Svět očima radaru

Radary přirovnává k netopýrům, žije jimi už od dětství a dnešní svět si bez nich nedovede představit. Vědec a proděkan Fakulty elektrotechniky a informatiky Univerzity Pardubice Tomáš Zálabský spolu se svým týmem vyvíjí nejen radary, které detekují třeba drony, ale zároveň také materiály, které drony pomáhají maskovat proti radarům.

Jak laikům vysvětlujete, co je radar? 

Rád používám přirovnání k netopýrům, kteří se v prostoru orientují pomocí echolokace. Radar funguje na podobném principu, jen využívá elektromagnetické vlny namísto akustických. Vyšle signál do prostoru a čeká, až se od objektu odrazí zpět. Z tohoto odrazu pak dokážeme určit, kde se objekt nachází, jak rychle se pohybuje a případně jeho další vlastnosti.

Jak jsou radary přesné? Stejně jako netopýři?

Přesnost radaru vždy závisí na tom, k čemu je určený. Některé dokážou měřit vzdálenost s přesností až v řádu centimetrů, jiné sledují velký prostor a jejich rozlišovací schopnost může být v řádu jednotek, desítek nebo i stovek metrů. Nejde tedy vždy o co nejjemnější detail, ale o přesnost dostatečnou pro konkrétní účel – jinou potřebujeme pro detekci dronů na krátkou vzdálenost, jinou pro sledování letadel a jinou pro automobilové aplikace.

Kde všude radary využíváme? 

Možná překvapivě se s radarem setkáváme i tam, kde bychom jej vůbec nehledali. Malý mikrovlnný radar může například otevírat automatické dveře, rozpoznávat pohyb nebo přítomnost člověka v budově a řídit podle toho osvětlení či vytápění. Moderní radary dokážou bezdotykově sledovat dýchání a srdeční činnost, rozpoznat pád seniora nebo pohyb ruky. Využívají se také k měření výšky hladiny v nádržích a silech, sledování rychlosti a trajektorie míče nebo při georadarovém průzkumu, kde odhalují objekty ukryté pod zemí, ve stěnách či pod vozovkou. V automobilech pomáhají radary například adaptivním tempomatům, hlídání okolí vozidla nebo moderním autonomním asistenčním systémům. Známé jsou samozřejmě i policejní radary pro měření rychlosti. Velmi důležité jsou radary v letectví, kde pomáhají sledovat provoz a zajišťovat bezpečnost. A podobně je najdeme i v námořní a říční dopravě, kde slouží k navigaci lodí, sledování překážek nebo bezpečnému pohybu za zhoršené viditelnosti. A samozřejmě, když sledujeme počasí v mobilní aplikaci, díváme se na data z meteorologických radarů.

Dokázali bychom bez radarů ještě fungovat? Bez radarové techniky si dnešní svět dokážu představit jen těžko. Výrazně by se zkomplikovalo sledování vzdušného prostoru, řízení provozu, navigace i ochrana kritické infrastruktury. Nebyl by to návrat do úplné minulosti, ale rozhodně by to byl velký krok zpět oproti standardu, na který jsme dnes zvyklí. 

Jakým směrem se výzkum radarů ubírá?

Současné radary jednoznačně směřují k maximální digitalizaci. Důležité je digitalizovat signál co nejblíže anténě, protože právě v datech, která radar přijímá, je schováno obrovské množství informací. Velkým trendem jsou také radary s aktivním elektronicky řízeným anténním polem. U nich se radarový svazek nemusí vychylovat mechanickým otáčením celé antény, ale elektronicky. Radar tak může velmi rychle měnit směr, kam se „dívá“, sledovat více objektů současně, vytvářet více anténních svazků a plnit více úloh najednou.

A možná je také co nejvíce zmenšit?

U řady aplikací, jako jsou automobilové radary nebo mobilní systémy, je miniaturizace velmi důležitá. Ale u radarů pro sledování velkého prostoru stále platí fyzikální limity. Takže pokud chceme vidět daleko, spolehlivě a s dobrou přesností, potřebujeme dostatečně velkou anténu, výkon a kvalitní zpracování signálu. Moderní radar tedy nemusí být nutně jen menší. Měl by být hlavně chytřejší, rychlejší, úspornější a schopný přizpůsobit se konkrétní situaci. Takzvané víceúčelové radary dnes dokážou například sledovat vzdušný prostor, vyhodnocovat různé typy objektů a podle jejich důležitosti přizpůsobovat své parametry. To je oblast, kde se propojuje klasická radarová technika s progresivním signálovým zpracováním a umělou inteligencí.

Takže radary mají rozhodovací schopnosti? 

V podstatě ano. Snažíme se dělat radary čím dál tím víc adaptivní. Radar může například sledovat úroveň rušení, vyhodnocovat podmínky prostředí nebo rozpoznat, že se v daném směru děje něco důležitého. Podle toho může měnit způsob, jakým vysílá signál, kam směruje anténní svazek, jak dlouho daný prostor sleduje nebo jak nastaví signálové zpracování. Právě schopnost přizpůsobení je jedním z hlavních směrů moderního radarového výzkumu.

A co radary a AI? 

To je jedna z oblastí, kterými se na fakultě intenzivně zabýváme. Umělá inteligence nám pomáhá hlavně při zpracování velkého množství radarových dat – tedy při hledání důležitých objektů, jejich třídění a rozpoznávání. Typickým příkladem může být snaha odlišit dron od ptáků nebo jiných pohybujících se objektů. Druhou oblastí je návrh a optimalizace radarových systémů. AI může pomoci rychleji hledat vhodné parametry, ladit algoritmy signálového zpracování nebo optimalizovat některé části hardwaru. Co dříve trvalo týdny, se dá teď výrazně zkrátit.

Jak je od sebe pomocí radaru odlišit? 

Využíváme takzvaný Dopplerův jev. Pokud se objekt vůči radaru přibližuje nebo vzdaluje, projeví se to malou změnou frekvence odraženého signálu. Podle této změny dokážeme poznat, že se objekt pohybuje, a určit i jeho rychlost ve směru k radaru nebo od radaru. Statické objekty mají naopak Dopplerovu změnu nulovou nebo velmi malou, a proto je možné je pomocí vhodného zpracování potlačit. 

A co poté následuje?

Poté se snažíme pohybující se objekty klasifikovat podle jejich typických vlastností – například podle rychlosti, způsobu pohybu nebo velikosti a fluktuace odrazu. U dronu mohou být patrné pravidelné změny způsobené rotory, zatímco ptáci se pohybují jinak a méně pravidelně. Moderní radary se tedy nesnaží objekt jen zachytit, ale také odhadnout, o jaký typ objektu může jít. V tomto směru jde vývoj rychle dopředu.

Takže musíte být neustále ve střehu a reagovat na to…

Ano, je to velmi dynamický obor. Zajímavé je, že se v mém výzkumném týmu nevěnujeme jen samotným radarovým systémům, ale také materiálům, které mohou radarovou zjistitelnost objektů snižovat. Na jedné straně tedy zkoumáme technologie, které pomáhají malé objekty, například drony, lépe detekovat. Na druhé straně se zabýváme i vývojem materiálů, které drony vůči radarům „maskují“.

Existuje něco, co dnešní radary ještě nedokážou, ale v budoucnu by mohly?

Dnes umíme velmi dobře měřit vzdálenost, rychlost nebo směr objektu. Ale spolehlivě určit, zda jde například o dron, ptáka nebo jiný malý objekt, je ve složitém prostředí pořád náročné. Do budoucna proto očekávám radary, které budou více adaptivní, budou lépe pracovat s umělou inteligencí a budou schopné nejen objekt zachytit, ale také lépe vyhodnotit.

Existuje technologie, která by jednou mohla radary nahradit?

Nemyslím si, že by radary nahradila jedna konkrétní technologie. Kamery, akustické senzory nebo třeba budoucí kvantové senzory mohou být velmi užitečné, ale každý princip má své limity. Radar má stále velkou výhodu v tom, že dokáže pracovat na velké vzdálenosti, měřit rychlost a fungovat i tam, kde optické senzory narážejí na horší viditelnost. Spíš než nahrazení radarů proto čekám jejich propojení s dalšími senzory.  Budoucnost bude podle mě v kombinaci radaru, optiky, umělé inteligence a možná časem i kvantových technologií.

Diskutovaným tématem je dnes obrana a bezpečnost. To jsou oblasti, kde jsou radary asi velmi využívané… 

Radary se velmi často využívají pro ochranu kritické infrastruktury, jako jsou jaderné elektrárny, letiště nebo průmyslové areály, kde pomáhají sledovat nežádoucí objekty, například drony. Velmi důležitou roli mají v protivzdušné a protiraketové obraně. U rychle se pohybujících objektů totiž rozhodují sekundy. Radar má oproti optickým systémům a kamerám výhodu v tom, že dokáže pracovat na dlouhé vzdálenosti a měřit polohu a rychlost objektu. Dokáže tak včas zachytit letící raketu, čímž získá protivzdušná obrana cenný čas na vyhodnocení situace, reakci a případné zneškodnění hrozby.

To už je dnes také zautomatizované? 

Do značné míry ano. Radar sám o sobě nerozhoduje izolovaně. Je součástí širšího systému, který data z radaru vyhodnocuje, propojuje je s dalšími informacemi a předává je do velitelského nebo řídicího centra, které vydává pokyn například k odpálení protirakety, která má hrozbu zneškodnit. Automatizace pomáhá především urychlit zpracování dat, sledovat více objektů současně a doporučovat další kroky. U zásadních rozhodnutí ale stále zůstává důležitá role člověka.

Liší se technologie, které využívají například státy NATO, oproti těm, které mají k dispozici země blízkého východu?

Rozdíly jsou hlavně v technické úrovni konkrétních systémů, například v anténách, citlivosti, digitálním zpracování, odolnosti proti rušení nebo schopnosti propojit radar s dalšími systémy. Nedá se ale jednoduše říct, že jeden region má vždy lepší techniku než druhý. Záleží na konkrétní zemi, výrobci, generaci systému i účelu, pro který je radar určen. Evropa, Spojené státy i Izrael patří v radarových technologiích ke světové špičce. A Česká republika má v tomto směru velmi silnou tradici, včetně firem a výzkumných pracovišť v našem regionu. To je něco, na co můžeme být právem hrdí. 

Děláte svůj výzkum častěji v terénu nebo v laboratoři?

Je to kombinace. Často pracujeme v laboratoři – navrhujeme algoritmy, zpracováváme data, vyhodnocujeme měření a připravujeme experimenty. Vyrážíme ale i do terénu, jelikož radarové systémy je potřeba ověřit v reálných podmínkách. A někdy jsou z toho zajímavé zážitky.      

Podělíte se s námi o nějaký?

Jedním z nejsilnějších zážitků pro mě bylo testování systému pro vrtulníky, který má detekovat překážky. Cílem bylo pomoci pilotům lépe rozpoznat například vedení vysokého napětí, stožáry nebo jiné překážky, které mohou být při zhoršené viditelnosti velmi nebezpečné. A protože podobný systém nejde ověřit jen v laboratoři, museli jsme ho testovat přímo v reálných podmínkách. Díky tomu jsem měl možnost několikrát letět ve vrtulníku Mi-171. To byl opravdu nezapomenutelný zážitek – a zároveň chvíle, kdy si člověk naplno uvědomí, že technologie, kterou vyvíjí, může mít v praxi skutečný význam.

Jak jste se dostal k výzkumu radarů?

Vybavuji si, že mě radary zaujaly už na základní škole. Přečetl jsem si tehdy článek o Tesle Pardubice a o systému Tamara, který patřil mezi světově unikátní pasivní sledovací systémy. Fascinovalo mě, že něco takového vznikalo právě v Pardubicích. To mě začalo strašně zajímat a řekl jsem si, že to je obor, kterému se chci jednou věnovat.

A vyšlo vám to.

Měl jsem štěstí. Ještě jako student Univerzity Pardubice jsem potkal pana profesora Pavla Bezouška, který byl vedoucím výzkumu radarové techniky právě v Tesle. Díky němu jsem se k radarům dostal odborně a už diplomovou práci jsem zaměřil na radarové systémy. Na fakultě jsem pak zůstal a dnes se snažím nejen dělat výzkum, ale také k tomuto oboru přivádět další studenty.

O radarech mluvíte s velkým nadšením, předáváte studentům i to?

Snažím se. Myslím, že technika se studentům nejlépe ukazuje na konkrétních příkladech. Proto pro ně pořádáme exkurze, zapojujeme je do měření, laboratorních úloh i projektů s praxí. Je skvělé, když student nevidí jen rovnici na tabuli, ale může si sáhnout na anténu, podívat se do bezodrazové komory nebo navštívit firmu, kde se radarová technika skutečně vyvíjí a vyrábí. Právě spolupráce fakulty s místními firmami, jako jsou ELDIS a RETIA, je pro studenty obrovská příležitost. Vidí, že to, co je učíme na fakultě, má reálné využití. A často zjistí, že špičkové technologie nevznikají daleko někde ve světě, ale přímo tady v Pardubicích.

Co vás na radarech fascinuje i po letech práce nejvíc?

Asi to, že radar člověku umožňuje dívat se na svět jinak. Spojuje se v něm fyzika, matematika, elektronika, programování i AI. Zároveň je to obor, který se stále rychle vyvíjí a stále více se propojuje s umělou inteligencí a výzkumem nových typů materiálů. 

Ing. Tomáš Zálabský, Ph.D. 

• Dlouhodobě se věnuje výzkumu radarových systémů, digitálnímu zpracování signálů a anténním a mikrovlnným systémům.
• Na FEI působí jako proděkan pro vědu a tvůrčí činnost. Jako vědec se podílí na rozvoji výzkumu v oblasti radarových technologií, 
• bezpečnostních aplikací a spolupráce s průmyslovými partnery.
• V roce 2025 získal Cenu rektora Univerzity Pardubice za dlouhodobý koncepční výzkum v oblasti moderních radiolokačních systémů, 
• mikrovlnných komponent a pokročilých metod signálového zpracování.
• Ve volném čase je nejraději s rodinou, kterou vnímá jako svou největší oporu. Společně vyráží na výlety a turistiku.

TEXT Veronika Sejkorová Skřivanová, Lada Součková : FOTO Adrián Zeiner

Tento text vyšel v exkluzivním vydání časopisu Univerzity Pardubice MY UPCE, vydání č. 118 ze září 2026, v tištěné i on-line podobě.