雷达基本工作原理解读.ppt

第九章 船用导航雷达 一、 雷达名称：(Name) “Radio Detection and Ranging” （无线电探测与测距） RADAR (英文缩写) 雷达( 音译) 二、雷达起源 问题（在第一次世界大战中）：---如何尽早发现飞机？ 启发：仿生学--------蝙蝠 方法：利用电磁波来发现目标? 三、 雷达定义：(Definication) 是一种利用物标对电磁波的反射特性，来探测与测量物标的 一种无线电设备。 四、航海上为什么要用雷达？ 当在雾天、夜间航行等能见度不良时 如何判断周围有目标？是否会相撞？ 或者在海图上进行定位呢？ 就必须用雷达→ 探测目标 ——判别本船周围是否有目标存在？ ——以亮点形式显示出来。 测量目标 —测量出（水面以上）目标的： 方位（Azimath） 距离（Range） 五 、雷达的工作频率 六、雷达在航海上的应用(Application in navigation) 1）定位 (Positioning ) 2）导航 (Navigation ) 3）避碰 (Avoidance Collision ) 雷达------- 是船舶航行不可缺少的、重要的导航仪器！ 是驾驶员的“眼睛”！ 七、雷达的发展概况 30 年代：1935年第一部 Rd→英国，当时为战争服务。 一维------测距，探测飞机。 二战中发展 二战后 → 民用 → 航海上。 结构上——电 子管 → 晶体管 → IC → LIC。 功能 一维：距离 二维：距离、方位 三维：距离、方位、高度 多维：距离、方位、高度、速度、航向等 航海技术发展：通信导航技术发展快。 GMDSS、 ARPA AIS、VDR、ECDIS等。 雷达发展方向——小型化、智能化、数字化。 典型：ARPA 、自动驾驶仪 与ECDIS、 AIS 组合。 知识不断更新——适应时代发展。 第一节 雷达目标探测与显示原理 一. 雷达目标测距测方位 1、雷达图像特点 雷达图像基本元素（如上图） 将雷达传感器探测到的本船周围目标以平面位置图像显示在平面光栅显示器上。 雷达图像特点 雷达平面光栅显示器除有用的各种回波外，还显示各种干扰杂波、假回波。 雷达回波图像与海面真实物标不尽完全同，表现为：P511 （共12种） 雷达探测到的回波图像与真实目标相比，可能会有很大的变形 一个专业的雷达观测者，应能够在杂波干扰和各种复杂屏幕背景 中分辨出有用回波，引导船舶安全航行。 雷达基本工作原理 一. 测距原理 说明：1）O----T 之间的距离为 S（未知） 2）电磁波往返时间为Δt △t = t2 - t1 [ t2：该电波反射回到天线时刻； t1：电波从天线发射时刻 ] 2S = C · △t ∴ S = △t （1-1-1） C：电磁波传播速度，常数 C = 3×108 米/秒 原理：通过测量本船与目标之间电磁波的往返时间（Δt）， 就可以测量出本船与目标之间的距离（S）。 [实际上]：在雷达上直接把时间△t→转换成距离（海里表示）。 条件：电磁波传播满足： 1）直线 2）等速 3）反射 注意：时间单位：1S = 103 ms = 106 us 二. 测方位原理( Bearing, Azimuth ) 1. 雷达天线方向性：辐射功率与方位的关系 ----具有高度的定向性！ ----扇形 重要参数： θv——天线垂直波束宽度：在垂直方向，半功率是之间的夹角（15 -30°） θn——天线水平波束宽度：在水平方向，半功率是之间的夹角（ 1--2°） 强调：在水平方向上，θh很小——具有高度定向性， 雷达天线 2、测向原理 过程分析： a、天线高度定向性——θh b、只有当主波束对准目标——该目标接收电