Dopplerradarjärjestelmät

Dopplerradarjärjestelmät ovat säteilyllisiä mittausjärjestelmiä, jotka käyttävät Dopplerin ilmiötä tunnistaakseen ja mittatakseen kohteiden radiaalinopeuksia sekä, joissakin toteutuksissa, etäisyyksiä. Kun lähettimestä vapautettu radiolähetin heijastuu maastoon tai liikkuvaan kohteeseen ja palaa vastaanottimeen, havaittu taajuus muuttuu liikkuvan kohteen mukaan. Tämä taajuusmuutos mahdollistaa kohteen nopeuden arvioinnin suhteessa anturiin. Usein Doppler radar yhdistetään myös etäisyydenselvitykseen, jolloin sekä nopeus että etäisyys voidaan määrittää.

Tyypillisesti Dopplerradarit jaetaan pulssidoppler- ja jatkuva-aaltodopplerjärjestelmiin. Pulssidoppler lähettää lyhyitä radiopulsseja ja mittaa sekä heijastuneen signaalin kulkuaikaa että Doppler-tilaa, jolloin saadaan sekä etäisyys että nopeus. Jatkuva-aaltodoppler (CW) lähettää jatkuvaa aaltoa ja mittaa taajuusmuutoksen, jolloin kohteen nopeus voidaan määrittää, mutta etäisyyden erottaminen edellyttää lisäominaisuuksia. Frequenciamoduloidut jatkuva-aaltodopparat (FMCW) yhdistää molemmat edut: taajuusmodulaation avulla saadaan sekä nopeus että etäisyys.

Sovellukset ovat moninaisia. Meteorologiassa Dopplerradar on keskeinen säätutkissa, joilla voidaan kartoittaa sade- ja tuulivirtoja sekä tuulen nopeuksia. Ilmailussa ja ilmapuolustuksessa radareita käytetään liikkuvien kohteiden tunnistamiseen ja ohjaamiseen. Automaattisessa ajamisessa ja ajoneuvovarustelussa pienetkin kaukokuljetusyksiköt käyttävät FMCW- ja CW-Doppler-radareita etäisyyden ja nopeuden mittaamiseen muihin ajoneuvoihin nähden.

Rajoitteita ovat aliisaus (Nyquist-rajat), kohdistamisen ja maastokohinan aiheuttama "clutter", sekä rajoitettu tarkkuus pienissä ja erittäin nopeissa kohteissa. Tekoäly- ja signaalinkäsittelymenetelmät, kuten kohteen erottelu, suodatus ja liikekeskeinen analyysi, parantavat tuloksia monimutkaisissa ympäristöissä.