雷達知識點總結(jié)(共20頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上雷達知識點總結(jié)1. 雷達的工作原理1 雷達測距原理超高頻無線電波在空間傳播具有等速、直線傳播的特性，并且遇到物標有良好的反射現(xiàn)象。用發(fā)射機產(chǎn)生高頻無線電脈沖波，用天線向外發(fā)射和接收無線電脈沖波，用顯示器進行計時、計算、顯示物標的距離，并用觸發(fā)電路產(chǎn)生的觸發(fā)脈沖使它們同步工作。2 雷達測方位原理（1）利用超高頻無線電波的空間直線傳播；（2）雷達天線是一種定向型天線；（3）用方位掃描系統(tǒng)把天線的瞬時位置隨時準確地送到顯示器，使熒光屏上的掃描線和天線同步旋轉(zhuǎn)，于是物標回波也就按它的實際方位顯示在熒光屏上。雷達基本組成 （1） 觸發(fā)電路（Trigger Circuit）作用：

2、每隔一定的時間產(chǎn)生一個作用時間很短的尖脈沖（觸發(fā)脈沖），分別送到發(fā)射機、接收機和顯示器，使它們同步工作。（2） 發(fā)射機（Transmitter）作用：在觸發(fā)脈沖的控制下產(chǎn)生一個具有一定寬度的大功率高頻的脈沖信號（射頻脈沖），經(jīng)波導(dǎo)饋線送入天線向外發(fā)射。參數(shù)：X波段：9300MHz9500MHz （波長3cm） S波段：2900MHz3100MHz （波長10cm）（3） 天線（Scanner; Antenna）作用：把發(fā)射機經(jīng)波導(dǎo)饋線送來的射頻脈沖的能量聚成細束朝一個方向發(fā)射出去，同時只接收從該方向的物標反射的回波，并再經(jīng)波導(dǎo)饋線送入接收機。參數(shù)：順時針勻速旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速：1530r/min（4）

3、 接收機（Receiver）作用：將天線接收到的超高頻回波信號放大，變頻（變成中頻）后，再放大、檢波，變成顯示器可以顯示的視頻回波信號。（5）收發(fā)開關(guān)（T-R Switch） 作用：在發(fā)射時自動關(guān)閉接收機入口，讓大功率射頻脈沖只送到天線向外 輻射而不進入接收機；在發(fā)射結(jié)束后，能自動接通接收機通路讓微弱的回波信號順利進入接收機，同時關(guān)閉發(fā)射機通路。（6）顯示器（Display） 作用：傳統(tǒng)的PPI顯示器在觸發(fā)脈沖的控制下產(chǎn)生 一條徑向的距離掃描線，用來計時、計算 物標回波的距離，同時這條掃描線由方位掃描系統(tǒng)帶動天線同步旋轉(zhuǎn)。（7）雷達電源設(shè)備（Power Supply） 作用：把船電變化成雷達所

4、需要的具有一定頻率功率和電壓的專用電源。 參數(shù)：中頻電源，頻率：4002000Hz2.1 雷達中頻電源設(shè)備1）雷達為什么使用專用電源 避免低頻電源設(shè)備干擾和縮小雷達體積； 雷達要求穩(wěn)定、可靠的電源； 防止微波雷達與其它高頻用電設(shè)備相互干擾。2）雷達中頻電源的技術(shù)要求 電壓穩(wěn)定（船電變化±20%，輸出小于±5% ）； 中頻穩(wěn)定（400-2000Hz）； 有短路、過流、過壓保護措施； 操作簡便、使用可靠； 能24小時連續(xù)工作； 適應(yīng)海上的工作環(huán)境； 噪聲振動小、換能效率高。2.2 雷達觸發(fā)脈沖產(chǎn)生器（1）觸發(fā)脈沖產(chǎn)生器的作用 每隔一定的時間產(chǎn)生一個觸發(fā)脈沖，分別送到發(fā)射機、接收

5、機和顯示器，使它們同步工作。（2）觸發(fā)脈沖產(chǎn)生電路 現(xiàn)代雷達為了提高測距精度，采用一種晶體高頻振蕩器作為雷達的時間基準器，裝在顯示器里。觸發(fā)脈沖由高頻振蕩器分頻得到。（3）脈沖重復(fù)頻率（PRF）和脈沖重復(fù)周期（PRP） （4）觸發(fā)脈沖與雷達量程 雷達的脈沖重復(fù)頻率隨量程而改變，在近、中、遠量程段各選定一個脈沖重復(fù)頻率，由量程開關(guān)控制變換。 PRF=500Hz4000Hz 量程越大，PRP越大，PRF越?。环粗?.3 雷達發(fā)射機（1）發(fā)射機組成及作用預(yù)調(diào)制器：產(chǎn)生一個具有一定寬度的正極性矩形脈沖，控制調(diào)制器工作。雷達的脈沖寬度轉(zhuǎn)換在此進行。調(diào)制器：產(chǎn)生一個具有一定寬度、一定幅度（約1萬伏特）的負

6、極性高壓矩形脈沖（調(diào)制脈沖），加給磁控管的陰極。磁控管：在調(diào)制脈沖的控制下，產(chǎn)生相同寬度的大功率超高頻振蕩脈沖（射頻脈沖），經(jīng)波導(dǎo)天線向外輻射。電源：低壓電源和高壓電源。高壓自動延時電路的作用是保證磁控管有35分鐘的預(yù)熱時間。（3）發(fā)射機技術(shù)指標工作波長（Wavelength）發(fā)射機的工作波長是指磁控管產(chǎn)生的超高頻脈沖波的波長。船用雷達的頻率范圍是： X波段：9300MHz9500MHz （波長3cm） S波段：2900MHz3100MHz （波長10cm）脈沖寬度（Pulse Width）脈沖寬度是指射頻脈沖振蕩持續(xù)的時間。發(fā)射功率（Transmitted Power）峰值功率:在脈沖持續(xù)期

7、間的射頻振蕩的平均功率。 平均功率:在脈沖重復(fù)周期內(nèi)的輸出功率的平均值 脈沖波形（Pulse Wave Shape）發(fā)射脈沖的波形是值發(fā)射脈沖的包絡(luò)形狀。一般說來，波形越接近矩形越好。發(fā)射脈沖頻譜（Radio Frequency Pulse Spectrum）發(fā)射脈沖頻譜就是組成射頻脈沖信號的所有頻率成分的能量分布。接收機的通頻帶寬度 脈沖頻譜要求穩(wěn)定、對稱，旁瓣最大值不大于主瓣的25%4）磁控管 磁控管的工作條件，磁控管本身完好； 燈絲加上額定工作電壓，陰極加熱； 磁控管陰陽極間加上額定的負極性調(diào)制脈沖； 磁控管輸出負載匹配，波導(dǎo)與天線應(yīng)連續(xù)、 不變形及內(nèi)部要光潔。磁控管的檢查（1）查磁控管

8、電流（2）用氖燈檢查磁控管的使用注意事項（P12）5)脈沖調(diào)制器 調(diào)制脈沖的波形直接決定磁控管工作的好壞，要求前后沿要陡，平頂波動小。磁控管需要的高壓調(diào)制脈沖的脈沖功率很大，而平均功率卻很小。6）發(fā)射機的調(diào)整高壓自動延時電路調(diào)整磁控管電流的調(diào)整7）發(fā)射機的狀態(tài)判斷判斷磁控管是否工作正常檢查磁控管電流；用氖燈在收發(fā)機波導(dǎo)口檢查是否發(fā)亮2.4 微波傳輸及雷達天線系統(tǒng)1）系統(tǒng)組成及作用1 波導(dǎo) 連接收發(fā)機與天線之間，用于傳輸微波能量。2 天線 用作定向發(fā)射射頻脈沖信號和定向接收物標回波信號。3 驅(qū)動電機：在相對風速100kn時能以10003000r/min的轉(zhuǎn)速啟動并驅(qū)動天線旋轉(zhuǎn)。4 傳動裝置（Dr

9、iving Device）即減速裝置,保證天線以1530r/min速度勻速轉(zhuǎn)動。5 方位同步發(fā)送機（Bearing Transmitter）將天線的角位置信號變成電信號送給顯示器的同步接收機，使掃描線隨天線同步旋轉(zhuǎn)。6 船首位置信號產(chǎn)生器 由一個微型觸點式開關(guān)和安裝在天線旋轉(zhuǎn)齒輪上的一個凸輪組成。每當天線轉(zhuǎn)過船首方向時，凸輪使開關(guān)閉合一次，發(fā)出一個脈沖信號使顯示器里的船首標志電路輸出一個方波，在屏上形成一個徑向亮線代表本船船首。（觸點開關(guān)也可以是干簧管）（2）波導(dǎo)1）用途 為減小損耗，防止輻射、干擾和失真，要使用波導(dǎo)或同軸電纜作為微波傳輸線，而不能用普通導(dǎo)線或電纜。1 結(jié)構(gòu)特點:由黃銅或紫銅拉

10、制而成的空心管，內(nèi)壁光潔度高，界面尺寸由傳輸?shù)奈⒉úㄩL決定。.2 電磁波在波導(dǎo)中傳導(dǎo)的衰減（P16）（1） 與傳輸?shù)牟ㄐ斡嘘P(guān)（2） 與波導(dǎo)管尺寸有關(guān)（3） 與波導(dǎo)材料有關(guān)（4） 與波導(dǎo)內(nèi)表面光潔度和清潔度有關(guān)3 波導(dǎo)元件及其使用（P16）（1）安裝前要檢查波導(dǎo)管，管內(nèi)應(yīng)清潔（2）波導(dǎo)總長度不宜超過20m，彎波導(dǎo)不宜超過5個（3）軟波導(dǎo)不能用作彎波導(dǎo)，不宜裝于室外（4）波導(dǎo)管平面接頭超天線，扼流接頭朝收發(fā)機（5）在收發(fā)機波導(dǎo)口要插上云母片，防止波導(dǎo)一旦進水直接流入磁控管而損壞磁控管（6）波導(dǎo)安裝時要防止波導(dǎo)受力綜合考慮，一般3cm雷達使用波導(dǎo)作饋線，在10cm雷達中，用同軸電纜作饋線。3雷達天線

11、主要技術(shù)指標（1）方向性圖（2）方向性系數(shù)（3）天線效率（4）天線增益（Antenna Gain） 天線增益的大小直接影響雷達的作用距離，與天線的有效面積有關(guān)，一般而言，天線尺寸越大，雷達的作用距離越遠（假定雷達發(fā)射功率足夠）。（5）天線波束寬度（Beamwidth）在天線功率方向性圖中主瓣波束的兩個半功率點方向間的夾角稱為主瓣的波束寬度。在場強方向性圖中，等于場強值為0.707時的兩個方向間的夾角。隙縫波導(dǎo)天線隙縫波導(dǎo)越長，隙縫數(shù)越多，水平波束寬度越窄、方向性越好。隙縫波導(dǎo)天線主瓣軸線方向會偏離天線窗口中點法線方向的順時針方向約3-5度，稱偏離角。在安裝天線底座時要注意校正。水平極化波 在海

12、面平靜狀態(tài)，水平極化波引起的海浪干擾雜波最小。垂直極化波 利用10cm波長的垂直極化波抑制海浪干擾。圓極化波 圓極化波可以較好的抑制雨雪干擾2.5 雷達接收機1）接收機的組成及各部分作用.1 變頻器 作用是把雷達超高頻回波信號變成頻率較低的中頻回波信號。 船用雷達接收機的中頻一般為30MHz或60MHz。.2 中頻放大器把微弱的中頻回波信號不失真的放大十幾萬倍，然后送去檢波.3 檢波器 把經(jīng)過放大后的中頻回波信號去掉中頻成分，取出包絡(luò)，變成視頻脈沖信號。4 輔助電路 增益控制電路（Receiver Gain Control） 作用：改變接收機中放的增益（放大倍數(shù)），實現(xiàn)對回波強度的控制； 海浪

13、干擾抑制電路（Anti-Clutter Sea Control） 作用：抑制海浪的干擾； 自動頻率控制電路（Auto Frequency Control） 作用：自動控制本機振蕩器的頻率，使混頻器輸出穩(wěn)定的中頻信號，顯示屏上回波穩(wěn)定清晰。2）接收機的主要技術(shù)指標1 靈敏度（Sensitivity）表示:接收機接收微弱信號的能力；參數(shù)：最小回波信號功率（接收機門限功率）注意： Prmin越小，接收機靈敏度越高，雷達作用 距離越遠； f表示接收機通頻帶寬度,其值越小,則Prmin越小,接收機靈敏度越高。.2 通頻帶（Band Width） 表示：接收機能有效放大的信號頻率范圍； 參數(shù)：輸入信號電壓

14、放大倍數(shù)從中心頻率f0的最大值1下降到0.707時兩個對應(yīng)頻率之差。通頻帶寬捕獲多，失真小靈敏度低，影響探測能力通頻帶窄捕獲少，失真大靈敏度高，遠距探測能力強3）接收機工作狀態(tài)判斷.1 調(diào)“增益”看噪聲變化 正常：順時針調(diào)大“增益”旋鈕，屏幕上出現(xiàn)噪聲斑點； 故障：無噪聲斑點或很微弱。.2 從晶體電流看變頻器的工作 正常：晶體電流值在規(guī)定范圍內(nèi)； 故障：無電流本機振蕩器已壞；電流偏小本機振蕩器工作不正常。注意：有晶體電流只能說明晶體和本機振蕩器是工作的，不能說明一定有回波輸入。2.6 雷達顯示器（1）主要技術(shù)指標.1 平面位置顯示器PPI（Plane Position Indicator） 極

15、坐標表示,掃描中心代表天線位置; 物標回波以距離掃描線上的加強亮點表示; 回波亮點至掃描中心之間的距離代表物標距離； 掃描線隨天線同步旋轉(zhuǎn).2 技術(shù)要求 距離:Rmin ，Rmax 方位:0°，360° 滿足測量精度、圖像分辨力等要求（2）雷達顯示器的組成1 陰極射線管CRT（Cathode Ray Tube） 電磁式顯象管：電子束聚焦和偏轉(zhuǎn)都用管頸外的線圈產(chǎn)生的磁場實現(xiàn)的。陰極為信號極，加入負極性回波視頻脈沖信號及各種刻度脈沖信號控制柵極加可調(diào)偏壓（用面板上“亮度”鈕控制）和正極性方波（稱輝亮方波，用以控制陰極只在掃描持續(xù)期內(nèi)發(fā)射電子）。第一陽極加+600v電壓以加快電子

16、速度。在聚焦圈中加聚焦電流或在聚焦電極上加聚焦電壓，實現(xiàn)電子束的聚焦。第二陽極加約+1000v特高壓，加快電子束的速度，轟擊熒光屏。余輝時間：從電子束停止轟擊到發(fā)光強度衰減到初始值的1%的時間。船用雷達CRT的余輝時間一般為68s，屬于長余輝 現(xiàn)代光柵掃描雷達則采用短余輝CRT2 距離掃描電路（Range Sweep Circuit） 延時線（Delay Line）：用來調(diào)節(jié)掃描線的起始時間，使得掃描起點時刻和射頻脈沖離開天線的時刻嚴格對應(yīng)，以保證測距的準確。 方波產(chǎn)生器：在經(jīng)過延時的觸發(fā)脈沖的控制下，根據(jù)不同的量程產(chǎn)生不同寬度的方形脈沖，以控制顯示器的掃描電路同步工作。（3）光柵掃描原理1

17、徑向圓掃描（極坐標方式）特點： 熒光屏上掃描線徑向掃描的速率取決于量程的大??； 掃描線旋轉(zhuǎn)的速率取決于天線的轉(zhuǎn)速； 物標回波的強度取決于回波視頻信號的幅度；缺點： 物標回波及各種符號視頻在屏幕上只能是天線每轉(zhuǎn)一圈才能亮一下，整個屏面上亮度不一； 容易丟失小目標； 在常規(guī)雷達屏上標示其他符號十分麻煩、困難。2.7 雷達顯示方式雷達顯示方式的分類1 船首向上圖像不穩(wěn)相對運動顯示顯示特點： 掃描中心代表本船位置，在屏上不動；船首線代表本船船首方向；固定物標與本船等速反向運動；船首線指向固定方位盤的零度；讀取物標的相對方位本船轉(zhuǎn)向時，船首線不動而物標回波反轉(zhuǎn)，使得圖像不清晰。顯示優(yōu)點：顯示非常直觀，便

18、于判明目標船的位置；判斷碰撞危險方便，常用作觀測瞭望。顯示缺點：若需定位（測量真方位），須加上航向，使用不便在大風浪天氣時，船首偏蕩，圖像模糊，測量誤差大。2 真北向上圖像穩(wěn)相對運動顯示顯示特點： 必須接入陀螺羅經(jīng)的航向信號；掃描中心代表本船位置，在屏上不動；船首線代表本船船首方向；固定物標與本船等速反向運動；船首線指向航向值固定方位盤的零度代表真北；讀取物標的真方位。本船轉(zhuǎn)向時，船首線移向新航向值，而物標回波不動，圖像清晰。顯示優(yōu)點：便于測量物標的真方位；圖像穩(wěn)定，顯示清晰；在定位及多該向窄航道中航行使用方便。顯示缺點：當航向在090°270 °之間時，特別在180 &#

19、176;附近 ，觀測不便，容易搞錯物標位置，不利于避碰操縱。3 航向向上圖像穩(wěn)相對運動顯示顯示優(yōu)點：具有船首向上的直觀顯像，判明物標的位置；具有真北向上的圖像穩(wěn)定，直接讀取真方位；在避碰、定位和導(dǎo)航中應(yīng)用方便。真運動雷達顯示方式的分類根據(jù)本船速度的輸入源：計程儀真運動、模擬速度真運動根據(jù)輸入速度的類型：對地真運動、對水真運動根據(jù)圖像的指向：北向上真運動、船首向上真運動、航向向上真運動1 真北向上真運動顯示顯示特點： 掃描中心在屏上按計程儀或模擬計程儀輸入的速度沿著船首向（航向）移動； 掃描中心的正上方代表真北，本船船首線指示航向；本船轉(zhuǎn)向時，船首線移動，其他物標不動；其它運動物標按各自的航向、

20、航速移動，固定物標靜止不動。雷達屏幕上的圖像顯示的是相對靜止的畫面，如同海圖一般，但可以根據(jù)本船的位置作漫游，偏心顯示可以使本船前方的區(qū)域更大。2 對水穩(wěn)定真運動顯示顯示特點： 速度輸入是對水速度，航向是陀螺羅經(jīng)航向； 本船的船首線在航行中是穩(wěn)定的；運動的物標按照它對水的速度和航向航行；隨水漂流的物標（對水靜止）在雷達屏上是不動的固定的物標（系留于地）在雷達屏上按照風流壓的相反方向和速度移動運動物標（包括本船）的尾跡表示該物標的對水速度和航向。3 對地穩(wěn)定真運動顯示顯示特點： 速度輸入由雙軸多普勒計程儀輸入對地速度; 本船（掃描中心）在屏上將按實際的航跡向及對地速度移動。 本船的航向（船首線指

21、向）與航跡向不一致，有一個偏角，即風流壓差角。固定的物標（系留于地）在雷達屏上是不動的。運動的物標（包括本船）按照它對地的速度和航向航行；雷達屏上顯示的所有的物標相對與大地的位置變化。比較及應(yīng)用：在狹水道導(dǎo)航時用對地穩(wěn)定真運動顯示比較直觀方便；在進行雷達標繪、計算及判斷碰撞危險、采取避碰措施時用對水穩(wěn)定真運動比較方便、準確3.1 雷達最大探測距離及其影響因素在標準大氣折射條件下，考慮到物標的高度，船用雷達的最大探測距離為： H1 雷達天線高度 H2 物標高度3.2 雷達最大作用距離及其影響因素影響因素： （1）雷達技術(shù)參數(shù)： rmax與Pt的四次方根成正比：加大發(fā)射機的發(fā)射功率，雷達最大作用距

22、離增加，但不顯著。 rmax與Prmin的四次方根成反比：減小接收機的門限功率，雷達最大作用距離增加，但不顯著 rmax與GA和的平方根成正比：天線增益和工作波長對雷達的最大作用距離影響較大。（2）物標反射性能： 物標反射雷達波性能的強弱顯然影響雷達的最大作用距離，一般可用物標有效散射面積來表示。 物標幾何尺寸大小的影響：物標的尺寸越大，雷達波束照射到的面積越大，回波越強。 物標形狀、表面結(jié)構(gòu)即入射波方向的影響 物標材料的影響 工作波長的影響 3cm雷達的雨雪干擾比10cm雷達強很多。（3）海面鏡面反射的影響(4)海浪干雜波擾的影響海浪干擾雜波的特點： 離本船越近，海浪反射越強；隨著距離增加，

23、海浪反射強度呈指數(shù)規(guī)律迅速減弱； 海浪回波在雷達熒光屏上顯示為掃描中心周圍一片不穩(wěn)定的魚鱗狀亮斑； 海浪回波強度與風向有關(guān)，本船上風舷的海浪雜波強，顯示距離遠；下風舷則弱，顯示距離近； 大風浪時，海浪回波密集而變成分布在掃描中心周圍的輝亮實體；若有幅度較大的涌浪，可見一條條回波帶。 雷達技術(shù)參數(shù)與海浪回波的關(guān)系： 工作波長：3cm雷達受海浪影響比10cm雷達要大近10倍； 波束入射角：天線垂直波束越寬或天線高度越高，雷達波束對海浪的入射角越大，海浪回波越強； 雷達波的極化類型：水平極化天線比垂直極化減少海浪發(fā)射1/41/10； 脈沖寬度和水平波束寬度：兩者寬度越寬時，海浪反射面積大，則海浪回波

24、越強。3.3 雷達最小作用距離及其影響因素雷達盲區(qū)：在雷達最小作用距離以內(nèi)的區(qū)域結(jié)論： 雷達天線越低，垂直波束越寬，則rmin2越小，雷達探測近距離的性能越好。 一般取rmin=maxrmin2，rmin23.4 雷達距離分辨力及其影響因素影響因素：發(fā)射脈沖寬度、接收機通頻帶及屏幕光點尺寸。.2 提高雷達距離分辨力的措施（1）使用窄脈沖；（2）使用寬頻帶接收機；（3）使用較大屏幕的顯像管；（4）聚焦良好；（5）使用近量程觀測。IMO關(guān)于船用雷達性能標準中距離分辨力的規(guī)定：用2nmile量程或更小量程，在量程50100%的距離范圍內(nèi)，觀測兩個同方位的相鄰小物標，它們能分開顯示的最小間距應(yīng)不大于5

25、0m。3.5 雷達方位分辨力及其影響因素影響因素：天線水平波束寬度、光點角尺寸、回波在屏幕掃描線上所處的位置。 天線水平波束寬度造成物標回波“角向肥大”； 屏幕光點角尺寸造成物標回波邊緣擴大光點角尺寸與其在掃描線上的位置有關(guān)2 提高雷達方位分辨力的措施 （1）減小天線水平波束寬度；（2）良好聚焦，減小光點直徑尺寸； （3）正確使用量程，盡可能使觀測的回波顯示 在1/22/3L區(qū)域（太靠近屏幕邊緣不好）； （4）適當降低亮度，增益，以減小回波亮點尺寸。IMO關(guān)于船用雷達性能標準中方位分辨力的規(guī)定：用1.5nmile量程2nmile量程時，在量程50100%的距離范圍內(nèi)，觀測兩個等距離的相鄰點物標

26、，它們能分開顯示的最小方位間隔應(yīng)不大于2.5°。3.6 雷達測距精度及其影響因素造成雷達測距誤差的因素（1）同步誤差 原因：發(fā)射機電路及波導(dǎo)系統(tǒng)對發(fā)射脈沖的延時作用，造成掃描起始時刻超前于天線口輻射的時刻。 特點：使得顯示屏上的物標距離比天線口到物標的實際距離要大，形成固定的測距誤差。 解決方法：調(diào)整延時線抽頭的位置，使掃描起始時刻等于發(fā)射機發(fā)射時刻。（2）距標測距誤差 原因：電路產(chǎn)生固定距標圈和活動距標圈的誤差。 特點：固定距標誤差為所用量程的0.25以內(nèi)，活動距標誤差為所用量程的11.5以內(nèi)。 解決方法：使用固定距標校準活動距標；在測量時，將顯示屏亮度調(diào)到最小限度，以免距標過亮。

27、（3）掃描鋸齒波的非線性 原因：掃描鋸齒波是非線性上升的。 特點：顯示屏上出現(xiàn)的固定距標圈之間的間隔是不等的，人眼在測量物標回波時，產(chǎn)生較大內(nèi)插誤差。 解決方法：改進電路，使得掃描鋸齒波盡量理想化。（4）光點重合不準導(dǎo)致的誤差 原因：雷達熒光屏的光點具有一定的尺寸；“徑向肥大”和“角向肥大”的作用；距標圈也存在邊緣增大的現(xiàn)象。 特點：回波的邊緣并不是物標的邊緣 解決方法：測量物標時，使用活動距標圈的內(nèi)緣與回波影像的的內(nèi)緣相切，進行準確重合，才能得到準確的距離讀數(shù)。 IMO關(guān)于“雷達性能標準”中，利用固定距標圈和活動距標圈測量物標距離的誤差不能超過量程最大距離的1.5或者70m中較大的一個值。（

28、5）脈沖寬度造成回波圖像外測擴大引起的測距誤差 原因：脈沖寬度造成雷達回波圖像外測擴大c·/2。 特點：雷達回波圖像固有的失真。 解決方法：測量物標時，不選用回波的外測邊緣測距，并盡可能使用短脈沖工作狀態(tài)。 （6）物標回波閃爍引起的誤差 原因：本船和物標的搖擺及相對運動，造成雷達波束照射物標的部位發(fā)生變化，引起物標回波的反射中心不穩(wěn)而存在物標回波的閃爍現(xiàn)象。 解決方法：測量物標時，掌握運動態(tài)勢，把握時機（7）雷達天線高度引起的誤差 原因：現(xiàn)象雷達測定的距離是天線至物標的距離，而不是船舷至物標的水平距離。 特點：天線越高，影響越大；物標越遠，影響越小。減小雷達測距誤差的措施（1）準確調(diào)

29、節(jié)顯示器控制面板上的控鈕，使回波飽滿清晰； （2）選擇合適的量程，使得所測量的物標回波處于1/22/3量程處； （3）定期將活動距標與固定距標進行對比、校正； （4）活動距標應(yīng)與物標回波準確重合，使距標圈的內(nèi)緣與回波前沿（內(nèi)緣）相切； （5）盡可能選用短脈沖發(fā)射工作狀態(tài)，減少回波外測擴大效應(yīng)。3.7 雷達測方位精度及其影響因素造成雷達測方位誤差的因素：（1）方位同步系統(tǒng)誤差 原因：天線方位的角數(shù)據(jù)傳遞有誤差，使得掃描線與天線不能同步旋轉(zhuǎn)。（2）船首線誤差 原因：船首線出現(xiàn)的時間與天線波束軸向掃過船首的時間不一致。在“Head-up”顯示方式中，測量物標回波的相對方位出現(xiàn)誤差；在“North-u

30、p”顯示方式中，存在陀螺羅經(jīng)引入的誤差，使得船首線指示的航向角不準。（3）中心偏差 原因：掃描中心未調(diào)到與熒光屏的幾何中心重合，使得在利用EBL測物標方位時，從固定方位刻度圈上測讀的舷角不等于物標的實際舷角。（4）水平波束寬度及光點尺寸造成的“角向肥大”誤差 原因：天線水平波束寬度及光點角尺寸分別產(chǎn)生回波圖像“角向肥大”（方位擴大效應(yīng)），引起回波圖像左右兩側(cè)邊緣各擴大了：（5）天線波束主瓣軸向偏移角不穩(wěn)定引起的誤差 原因：旋轉(zhuǎn)隙縫波導(dǎo)天線波束主瓣軸偏離天線窗口法線方向越3°5°，在經(jīng)過安裝時的校準后，還會隨著雷達工作頻率的漂移而改變，此誤差不能完全消除6）天線波束寬度及波束

31、形狀不對稱引起的誤差 原因：雷達在測量點狀物標時，通常以回波中心方位作為物標方位，若雷達波束不對稱，則回波的中心位置將發(fā)生畸變，并隨回波的強度而變化。（7）方位測量設(shè)備的誤差 原因：雷達的方位刻度圈、機械方位標尺或EBL的產(chǎn)生均存在誤差，從而導(dǎo)致測方位誤差。（8）本船傾斜或搖擺導(dǎo)致的誤差 原因：誤差當本船傾斜或搖擺時，雷達天線旋轉(zhuǎn)面隨之傾斜，從而使得天線掃過的物標方位角與實際物標水平面上的方位角有誤差（9）本船傾斜或搖擺導(dǎo)致的誤差（10）人為測讀誤差 原因：讀數(shù)內(nèi)插誤差；視線未垂直熒光屏面引起的視覺誤差；量程選擇不當；回波未調(diào)整清晰等。減小雷達測方位誤差的措施：（1）正確調(diào)節(jié)顯示器控鈕，使回波

32、飽滿清晰； （2）選擇合適的量程，使得所測量的物標回波處于1/22/3量程處；選擇圖像穩(wěn)定的顯示方式。 （3）調(diào)準中心，減小中心偏差；視線垂直與熒光屏面觀測讀數(shù)，減小視覺誤差； （4）檢查船首線是否在正確位置上，校核航向值； （5）使用EBL測物標時，應(yīng)使其和物標回波邊緣進行“同側(cè)外緣”重合，消除光點擴大效應(yīng)，同時修正天線水平波束寬度的擴大效應(yīng)。 （6）船舶傾斜時，伺機測定物標。3.7 雷達測方位精度及其影響因素1 工作波長（1）工作波長與最大作用距離的關(guān)系 正常天氣觀測時，10cm雷達的最大作用距離稍大于3cm雷達； 雨雪天氣觀測時，10cm雷達的最大作用距離比3cm雷達大得多；（2）工作波

33、長與距離分辨力、測距精度的關(guān)系 3cm雷達在距離分辨力和測距精度上比10cm雷達好。（3）工作波長與方位分辨力、測方位精度的關(guān)系 同樣的天線尺寸，工作波長越短，天線水平波束寬度越窄，則方位分辨力、測方位精度越高（4）工作波長與抗雜波干擾能力的關(guān)系 雨雪天氣和海浪較大時，10cm雷達的性能要比3cm雷達好得多； 總結(jié)：正常天氣時，3cm雷達使用性能優(yōu)于10cm雷達；雨雪天氣和大風浪時，則相反。2 脈沖寬度（1）與最大作用距離的關(guān)系 脈沖寬度越大，雷達的最大作用距離越大。（2）與最小作用距離的關(guān)系 脈沖寬度越小，雷達的最小作用距離越小，近距離測量物標性能好。（3）與距離分辨力的關(guān)系 脈沖寬度越小，

34、則距離分辨力越高。（4）與測距精度的關(guān)系 脈沖寬度越小，雷達回波圖像外測的徑向擴大效應(yīng)越小，圖像失真小，有利于提高測距精度。（5）與抗雜波干擾性能的關(guān)系 脈沖寬度越小，則同時照射在雨雪及海浪上的時間縮短，產(chǎn)生的干擾回波較弱，有利于雷達抗雨雪和海浪干擾的能力。 總結(jié)：除最大作用距離性能要求脈沖寬度大之外，其它各性能均要求脈沖寬度小。 為了兼顧遠近量程的不同使用性能，通常： 遠量程時使用寬脈沖，以保證最大作用距離； 近量程時使用窄脈沖，以滿足最小作用距離、距離分辨力、測距精度及抗雜波干擾性能的要求。3 脈沖重復(fù)頻率F（1）與量程的關(guān)系 遠量程使用寬脈沖，低脈沖重復(fù)頻率； 近量程使用窄脈沖，高脈沖重

35、復(fù)頻率。（2）與最大作用距離的關(guān)系 脈沖重復(fù)頻率越高，則天線掃過物標時，照射物標的次數(shù)多，即物標回波脈沖積累次數(shù)多，時熒光屏上的回波點較亮，容易識別，有利于提高雷達的最大作用距離。4 發(fā)射峰值功率Pt（1）與最大作用距離的關(guān)系 由雷達方程可知：雷達的最大作用距離于發(fā)射峰值功率的四次方根成正比，Pt越高，則最大作用距離越大，但增加不明顯。（2）與抗雜波干擾性能的關(guān)系 發(fā)射峰值功率Pt越高，則海浪、雨雪雜波及天線旁瓣干擾也隨之增大。5 天線波束寬度（1）天線水平波束寬度 天線水平波束寬度越小，則天線增益越大，則雷達的最大作用距離越大； 天線水平波束寬度越小，則方位分辨力越高； 天線水平波束寬度越小

36、，則測方位精度越高； 天線水平波束寬度越小，則雜波干擾強度小，雷達抑制雜波干擾性能越好總結(jié)：天線的水平波束寬度越小越好（2）天線垂直波束寬度 天線垂直波束寬度越小，天線輻射能量越集中，則天線增益越大，雷達的最大作用距離也越大； 天線垂直波束寬度越小，則雷達抑制雨雪、海浪等雜波干擾性能越好。 天線垂直波束寬度越大，則雷達最小作用距離越小，即雷達近距離探測物標性能越好；總結(jié)：天線的垂直波束寬度應(yīng)折衷考慮。6 天線轉(zhuǎn)速NA 總結(jié)：船用雷達天線采用雙速天線，平時用常規(guī)低速，海浪干擾嚴重時用高速旋轉(zhuǎn)的天線。7 天線極化形式 總結(jié)：船用雷達天線在正常天氣時，采用“水平極化”方式，在下雨天時，采用“圓極化”

37、方式。8 接收機靈敏度Prmin由雷達方程可知：接收機的門限功率越小，其靈敏度越高，則雷達的最大作用距離越遠。9 接收機同頻帶f 接收機的通頻帶越窄，Prmin越小，其靈敏度越高，則雷達的最大作用距離越遠。 接收機的通頻帶不夠?qū)挄r，回波脈沖經(jīng)過接收機的放大電路后將造成輸出波形前后沿失真，導(dǎo)致雷達距離分辨力和測距精度降低，圖像不清晰?？偨Y(jié)：近量程時，采用窄脈沖，接收機通頻帶較寬；遠量程時，采用寬脈沖，接收機通頻帶較窄。ARPA1 預(yù)處理的內(nèi)容、必要性（1）預(yù)處理的內(nèi)容： 雷達原始視頻信號的雜波處理； 距離、方位信號的量化處理； 陀螺羅經(jīng)航向信號數(shù)字化處理 計程儀航速信號的數(shù)字化處理（2）預(yù)處理的

38、必要性： 消除海浪、雨雪及同頻雷達干擾及噪聲雜波； 電子計算機的容量和處理能力有限； 模擬傳感信號經(jīng)過量化或數(shù)字化處理后，可變換成計算機可以接受的數(shù)字信號。.2 雷達信號的預(yù)處理（1）雷達回波原始視頻信號的雜波處理 恒虛警處理（CFAR Processing） CFARConstant False Alarm Rate，即恒虛警率，表示單位時間內(nèi)出現(xiàn)的虛警數(shù)是一定的。 CFAR處理：先取出帶雜波干擾的原始視頻信號積分均值，然后再將它與原始視頻信號相減，以去除雜波，輸出有用的目標回波。雜波干擾的處理具有自適應(yīng)的性質(zhì)，抑制效果將更顯著。 解相關(guān)處理（Solve Correlation Proces

39、sing） 如抗同頻雷達干擾。（2）量化處理 方位量化 方位量化是對天線波束的角位置進行量化，即將360°等分成若干方位量化單元，并用一組由“0”、“1”組成的代碼表示不同的方位距離量化 距離量化，即時間量化，以雷達觸發(fā)脈沖前沿為起點，將距離掃描全程對應(yīng)的時間等分成若干時間量化單元。原始視頻信號的數(shù)字化 將雷達接收機輸出的原始視頻信號經(jīng)過幅度分層和時間量化而變換成數(shù)字視頻信號。（3）羅經(jīng)及計程儀信號的數(shù)字化處理 羅經(jīng)信號的數(shù)字化 由陀螺羅經(jīng)提供的本船航向模擬信號，用同步機或步進電機送至ARPA的預(yù)處理電路，將羅航向信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字航向信息，所用轉(zhuǎn)換器件及遠離與天線角位置信號量化處理相同

40、。 計程儀信號的數(shù)字化 數(shù)據(jù)折合率符合IMO要求，即200pulse/nmile。7.2 目標自動檢測、錄取和跟蹤MOON規(guī)則：在N次探測中,若某量化單位內(nèi)累積出現(xiàn)的回波“1”的次數(shù)M，則判斷該單位內(nèi)發(fā)現(xiàn)了目標，于是判定器輸出“1”；否則，判斷為無目標，判定器輸出為“0”。N大，目標不易丟失，M大，不易發(fā)生誤將干擾為目標的錯誤，檢測可靠性高。2 目標錄取的方法及特點定義：跟蹤目標的選擇及其跟蹤的開始，稱為ARPA的“目標錄取”。目標錄取的任務(wù)：目標的距離、方位數(shù)據(jù)；目標的屬性、尺度數(shù)據(jù)。 1）人工錄?。?操作方法：用手搖（或推動）操縱桿或跟蹤球，控制顯示器電路產(chǎn)生的錄取標志在熒光屏上的位置，當

41、套在欲錄取的目標回波亮點上時，按下錄取開關(guān)，則將錄取標志的坐標數(shù)據(jù)作為物標的初始位置并輸入計算機中，完成目標錄取任務(wù)。優(yōu)點：用可以按照危險程度作出先后錄取的方案，一般先錄取船首向、右舷、離本船近的相遇船，錄取目的性明確；運用觀測經(jīng)驗，較容易在干擾背景中識別和錄取目標。缺點：錄取操作過程費時間、速度慢，在多目標復(fù)雜情況下容易措手不及；如果觀測疏忽，可能漏掉危險目標；目標的運動態(tài)勢及危險程度隨時變化，需重復(fù)進行錄取操作和連續(xù)觀測，值班駕駛員負擔較重。（2）自動錄?。?從發(fā)現(xiàn)目標到各個目標位置數(shù)據(jù)送入計算機的整個錄取過程由機器自動完成，僅一些輔助控制由操作者介入。 操作方法： 設(shè)置優(yōu)先區(qū) 設(shè)置限制區(qū)

42、：限制區(qū)是ARPA拒絕錄取區(qū) 設(shè)置警戒區(qū)優(yōu)點：錄取速度快，可應(yīng)付多目標態(tài)勢。 缺點： 可能會造成虛假錄取，誤將干擾、陸地或島嶼當作目標錄??； 可能會漏掉在雜波干擾區(qū)外的弱小目標； ARPA的優(yōu)先錄取準則較簡單，難以適應(yīng)多目標且運動態(tài)勢復(fù)雜的場合，造成漏掉危險度較大的目標而釀成危險局面。3 目標的自動跟蹤定義：觀測目標位置的相繼變化以建立其運動的方程，稱為ARPA的“目標跟蹤”。目標跟蹤的任務(wù)：利用目標運動的相關(guān)性，將離散的目標位置（點跡）數(shù)據(jù)分別連成各目標的航跡，并判明其運動規(guī)律。 （1）實現(xiàn)自動跟蹤的方法：航跡外推：對目標未來位置的預(yù)測，即預(yù)測目標在下一周天線掃到時的位置。 由于雷達測量有誤

43、差及目標機動的隨機性，航跡外推的結(jié)果必然存在誤差。為了使外推的均方誤差最小和實現(xiàn)外推的可能性，必須對采集的點跡數(shù)據(jù)進行濾波處理，以實現(xiàn)最佳估計，從而獲得最佳預(yù)測位置。 航跡相關(guān)：對新點跡和已有航跡之間歸屬關(guān)系的判明。 方法：首先判明新點跡是否屬于同一目標或者是其他新發(fā)現(xiàn)的目標； 其次，在預(yù)測位置中心設(shè)置一個“跟蹤窗”或“跟蹤波門” ，波門尺寸應(yīng)保證下一次目標（會波點）檢測時，預(yù)測位置和實測位置修正后都處于該波門內(nèi)，以保證連續(xù)跟蹤； 第三，凡是進入波門的信號就認為是相關(guān)的，判定為同一目標的新點跡。（2）跟蹤波門波門尺寸對跟蹤性能的影響 初始錄取波門應(yīng)足夠大，以便錄取成功并建立起航跡；但錄取波門不

44、可太大，否則降低錄取分辨力。 建立航跡后跟蹤波門尺寸要小，有利于提高跟蹤精度和分辨力； 為了適應(yīng)不同尺寸的目標、目標機動及跟蹤誤差，波門尺寸大小應(yīng)能自適應(yīng)調(diào)整。 ARPA采取的自動跟蹤方法 波門尺寸按照目標尺寸自動調(diào)節(jié)：根據(jù)自動檢測到的目標幾何面積設(shè)置波門尺寸大小，使目標面積占波門面積的75%，其余25%是留有余地。 設(shè)置大、中、小三種波門尺寸，在跟蹤過程中自適應(yīng)調(diào)整：初始錄取目標時用大波門，初始建立跟蹤后用中波門；進入穩(wěn)定跟蹤后，用小波門。若用大波門連續(xù)5次天線掃描，目標都未能進入大波門，則判定目標丟失。（3）自動跟蹤的局限性目標丟失 目標回波信號變?nèi)酰?雜波干擾； 目標大幅度快速機動 雷達

45、測量或處理出現(xiàn)特大誤差 目標進入雷達陰影區(qū)或被大目標遮擋 誤跟蹤 目標調(diào)換（發(fā)生目標調(diào)換的5種情形和技術(shù)措施）3 危險判斷與報警（1）利用DCPA、TCPA進行危險判斷與報警DCPA>MIN DCPA TCPA>MIN TCPA：目標船安全；DCPAMIN DCPA TCPA>MIN TCPA：目標船危險，時間有余；DCPAMIN DCPA TCPA<MIN TCPA：目標船緊急危險；（2）利用警戒環(huán)進行危險判斷與報警（3）利用PPC、PAD進行危險判斷與報警（4）跟蹤目標丟失的危險判斷與報警相對矢量：其起點表示目標現(xiàn)位置；方向表示相對運動航向；長度表示對應(yīng)矢量時間的預(yù)

46、測航程；矢量末端表示對應(yīng)矢量時間的預(yù)測到達位置。真矢量：其起點表示目標現(xiàn)位置；方向表示真運動航向；長度表示對應(yīng)矢量時間的預(yù)測航程；矢量末端表示對應(yīng)矢量時間的預(yù)測到達位置。4矢量顯示模式 相對矢量（Relative Vector）顯示模式特點：本船無相對矢量，同速同向目標不顯示R.V； 固定或運動目標顯示R.V； 從本船到目標R.V延長線的垂足為CPA，目標航行至CPA的時間為TCPA。適用場合：R.V顯示模式可評估目標逼近本船的速度，估算CPA、TCPA，評估相遇船與本船有無碰撞危險。真矢量（True Vector）顯示模式 特點：本船與運動目標都顯示T.V，其長度比為速度比，可形成0、1、2

47、個PPC； 固定沒有T.V；如果固定目標顯示T.V則是因為受到風、流的影響而產(chǎn)生的，此時為對水T.M； 若目標的CPA=0，則該目標T.V延長線與本船航向線的交點為PPC； 若本船和目標的T.V矢端重疊或離得很近，表示有碰撞危險。 根據(jù)目標的T.V和真航跡可判斷目標是否機動。.1 ARPA的優(yōu)點（1）ARPA具有預(yù)處理和自動檢測功能，可在噪聲干擾環(huán)境中較可靠識別目標；（2）ARPA能自動、連續(xù)提供必要的航行及避碰信息數(shù)據(jù)，并能連續(xù)、正確、迅速地評估和預(yù)測航行態(tài)勢。（3）ARPA有多種功能，正確使用有助于解析雷達信息，確保船舶航行安全，減少碰撞事故和海上環(huán)境污染。（4）ARPA工作自動化程度高，

48、可減輕駕駛員的辛勞，集中精力操船和避讓，確保航行安全。3 ARPA的局限性 （1）ARPA傳感器的局限性 （2）自動檢測的局限性 （3）錄取的局限性 （4）跟蹤局限性（存在誤跟蹤和跟蹤過程目標丟失率高） （5）報警的局限性（需警和漏警現(xiàn)象） （6）安全判據(jù)的局限性 （7）ARPA用于狹水道航行的局限性一、距離避險線法 海員通常做法： 船舶再沿岸航行時，為了避開危險障礙物，確保船舶安全，首先在海圖上確定距離避險線（由危險點的安全距離圈的切線組成），船舶航行時保持在距離避險線的外側(cè)；其次用方位標尺線協(xié)助：將方位標尺指向航向，利用活動距標圈定出與避險線距離相對應(yīng)的一根平行方位標尺線（避險方位標尺線）

49、，船舶航行過程中，隨時保持使危險物標的回波處于避險方位標尺線的外側(cè)。二、方位避險線法 海員通常做法： 當船舶的航向和岸線或多個危險物連線的方向近于平行時，使用方位避險線來表明危險物標的方位。 首先在海圖上求得物標的危險方位，在顯示器上將方位標尺置于該危險方位（真方位）上；其次，在航行過程中，應(yīng)將物標回波始終放在方位避險線的外側(cè)，船首線始終放在方位避險線的安全一惻。4.2 無線電測向原理2 天線的方向性（1）天線方向性圖 ：是天線中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的相對振幅與電波傳播方向的幾何關(guān)系圖。（2）垂直天線的方向性 特點 ：垂直天線所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢與電場強度E和天線的有效高度h成正比，與電波的來向無關(guān)。

50、 垂直天線的方向性圖表示為一個圓形，這種天線稱為不定向天線或無方向性天線。3）環(huán)狀天線的方向性 特點 ：環(huán)狀天線所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢不僅與電場強度和環(huán)狀天線的有效高度成正比，而且與電波的來向有關(guān)，與環(huán)狀天線平面和電波來向的夾角的余弦成正比。 當電波來向與環(huán)狀天線平面平行時，感應(yīng)電動勢最大； 當電波來向與環(huán)狀天線平面垂直時，感應(yīng)電動勢最小或為零；此時，利用無線電測向儀監(jiān)聽到的信號聲音最小或監(jiān)聽不到信號的聲音，稱為“啞點”。 環(huán)狀天線的方向性圖為一個“”字形圖。用途 如果利用環(huán)狀天線感應(yīng)電動勢的最大值來確定電波傳播方向，則無線電信標的位置一定是處于環(huán)狀天線面的延長方向上。 如果利用環(huán)狀天線感應(yīng)電動勢的最小值（啞點）來確定電波傳播方向，則無線電信標的位置一定是處于環(huán)狀天線面的垂直方向上。（4）復(fù)合天線的方向性復(fù)合天線的方向性：是垂直天線和環(huán)狀天線組合而成。用以消除環(huán)狀天線方向特性的雙值性。設(shè) ：垂直天線和環(huán)狀天線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的振幅相等并且相位相同，則復(fù)合天線的感應(yīng)電動勢為：復(fù)合天線的方向性圖為一個心形圖。無線電測向儀自差1 無線電測向儀自差產(chǎn)生的原因（1）無線電測向儀附近的導(dǎo)體在高頻電磁場中感應(yīng)電動勢，產(chǎn)生高頻電流，在它周圍產(chǎn)生二次感應(yīng)