Deteksjon og følging av overflatefartøyer på avstander HF radar Deteksjon og følging av overflatefartøyer på avstander utover vanlig radar rekkevidde Dr Anton G Kjelaas CodarNor

Introduksjon Prinsipper-hva er en HF radar Hva kan den brukes til Eksempler på bruk Strømmålinger Skips deteksjon og følging Forslag til overvåkning av kysten Konklusjon

CodarNor

På grunn av en lave frekvensen (lange bølgelengde), Hva er en HF radar? En HF (høy frekvens) radar er en radar med en frekvens i området i området 5-50 MHz, m.a.o en radarbølgelengde på 60 til 6 m . En ”vanlig” radar har bølgelengder i centimeter området På grunn av en lave frekvensen (lange bølgelengde), har den en rekkevidde som er mye lengre enn en vanlig radar pga at den enten kobler seg til sjøoverflaten (overflatebølge), eller reflekteres fra jonosfæren.

Radar range HF radar range

Hva kan en HF radar brukes til ? Kartlegging av overflate strøm i den øverste 1 til 2 m som input til Oseanografisk forskning Oljedriftsmodeller Redningsoperasjoner (search and rescue) Måling av bølgehøyde og periode Deteksjon og følging av overflate fartøy

Performance of Various Single-Station Backscatter HF Radars Against External Background Noise "Cigar-Boat" target echo assumed: 10 m2 at 25 MHz, f4 falloff below that Sea clutter masks targets at known velocities -- detection range not useful

SeaSonde Antenner (mottaker antenne foran; sender antenne i bakgrunn)

To (eller flere) radarer trengs for å kartlegge overflate strøm To (eller flere) radarer trengs for å kartlegge overflate strøm. Strømmen måles i det området hvor det er overlappende dekning Vinkelen mellom de radielle komponentene bør helst være > 15 eller < 165

                                                                     Fedje HF observatory                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          

Nautøy Mottaker antenne Sender antenne

Vessel-Tracking Applications Vessel-Tracking Applications USCGC Finback R/V Endeavor M/V Oleander Small Fast Boat

M/V Oleander Boat Picture Tracker results

SeaTow 41 x x + +

Posisjon til et eller flere skip Retning Radiell hastighet Tid Radar #1 Radar #2 Avstand Posisjon til et eller flere skip Retning Radiell hastighet Tid Usikkerhet/feil i avstand Usikkerhet/feil i retning Usikkerhet/feil i rad. hast. Estimat av skipets størrelse Radielle strømvektorer Bølgehøyde/periode Sentral computer Posisjon og hastighet til et eller flere skip Usikkerhet/feil i posisjon Usikkerhet/feil i hastighet Overflate strøm vektorer Bølgehøyde/periode for radar #1 og #2

HF radarene som produseres av CODAR Ocean Sensors, kalles for SeaSonde. SeaSonde familien består av : Typisk oppløsn v/strømmåling Typisk nøyaktighet ved skips deteksjon Typisk rekkevidde Standard SeaSonde (~13 MHz eller ~25 MHz 60 km 2-3 km < 500 m Long range SeaSonde (~5 MHz) 250 km 6 km < 1000 m Harbor SeaSonde (~25 eller ~48 MHz) 10 km 300 m < 100 m Offshore SeaSonde (~13 MHz) 75 km 2 km Multi-statisk long range 300 km 6 km Systemer under utvikling/testing Bi-statisk SeaSonde (enkel Rx, multiple Tx) 60- 300 km 6 km ? EEZ (~5MHz) 400 km 6 km ? Ved utgangen av 2003 var det levert 150 sett. 85 % av alle HF radarer for hav monitoring/deteksjon er levert av Codar Til sammen har alle SeaSonde logget ca 4 mill driftstimer

Konklusjon *SeaSonde HF radar er et velprøvet instrument for måling/kartlegging av strømforholdene ut til avstander på 200 km fra land .Mer enn 150 er levert * SeaSonde HF radar er også egnet til å måle bølgehøyde opptil 8-10 m og periode i en avstand på 6-8 km fra land *SeaSonde HF radar har også vist seg som et egnet verktøy for deteksjon og følging av overflate fartøyer ut til avstander på > 200 km. En god del forskning og utprøving gjenstår før dette vil være et kommersielt instrument

Hvilken nøyaktighet/oppløsning kan oppnåes I avstand: Bestemt av båndbredden/sweepbredden ~ c/2B 25 KHz gir en oppløsning i avstand på 6 km 50 KHz gir 3 km 100 KHz gir 1,5 km 500 KHz gir 300 m I retning: Mer komplisert signal prosessering, men typisk 2-5 grader I hastighet: Doppler måling, typisk nøyaktighet ~ 5-10 cm/s