imported>RoBri: Wikipedia:Schiedsgericht/Anfragen/Projektausschluss_Friedjof

2026-03-17T10:38:27Z

Wikipedia:Schiedsgericht/Anfragen/Projektausschluss_Friedjof

Neue Seite

[[Datei:ROTHR USNavy a.png|mini|Überhorizontradaranlage der [[United States Navy]]]]
Das '''Überhorizontradar''' (auch ''OTHR'' für '' '''O'''ver '''T'''he '''H'''orizon '''R'''adar '' genannt) stellt eine Möglichkeit dar, [[Radar]]echos ohne quasi-optischen Sichtkontakt weit über die [[Erdkrümmung]] hinaus zu erhalten. Die verwendeten [[Frequenz]]en liegen meist im [[Kurzwelle]]nbereich und damit weit unterhalb der üblichen Radarfrequenzen ([[Mikrowellen]]bereich), dadurch sinken die [[Auflösung (Physik)|Auflösung]] und die Ortungsgenauigkeit. Allerdings können so [[Bodenwelle]]n oder [[Reflexion (Physik)|Reflexionserscheinungen]] an der [[Ionosphäre]] ausgenutzt werden, die eine Ortung über die Erdkrümmung hinaus erst ermöglichen. Überhorizontradartechnik wird von mehreren Staaten eingesetzt. Ein bekanntes System ist das [[Australien|australische]] [[Jindalee Operational Radar Network]] (JORN); die [[NATO]] betreibt eine entsprechende Anlage in [[Republik Zypern|Zypern]] (PLUTO System der Royal Air Force). Überhorizontradar-Sendestationen stehen in [[Semei|Semipalatinsk]] ([[Kasachstan]]), [[Alaska]] ([[Vereinigte Staaten|USA]]), [[Puerto Rico]] ([[Vereinigte Staaten|USA]]) und [[Mordwinien]] ([[Russland]]).

== Physikalische Grundlagen ==
Ein Überhorizontradar ist generell ein [[Impulsradar]]. Alle [[Dauerstrichradar|anderen Radarkonzepte]] eignen sich nicht dafür, Reichweiten von mehreren 1000 km zu erzielen. Für ein Überhorizontradar ergeben sich drei technische Notwendigkeiten, um diese gewünschten Reichweiten zu erreichen:
# Der Sendeimpuls muss die energetischen Bedingungen für die Überwindung dieser Entfernung erfüllen. Er muss mehr Energie enthalten, als die Summe aller möglichen Dämpfungen auf dem Hin- und Rückweg das Echosignal abschwächen könnte, so dass es im Empfänger nicht mehr registriert werden könnte.
# Die Empfangszeit muss lang genug sein, um die notwendigen Laufzeiten für das Echosignal abzudecken. Das Echosignal muss dem verursachenden Sendeimpuls eindeutig zugeordnet werden können, um ein eindeutiges Messergebnis zu erhalten.
# Die Ausbreitung der elektromagnetischen Wellen dieses Sendeimpulses muss entweder durch [[Beugung (Physik)|Beugung]] oder [[Reflexion (Physik)|Reflexionen]] die [[Erdkrümmung]] überwinden können.

In der Vergangenheit bestand die einzige Möglichkeit, diese energetischen Anforderungen zu erfüllen, in einer extrem hohen Impulsleistung des Sendeimpulses. Um eine angemessene Entfernungsauflösung zu erzielen, musste dieser Sendeimpuls sehr kurz sein (im Bereich weniger [[Mikrosekunde]]n) und in dieser kurzen Zeit eine extrem hohe Impulsleistung von bis zu 10 Megawatt (Durchschnittsleistung: 600 kW)<ref>''The AN/FPS-95 over-the-horizon back scatter radar (Radar system description)'', Part 1 of 4 Parts, in FOIA documents on the AN/FPS-95 Cobra, ([http://www.cufon.org/cufon/cobramst.htm online])</ref> aufweisen. Modernere Gerätekonzepte können jedoch eine [[Pulskompressionsverfahren|Intrapulsmodulation]] verwenden, so dass die Sendeenergie über eine längere Impulsdauer verteilt werden kann. Der Sendeimpuls benötigt in diesem Fall bei gleichem Energiegehalt eine geringere Impulsleistung. Mit dem [[Pulskompressionsverfahren]] kann ein ähnlich gutes [[Impulsvolumen|Entfernungsauflösungsvermögen]] wie mit einem sehr kurzen Sendeimpuls erreicht werden.

Um eine eindeutige Zuordnung zu dem jeweiligen Sendeimpuls zu ermöglichen und somit Mehrdeutigkeiten bei der Laufzeit- und Entfernungsmessung zu vermeiden, konnte nur eine sehr geringe [[Impulsfolgefrequenz]] verwendet werden. Die Impulsfolgefrequenz beträgt bei älteren Radargeräten etwa 10 [[Hertz (Einheit)|Hz]], was einer Signallaufzeit von etwa 100 [[Millisekunde|ms]], einer Entfernung von 30.000 km und folglich einer theoretischen Ortungsreichweite von maximal 15.000 km entspricht<ref>Daniel Möller, ''Überhorizontradare auf Kurzwelle'' auf [http://www.fading.de/ueberhorizontradar.php www.fading.de]</ref>. Auch hier bietet die Intrapulsmodulation Vorteile, da jeder einzelne Sendeimpuls ein anderes Modulationsmuster erhalten kann. Damit wird die Zuordnung des Echosignals zu einem Sendeimpuls durch dieses Muster zeitunabhängig ermöglicht und verhindert wirkungsvoll Mehrdeutigkeiten in der Laufzeitmessung. Die Impulsfolgefrequenz kann damit auf Werte um etwa 1 kHz angehoben werden. Durch die mögliche Impulsintegration kann das [[Signal-Rausch-Verhältnis]] im Radarempfänger wesentlich verbessert werden und damit die energetischen Bedingungen für das Überhorizontradar verbessern. In der Folge kann die Impulsleistung für die gleiche Reichweite nochmals verringert werden.

[[Datei:Woodpecker array.jpg|mini|Phased-Array-Antenne des sowjetischen Überhorizontradars „[[Woodpecker (Kurzwellensignal)|Woodpecker]]“]]
Größte Herausforderung ist die Überwindung der Erdkrümmung. Die Ausbreitung der elektromagnetischen Wellen muss sich entweder durch Beugung an die Erdoberfläche anpassen, oder gezielt an der [[Appleton-Schicht]] der Ionosphäre reflektiert werden. Damit wird der nutzbare Frequenzbereich stark eingeschränkt. Für die Beugung muss das Radar im unteren Kurzwellenbereich, für die Reflexion muss das Radar im mittleren bis oberen Kurzwellenbereich arbeiten.

Diese für Radargeräte sehr niedrigen Frequenzen bewirken, dass die Antennen extrem große Ausmaße annehmen müssen. Die Effektivität dieser riesigen Antennen ist jedoch aufgrund der Relation zur [[Wellenlänge]] recht gering, so dass sie, um die gewünschte Diagrammbreite ([[Halbwertsbreite|Winkelauflösungsvermögen]]) zu erreichen, geometrische Ausmaße von mehreren Kilometern erreichen können. Eine mechanische Drehung dieser riesigen Antennen ist ausgeschlossen. Es werden oft elektronische Schwenkverfahren mit [[Phased-Array-Antenne]]n genutzt. Bedingt durch die hohen Impulsleistungen und den notwendigen Schutz der empfindlichen Empfängereingänge wird oft das bistatische Radarverfahren genutzt, das heißt, Sendeantenne und Empfangsantenne befinden sich an weit voneinander entfernten Standorten.

== Technik ==
Es werden zwei verschiedene Gerätekonzeptionen verfolgt, die sich in der Antennenkonstruktion niederschlagen:
* ''OTH-B'' (Over-The-Horizon – Backscatter) und
* ''OTH-SW'' (Over-The-Horizon – Surface Wave).

=== Over-The-Horizon (Backscatter) ===
[[Datei:OTH-B.big.jpg|mini|Prinzip der Ausbreitung der elektromagnetischen Wellen bei OTH-B]]
OTH-B nutzt die Reflexionseigenschaften der [[Ionosphäre]], um mit Hilfe der [[Raumwelle]] Reichweiten von mehr als 2000 km zu erzielen. Die Sendefrequenz für dieses Verfahren liegt zwischen 15 MHz und 55 MHz. Die Radarsignalverarbeitung ist jedoch sehr schwierig, da die reflektierenden Schichten sich nicht in einer konstanten Höhe befinden, sondern sich tageszeitlich stark ändern. Durch die Laufzeitunterschiede bei einer Mehrfachreflexion ist dieses Konzept jedoch ungenau. Es ist also nicht einfach eine Spiegelung, sondern ein sehr komplizierter Prozess der Ausbreitung der elektromagnetischen Wellen. Auch sind die Echosignale nach einer mehrfachen Reflexion äußerst schwach, so dass auf der Empfangsseite empfindliche Empfänger genutzt werden müssen.
Die Berechnung der Entfernung ist deswegen schwierig und erhält Ungenauigkeiten. Die Entfernungsberechnung aus der Laufzeitmessung muss diesen Bedingungen ständig angepasst werden. Es werden in der Praxis meist Mehrfachreflexionen zwischen einzelnen Schichten der Ionosphäre und der Erdoberfläche genutzt, was zu zusätzlichen Mehrdeutigkeiten in der gemessenen Entfernung führt und in der Folge die [[Falschalarmrate]] beeinflusst. Diese Ungenauigkeiten werden jedoch in Kauf genommen, da diese Radargeräte nur militärisch genutzt werden und ausschließlich die Funktion einer Frühwarnung haben. Diese Mehrfachreflexionen werden im Unterschied zur einfachen Reflexion, dem {{lang|en|''single-hop''}}, nach der Anzahl der Reflexionen an der Ionosphäre zum Beispiel {{lang|en|''two-hop''}} für eine Zweifachreflexion benannt. Die Radarsignalverarbeitung muss dann die Schwellwerte für die Signalerkennung an die ebenfalls registrierten Reflexionen an der Erdoberfläche ([[Clutter (Radar)|Clutter]]) entsprechend dem Auftreten dieser Störungen durch eine [[Sensitivity Time Control|dynamische zeitabhängige Verstärkungsregelung]] anpassen.

Um die genaue Höhe der Appleton-Schicht der Ionosphäre zu bestimmen, werden spezielle [[Ionosonde]]n (sogenannte ''{{lang|en|chirpsounder}}'') genutzt.<ref>{{Literatur |Autor=Kenneth Davies |Titel=Ionospheric Radio |Verlag=Peter Peregrinus Ltd (on behalf of the Institution of Electrical Engineers) |Ort=London |Datum=1990 |ISBN=0-86341-186-X}}</ref> Das sind spezielle Radargeräte, die in ungefährer Entfernung der ersten Reflexion disloziert werden und im Frequenzbereich bis zu 30 MHz die Höhe der reflektierenden Schicht als Funktion der Sendefrequenz in einem sogenannten Ionogramm darstellen können. Aus den Echosignalen können außer der Amplitude und der Laufzeit (entspricht scheinbarer Reflexionshöhe) auch eine mögliche Dopplerverschiebung, Polarisationsänderungen und der günstigste Einfallswinkel abgeleitet werden. Mit Hilfe dieser Daten kann in einer Computersimulation der genaue Ausbreitungsweg bestimmt und auf dessen Grundlage eine Umrechnung der gemessenen Laufzeit in eine Entfernung über Grund durchgeführt werden.

=== Over-The-Horizon (Surface Wave) ===
OTH-SW-Radargeräte nutzen eine Trägerfrequenz von 2…3 MHz bis maximal 20 MHz. Darüberliegende Frequenzen könnten zwar gegebenenfalls auch genutzt werden, bilden jedoch nicht so starke [[Bodenwelle]]n aus und haben deswegen Verluste in der maximalen Reichweite.<ref>bei 4 MHz wird die maximale Reichweite mit 250 km angegeben (Quelle: [https://www.radartutorial.eu/19.kartei/10.weather/karte012.de.html Radartutorial]), bei 30 MHz nur noch mit 45 km (Quelle: [http://ifmaxp1.ifm.uni-hamburg.de/WERA_CHARACTERISTICS.shtml WERA characteristics] der Universität Hamburg)</ref> Die Bodenwelle passt sich der Krümmung der Erdoberfläche an und ermöglicht durch den bekannten Ausbreitungsweg genauere Reichweitenmessungen als OTH-B. Mit sehr langen Wellenlängen werden die elektromagnetischen Wellen an die recht gut leitende Oberfläche des Meeres gekoppelt und überwinden damit die Erdkrümmung. Die Genauigkeit der Ortung kann bei diesen Radargeräten nicht besser sein als die genutzte Wellenlänge.
[[Datei:OTH-SW vs. enroute radar.png|mini|Vergleich der Auffassungsbereiche eines Flugsicherungsradars (rot) mit einem OTH-SW Radar. (Maßeinheiten sind ''[[Seemeile|nautische Meilen]]'' in der Entfernung und ''[[Fuß (Einheit)|Fuß]]'' in der Höhe)]]

==== Anwendung ====
Anwendungsmöglichkeiten von OTH-SW Radargeräten sind:
* weiträumige Aufklärung von Schiffsbewegungen für den Küstenschutz;
* Schiffsverkehrsüberwachung für die Sicherheit des Seeverkehrs;
* Bergen und Retten im Falle von Schiffshavarien;
* Katastrophenwarnung vor tropischen Wirbelstürmen und Tsunamis;
* Beobachtung der Drift von Eisbergen;
* Überwachung von Bautätigkeiten vor dem Küstengebiet;
* Überwachung des Umweltschutzes in der Küstenregion.

Dieses Verfahren wird oft im Küstenschutz zur Entdeckung von [[Schmuggel|Schmugglern]] verwendet. Es kann derart empfindlich abgestimmt werden, dass einzelne schwimmende Personen sicher geortet werden können. Es erzielt jedoch nicht die Reichweiten von OTH-B.

Dieses Verfahren wird auch angewandt, um ozeanografische Messungen (Wellenhöhen, -geschwindigkeit, -abstände und Strömungsrichtungen) mit Hilfe der [[Bragg-Gleichung]] zu messen sowie für die Erkennung von Umweltverschmutzungen und eventuell ihrer Verursacher. In diesem Fall wird das [[Dauerstrichradar|FMCW-Radarverfahren]] genutzt und im Frequenzbereich von 5 MHz bis 55 MHz Reichweiten von 50 km bis zu 250 km erzielt. Dieses Verfahren ist bedingt ebenfalls für eine [[Tsunami]]warnung geeignet.<ref>A. Dzvonkovskaya, D. Figueroa, K.-W. Gurgel, H. Rohling, T. Schlick, ''HF Radar WERA Observation of a Tsunami near Chile after the Recent Great Earthquake in Japan'', International Radar Symposium IRS 2011, Leipzig, Germany, ''2011 Proceedings International Radar Symposium'' 2011, ISBN 978-1-4577-0138-2, S. 125–130, September 2011 ([http://ieeexplore.ieee.org/xpl/login.jsp?tp=&arnumber=6042102&url=http%3A%2F%2Fieeexplore.ieee.org%2Fiel5%2F6032140%2F6041611%2F06042102.pdf%3Farnumber%3D6042102 abstract])</ref><ref>Pressemitteilung der HELZEL Messtechnik GmbH ({{Webarchiv|url=http://www.helzel.com/files/432/upload/Tsunami/Press-Release-Tsunami-WERA-2011.pdf |wayback=20120423235926 |text=online |archiv-bot=2024-06-25 01:24:26 InternetArchiveBot }}; PDF; 1,8 MB)</ref>

==== Beispiel ====
Die Firma [[Raytheon]] hat im Auftrag des kanadischen Militärs ein solches Radar entwickelt, welches unter dem Namen ''{{lang|en|HF surface-wave radar}}'' [[SWR-503]] bekannt wurde. Dies ist ein maritimes Aufklärungsradar, um illegale Aktivitäten wie Drogenhandel, Schmuggel, Piraterie, Fischräuberei und illegale Einwanderung zu bekämpfen. Ebenso kann die Drift von Eisbergen in der Region beobachtet werden. Es besteht aus einem 660 Meter langen Antennenfeld aus Viertelwellendipolen, die untereinander einen Abstand von etwa 50 Metern haben. Das entspricht der halben Wellenlänge in dem genutzten Radarband von etwa 3 MHz. Das Antennenfeld kann Ziele innerhalb der 200 Meilenzone in einem Sektor von 120° beobachten. Die Genauigkeit der Positionsbestimmung beträgt etwa 100 Meter (entspricht der genutzten Wellenlänge).<ref>{{Literatur |Autor=Norman Friedman |Titel=The Naval Institute Guide to World Naval Weapon Systems |Verlag=Naval Institute Press |Ort=Annapolis, MD. |Datum=2006 |ISBN=1-55750-262-5 |Seiten=18 |Sprache=en |Online={{Google Buch |BuchID=4S3h8j_NEmkC |Seite=18}}}}</ref> Der Hersteller erklärt, dass dieses System auch tieffliegende Marschflugkörper erkennen kann, wenn es in einem Frequenzbereich von 15 MHz bis 20 MHz arbeitet.

== Elektromagnetische Verträglichkeit ==
Die leistungsstarken pulsförmigen frequenzbandbreiten Signale des Überhorizontradars stören den [[Kurzwellenrundfunk]] in dem Frequenzbereich von 10 MHz bis 20 MHz großflächig und teilweise erheblich. In der funktechnischen Umgangssprache werden derartige Störer (wegen des auffallenden Sendemusters) als „Specht ([[Woodpecker (Kurzwellensignal)|Woodpecker]])“ bezeichnet.

Heute werden bessere Technologien für das Überhorizontradar eingesetzt. Durch die Verwendung von Intrapulsmodulation und [[Rauschradar|Rauschmodulation]] werden gegenseitige Störungen verkleinert. Schwächere frequenzbandbreite Störungen treten jedoch immer noch auf.

So wird zum Beispiel das Überhorizontradar Pluto in dem britischen [[Akrotiri und Dekelia|Akrotiri]] auf Zypern auf den Frequenzen 10,13 MHz und 18,13 MHz mit der jeweiligen Frequenzbandbreite 40 kHz (entsprechend jeweils vier Kurzwellenrundfunkkanälen) von Funkamateuren beobachtet. Ein chinesisches Überhorizontradar kann auf den Frequenzen von 6,93 MHz bis 7,10 MHz auch in Deutschland gehört werden.

Das OTH-SW-Radar Wera hingegen versucht durch Aufklärung („{{lang|en|listen before talk}}“) einen wenig genutzten Frequenzbereich zu finden, bevor es sendet. Deshalb und wegen der außergewöhnlich kleinen Sendeleistung 30 Watt<ref>Technische Daten des Wera-Systems (https://www.radartutorial.eu/19.kartei/10.weather/karte012.de.html)</ref> sind bei Wera gegenseitige Störungen gering.

== Bekannte Stationen ==
[[Datei:Rothr range.jpg|mini|Ausleuchtbereiche der von den USA betriebenen ROTHR-TX, -VA und -PR]]
* [[Australien]]: [[Jindalee Operational Radar Network]] (JORN)
* [[China]]: eine Reihe von OTH-B und OTH-SW Anlagen sind in Betrieb, jedoch nicht näher klassifiziert<ref>Chinesische Over-the-Horizon Backscatter Radare (OTH-B) auf [http://www.globalsecurity.org/wmd/world/china/oth-b.htm http://www.globalsecurity.org/] (in Englischer Sprache)</ref>
* [[England]]: Ostküste<ref>{{Webarchiv|url=http://www.iarums-r1.org/iarums/radar-2012.pdf |wayback=20121115114905 |text=Radar Systems on Shortwave (PDF; 10,0 MB) |archiv-bot=2024-06-25 01:24:26 InternetArchiveBot }}</ref>
* [[Frankreich]]: [[Nostradamus (Radar)|Nostradamus]]<ref>Philippe Dorey u. a., ''Nostradamus: The radar that wanted to be a seismometer'' in Geophysical Research Letters, VOL. 37, [http://www.ipgp.fr/~ninto/2010GL044009.pdf (online PDF, 0,5 MB)]</ref>
* Italien: [[LOTHAR (Radar)]] in Apulien
* [[Kasachstan]]: Anlage in [[Ostkasachstan]] (bei [[Semei]]; betrieben von [[Russland]])
* [[Russland]]: mehrere Systeme, bekanntestes ist das [[Woodpecker (Kurzwellensignal)|Duga]]-System. Anlagen befinden sich unter anderem im [[Oblast Kaliningrad]]. Dort ein zum russischen Raketenschild gehörendes Radar des Typs Woronesch-DM<ref>Russia's new radar to monitor all Europe including Britain, Artikel in der Pravda vom 28. November 2011 [http://english.pravda.ru/russia/politics/28-11-2011/119757-russia_radar_europe-0/ online]</ref><ref>Russland nimmt Radarsystem in Kaliningrad in Betrieb, Artikel in ''Vorarlberg Online'' vom 29. November 2011 [http://www.vol.at/russland-nimmt-radarsystem-in-kaliningrad-in-betrieb/3105507 online]</ref>
* [[Vereinigte Staaten|USA]]: ROTHR-TX, ROTHR-VA und ROTHR-PR
* [[Türkei]]: in der Nähe von [[Ankara]]; wird mit den gleichen Parametern wie Zypern betrieben.
* [[Iran]]: [[Sepehr|Sepehr-System]], 2013 in Betrieb genommenes OTH mit einer Reichweite von min. 2500 km
* [[Zypern]]: [[Akrotiri und Dekelia#Überhorizontradar PLUTO|PLUTO System]] des Vereinigten Königreichs ([[NATO]]-Anlage) in [[Akrotiri und Dekelia|Akrotiri]], Leistung: 1 MW. ({{Coordinate|NS=34.61806|EW=32.94253|type=landmark|region=CY|text=/ |name=PLUTOSystem}}).

== Literatur ==
* J. M. Headrick, ''HF Over The Horizon Radar'' Chapter 24 in M. I. Skolnik, ''Radar Handbook'' ([http://www.helitavia.com/skolnik/Skolnik_chapter_24.pdf PDF], 1.8 MiByte)

== Weblinks ==
{{Commonscat|Over-the-horizon radar}}
{{Wiktionary|Überhorizontradar}}
* [http://www.chornobyl.in.ua/en/chernobyl-2.htm ''Tschernobyl-2'' Fotodokumentation] 2008. (englisch), [http://www.lplaces.com/de/reportagen/zone/12-chornobyl-2 ''Tschernobyl-2'' Foto-Reportage] (deutsch)
* [http://pripyat.de/chernobyl2.htm ''Tschernobyl-2 (2014)'' Foto-Reportage] (deutsch)
* Photos of the TULELAKE AFS AN/FPS-118 OTH-B RADAR FACILITY [http://craigsrailroadpages.com/oth-b/ in Englischer Sprache]

== Einzelnachweise ==
<references />

{{SORTIERUNG:Uberhorizontradar}}
[[Kategorie:Radar]]
[[Kategorie:Überhorizontradar| ]]

Überhorizontradar - Versionsgeschichte

imported>RoBri: Wikipedia:Schiedsgericht/Anfragen/Projektausschluss_Friedjof