facilmente detetados.
O Radar secundário só é capaz de detetar
sinais de aeronaves equipadas com
transponder radar. Esse equipamento permite
à aeronave emitir um sinal de resposta às
interrogações recebidas, sendo assim, o sinal
chega com mais intensidade às antenas
recetoras no solo do que sinais refletidos. Este
sinal contém informações relativas à aeronave,
como a sua identificação e altitude.
Fig. 5 - Imagem representativa de um ecrã de um radar
Fig. 4 - Radar
Radares: Como funcionam os radares e quais as suas principais áreas de aplicação 20
6.4 Deteção Remota
A deteção remota é um meio com a intenção de obter informações acerca dos
objetos, recolhendo e analisando dados provenientes de objetos que se encontram a
longas distâncias. Para isso, os radares, via satélite, fazem uso de múltiplas frequências
da radiação eletromagnética, refletidas pela superfície terrestre, para descodificar
imagens.
Normalmente, estes sensores
encontram-se em órbita com a Terra.
Assim, consoante o ângulo de incidência
entre o radar e uma determinada área da
superfície terrestre, conseguem capturar
várias imagens de diferentes perspetivas
(dificultadas sobretudo pela rugosidade).
São maioritariamente utilizados para
observar o processo evolutivo da Terra,
elaborar cartas geográficas e controlar
anomalias na crosta terrestre.
Fig. 6 – Imagem obtida com um Radar de Abertura Sintética.
Radares: Como funcionam os radares e quais as suas principais áreas de aplicação 21
6.5 Radares Meteorológicos
Atualmente, os radares meteorológicos são extremamente úteis no quotidiano da
população, pelo simples facto de poderem prever o local exato onde as precipitações
irão ocorrer. É de notar, também, a capacidade
que têm para especificar o tipo de partículas
que são geradas, desde gotículas de água, a
neve e granizo.
Relativamente ao seu funcionamento, os
radares meteorológicos emitem para a
atmosfera impulsos de energia
eletromagnética e recebem os ecos destes.
Como as ondas, que se cruzam com as
partículas da atmosfera, são de tal forma
refletidas aleatoriamente, a quantidade de
energia que é recebida, nas placas dos
radares, é sempre inferior à emitida, sendo por isso que se consideram “ecos”.
No que diz respeito às características das ondas emitidas, salienta-se o facto de
serem de alta frequência, terem uma forte potência e comprimentos de onda entre os 5
e 10 cm, destacando, também, o facto de serem emitidas alternadamente, em intervalos
muito breves (microssegundos).
Clarificando o processo que envolve a localização das precipitações, os radares
meteorológicos servem-se de diversos fatores para calcularem as suas coordenadas, tal
como:
A orientação do feixe que foi refletido;
O ângulo que o feixe forma com a horizontal;
O tempo entre a emissão e a receção desses mesmos impulsos;
Fig. 7 - Radar Meteorológico
Radares: Como funcionam os radares e quais as suas principais áreas de aplicação 22
7. Conclusões
As aplicações dos radares são vastas e estão tão mergulhadas no nosso mundo
que muitas vezes nem damos conta da existência destes aparelhos, que, apesar da
complexidade que apresentam, e da variedade de formas como podem ser construídos
e como podem operar, são bastante banais. As suas aplicações estão maioritariamente
associadas à navegação e à meteorologia, e apesar de a existência destes ter sido
fomentada pela guerra, não é essa a principal finalidade para a qual estes trabalham
hoje.
Durante o desenvolvimento deste trabalho, ficámos a conhecer a forma como
funcionam os radares. Na nossa aprendizagem, destacaram-se principalmente alguns
dos seguintes tópicos: princípio de funcionamento, aplicações meteorológicas, Efeito
Doppler, significado de modulação em frequência.
Agora, somos capazes de reconhecer a importância que os radares têm nas
suas diferentes aplicações. Comummente, associam-se apenas ao controlo rodoviário
da velocidade. É inegável a utilidade destes instrumentos no combate à sinistralidade
nas estradas. Não obstante, existem outras aplicações para este tipo de instrumento.
Destas, destacam-se a navegação aérea e a navegação marítima que, sem este
instrumento, não seriam seguras nem fiáveis.
Hoje em dia, os radares assumem uma grande importância na área da
meteorologia, na medida em que, graças a estes, é possível prever catástrofes naturais
e reduzir o impacto destas na sociedade.
Dado o facto de a ciência estar em constante evolução e desenvolvimento,
haverão, presumivelmente, novas tipologias de radares no futuro: mais precisos, com
maior alcance e menos falíveis, a fim de providenciar à humanidade mais segurança e
conforto.
Radares: Como funcionam os radares e quais as suas principais áreas de aplicação 23
Referências bibliográficas
1. “Mobile Intelligent Autonomous Systems - Google Books”, acedido a 08 de outubro
de 2015, disponível em:
https://books.google.pt/books?id=HaS91phGuRQC&pg=PA141&dq=sanskrit+navgati
&hl=en&sa=X&ei=HnF0UorSGu6gjAK86IGIDQ&redir_esc=y#v=onepage&q=sanskrit
%20navgati&f=false.
2. “Primary and Secondary Radar”, acedido a 15 de outubro de 2015, disponível em:
http://www.airwaysmuseum.com/Surveillance.htm
3. ”The GlobMaritime Network - Radar Navigation Concept”, acedido a 30 de Setembro
de 2015, disponível em: http://www.globmaritime.com/martech/marine-
navigation/general-concepts/7231-radar-navigation-concept
4. TETLEY, Laurie, CALCUTT, David,; “Electronic Navigation Systems” (Abril 2001, 3ª
edição)
5. “ExplainThatStuff! - Radar”, acedido a 30 de Setembro de 2015, disponível em:
http://www.explainthatstuff.com/radar.html
6. “Navegação Aérea”, acedido a 4 de outubro de 2015, disponível em:
http://cft.fis.uc.pt/alex/students/NAVslides.pdf
7. “Radar pages”, acedido a 8 de Outubro de 2015, disponível em:
http://www.radarpages.co.uk/index.htm
8. “Privateline.com: Telephone History”, acedido a 12 de Outubro de 2015, disponível
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outubro de 2015, disponível em: https://earth.esa.int/documents/10174/642943/6-
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