航海雷達與ARPA

1、 < 航海雷達與ARPA >第一章 基本工作原課第一節(jié) 測距測方位基本原理1測距a）利用電磁波特性：1）.直接傳播（微波波段）2）.勻速傳播（同一媒質(zhì)中）3）.反射特性（在任何兩種媒質(zhì)的邊界面）b）計算公式:S = C( t2 - t1 ) / 2其中：S：目標和本船距離; t1 ：發(fā)射時刻; t2 ：接收時刻 ；C：電波速度；為300000公里/秒 為準確測量( t2 - t1 ) ，發(fā)射信號包絡(luò)為矩形脈沖。2測向 天線為定向天線，只向一個方向發(fā)射，也只接收這個方向的目標回波，實現(xiàn)這個方向的測距。隨著天波的轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)不同方向的測距。 第二節(jié) 基本組成及各部分作用1）觸發(fā)電路： 每

2、隔一段時產(chǎn)生一個尖脈沖，同時送到發(fā)射機、接收機、顯示器三部分，使它們同步工作。(觸發(fā)電路決定工作開始的時間)2）發(fā) 射 機： 觸發(fā)脈沖到來后，立刻產(chǎn)生一個大功率，微波波段，具有一定寬度的脈沖包絡(luò)射頻（雷達工作頻率,微波波段）的信號。3）發(fā)收開關(guān)： 發(fā)射時；將發(fā)射機與天線接通，并將天線與接收機斷開。 接收時；將發(fā)射機與天線斷開，并將天線與接收機接通。l 第二章 船用雷達設(shè)備第一節(jié) 中頻電源設(shè)備 為滿足船用雷達工作、及工作環(huán)境的要求，雷達對電源的電壓值、頻率值及各指標的穩(wěn)定性均有具體的要求，船舶上存在低頻、高頻電源干擾，有船電負載多變化大等等現(xiàn)象。采用專門的中頻電源，正是為了防止這些干擾和有害的現(xiàn)

3、象。目前；雷達電源有中頻逆變器、中頻變流機組二種。第三節(jié) 雷達發(fā)射機一、主要組成及各部分作用1：觸發(fā)脈沖產(chǎn)生器： 相當(dāng)于時鐘電路，使雷達各部分同步工作。2調(diào)制器及預(yù)調(diào)制器： 觸發(fā)脈沖一到，預(yù)調(diào)制器輸出具有一定寬度的小功率正方波，控制預(yù)調(diào)制器產(chǎn)生的方波的起始時刻，預(yù)調(diào)制器產(chǎn)生的方波控制調(diào)制器，使調(diào)制器產(chǎn)生大功率負高壓脈沖。有的雷達沒有預(yù)調(diào)制器，預(yù)調(diào)制器的功能由調(diào)制器完成。 所以；調(diào)制器是產(chǎn)生高壓的部件。3： 磁控營： 在調(diào)制器輸出的負高壓作用下，磁控營產(chǎn)生矩形調(diào)制的微波振蕩脈沖.實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換，調(diào)制器相當(dāng)于高壓電源。5.2）：磁控營基本結(jié)構(gòu)及工作原理 磁控營是實現(xiàn)微波振蕩的元件，其結(jié)構(gòu)、工作原理，

4、與實際使用中的調(diào)試、維護等等事宜有關(guān)。下面我們扼要介紹之。A：基本結(jié)構(gòu) 陰極和陽極之間的空間, 稱為空腔，空腔內(nèi)為真空?？涨粌?nèi),有永久磁鐵提供的恒定磁場，如圖示。 陰極內(nèi)含有燈絲，加調(diào)制器送來的負高壓前，燈絲先通電3min，用于加熱陰極，陰極表面有氧化物涂層，加熱使其產(chǎn)生自由電子，能量轉(zhuǎn)換是自由電子完成的，沒有3min加熱，磁控管不能正常工作。B：工作原理 調(diào)制器負高壓脈沖一到，陰極和陽極之間激起微波振蕩。 陰極附件的自由電子，在飛向陽極過程中，由調(diào)制器提供的高壓，使電子獲得能量。 又在恒定磁場的作用下，把自由電子獲得的能量，傳給微波振蕩，使原本微弱的微波振蕩強大起來。載波頻率采用下列二種：S

5、波段 （29003100）MHZ 10cm（波長）X波段 （93009500）MHZ 3cm（波長） 5.4）：工作狀態(tài)判斷：l 磁控管正常工作時，有穩(wěn)定的陽極電流，所以；能夠輸出穩(wěn)定的大功率微波，氖燈遇大功率微波輻射會發(fā)亮。l 這樣；我們可以采用氖燈法、電流觀察法、雷達性能監(jiān)視器三種方法來判斷磁控管工作狀態(tài)。l 電流法：l a）：電流值為規(guī)定值，磁控管工作正常。否則為不正常。l 氖燈法：l 氖燈放在距收發(fā)機波導(dǎo)口1015（cm）處，若氖燈發(fā)亮，說明正常。不發(fā)亮，管子不工作。l 雷達性能監(jiān)視器 l （后續(xù)章節(jié)介紹）5.5）：磁控管保存及使用： 由于磁化作用，磁控管保存有如下規(guī)定： 木箱內(nèi)，磁控

6、管離鐵磁體至少10cm，二個磁控管之間至少距離20cm。備用磁控管應(yīng)經(jīng)常輪流使用。 5.3）：老練l “老練”是更換磁控管時，為確保設(shè)備安全，要進行的一個步驟。l 什么是 “打火” l 磁控營空腔內(nèi)為真空，如果空腔內(nèi)有氣體，高壓會使氣體電離，就會有負離子飛向陽極，形成陽極電流，這一現(xiàn)象稱為“打火”。l 什么是 “老練”l 氣體一下子全部電離，就會有大量負離子飛向陽極，形成很大的陽極電流，會損傷陽極。l 逐步加高壓，逐步電離，慢慢去除氣體，可以避免對磁控管的傷害，這一過程稱為老練，步驟如下：l “老練”步驟l a）：先加燈絲電壓半小時。l b）：再加較低的高壓半小時或更長時間，之后加較高的電壓。

7、l c）：若在某電壓燈火，退回先前的電壓，一段時間后，再返回該電壓，若再打火，則再退回，直到不打火，這樣；電壓慢慢向上升，直到額定值。l 老練前提：新管，6個月未用的舊管。l 三特高壓電源的三種開關(guān)l 發(fā)射開并、延時開關(guān)、門開關(guān)三種開關(guān)各自有不同的用處，三種開關(guān)同時合上、高壓才能加到磁控管。1：3分鐘延時開關(guān)： 保護磁控管2：門開關(guān)： 收發(fā)機箱的蓋板沒有合上，門開關(guān)斷開，調(diào)制器沒有特高壓電源供電，不能發(fā)射。這樣就確保了人員的安全。3：發(fā)射開關(guān)（雷達電源：off -> Standby）： 由操作人員控制。開啟雷達電源后，“預(yù)備”指示燈亮，延時開關(guān)，保證在發(fā)射開并合上3分鐘后，再接通。l 第

8、四節(jié) 微波傳輸及天線系統(tǒng) 天線系統(tǒng)實現(xiàn)了雷達微波信號的徑向發(fā)射與接收，微波傳輸部件實現(xiàn)了天線與收發(fā)機的連接。 微波傳輸及天線系統(tǒng)采用的器件是微波器件，有別于雷達的其他部分。下面我們予以介紹。 1組成及基本工作原理 天線系統(tǒng)由天線、驅(qū)動電機、傳動裝置、船首線電路、方位同步發(fā)送機、波導(dǎo)等組成。各部分作用如下： 1)： 驅(qū)動電機： 通過傳動裝置，帶動天線、船首線電路及方位同步發(fā)送機轉(zhuǎn)動。天線約每3秒轉(zhuǎn)一圈。 2)： 方位同步發(fā)送機： 將天線的轉(zhuǎn)動角信號，送去顯示器，使得顯示器產(chǎn)生的掃描線，掃描線相對于固定方位圈0°刻度方向的夾角，與天線發(fā)射方向相對于實際船首線的夾角相同，如圖示。 3)：

9、船首線電路： 將產(chǎn)生的船首線信號，送到顯示器，使顯示器顯示出船首線時，恰為天線向?qū)嶋H船首線方向發(fā)射的時刻。如圖示。 4): 天線通過波導(dǎo)，與收發(fā)機相連。 l 2波導(dǎo)l 雷達波導(dǎo)由銅制成的內(nèi)部空心外形為矩形的金屬管，天線由窄邊開縫波導(dǎo)構(gòu)成，微波傳輸也由波導(dǎo)完成，所以；我們首先講解波導(dǎo)。l 1）：采用波導(dǎo)的原因：l 天線發(fā)射與接收的信號，均為微波信號，微波信號不能用普通導(dǎo)線傳輸，這是因為微波信號頻率太高的原因，下面我們分析之，并提出解決的方法。l A: 趨膚效應(yīng)：l 由電磁場理論和天線理論知： 頻率f上升，導(dǎo)致電流集中在表面，中心無電流，相當(dāng)于導(dǎo)電體積減少，電阻上升，電阻熱損耗上升，同時；使輻射增

10、加，這就是所謂趨膚效應(yīng)。所以不能采用普通導(dǎo)線。l 1：采用波導(dǎo)傳輸信號： 雷達波導(dǎo)由銅制成的內(nèi)部空心外形為矩形的金屬管，按邊的尺寸分為3cm 、10cm二種。 采用波導(dǎo)后（見圖），由電磁場理論知，電流在內(nèi)表面，所以無輻射。 又由于，內(nèi)表面的面積，比普通導(dǎo)線的面積大很多，所以電阻熱損耗很小。2： 采用波導(dǎo)的若干問題2）：波導(dǎo)不能進水，l 否則微波加熱積水，使該處發(fā)熱。l 在收發(fā)機入口處、波導(dǎo)接口處l 加入防水云母片。3）：另由電磁場理論知：l 波導(dǎo)尺寸與電波波長成正比，損耗與電磁波的振蕩模型有關(guān)。l 所以；3cm雷達采用波導(dǎo)，10cm雷達因波導(dǎo)太大改用同軸線。l 4）： 收發(fā)機天線之間的波導(dǎo)管，

11、總長度不宜超過20米，整個波導(dǎo)系統(tǒng)的彎頭不 宜超過5個。l 3天線的方向性 天線由窄邊開縫波導(dǎo)構(gòu)成。這種天線，它輻射的電磁波，其空間分布是怎樣的？ 下面；我們首先介紹天線方向性圖這個基本概念，再介紹輻射電磁波的空間分布。1）：天線方向性圖： 天線方向性圖是表示輻射方向，與該方向輻射強度關(guān)系的圖形?？捎脠鰪姳硎荆部捎霉β时硎?。雷達三維方向性圖近似為細長的橄欖球。 場強圖中，最大值的0.707們的二個線段的夾角；或功率圖中，最大值的0.5倍的二個線段的夾角稱半功點寬度。 方向性圖可分為水平方向性圖和垂直方向性圖二種。 2）：水平波束寬度Hl 天線俯視圖中，半功點寬度稱為水平波束寬度。H <

12、 2 °，一般H為1°左右。 3）：垂直波束寬度v 天線側(cè)視圖中，半功點寬度稱為水平波束寬度。v=15 ° 30 °防止船舶搖擺時，丟失目標。4）：編轉(zhuǎn)角 方向性圖中最大值方向與天線的輻射平面的法線方向的夾角稱為編轉(zhuǎn)角。編轉(zhuǎn)角與發(fā)射頻率有關(guān)，更換磁控管，編轉(zhuǎn)角將改變。補充： 隙縫波導(dǎo)天線的主瓣軸向與天線窗口法線方向之間約有3.1°-4.1°的偏差。在安裝天線時應(yīng)加以校正 。應(yīng)調(diào)船首線裝置，使最大值方向與首線一致。5 ）：根據(jù)電磁場理論：發(fā)射頻率愈高，方向性愈尖銳。4：極化電磁波中的電場矢量的方向，稱為極化。船舶雷達極化有下列三種： 電

13、場矢量沿水平方向振動的，稱水平極化。 電場矢量沿垂直方向振動的，稱垂直極化。 電波的電場矢量，作圓周旋轉(zhuǎn)，稱圓極化。理論分析及實驗表明：l 海浪高<0.25（m）；水平極化海浪干擾最小。規(guī)定X波段采用水平極化（包括雷達，航標） 。l 海浪高<13（m）；垂直極化海浪干擾最小。某些S波段采用垂直極化（主要是雷達）l 由電磁場理論知： l 圓極化波段對稱物體，右旋轉(zhuǎn)波變?yōu)樽笮D(zhuǎn)，左旋波變?yōu)橛倚ā 雨雪，浮簡，燈塔為對稱物件。易知；使用圓極化可抗雨雪干擾，但易丟失對稱目標。天線互易性：l 具有互易性的天線，發(fā)射和接收的電波在下列指標上必須相同，否則不能接收：l a）：載波頻率l b）

14、：極化（若是圓極化必須電場旋向相同）。l 規(guī)定：10cm雷達采用圓極化， 3cm雷達一般采用水平極化。l 天線保養(yǎng)：l 雷達天線的輻射窗口暴露在外面，每個月應(yīng)檢查一次，如有灰塵粘在上面，應(yīng)用清水沖洗掉。l 接收機框圖及工作原理l 要點：l 1：船舶雷達探測要得到回波信號中什么物理量？l 2：怎樣的電路組成可以實現(xiàn)從目標調(diào)制的微波波段的微弱回波信號中得到目標的信息？l 3：怎樣使接收機接收回波性能良好？l 1：接收機框圖及工作原理 船用雷達的載波，采用微波波段, 目標反射微波時，目標的回波強弱，是由回波信號的包絡(luò)反映出來的。 接收機的任務(wù)就是把包絡(luò)檢測出來。 其框圖如下圖示。1）：混頻器混頻器由

15、A、B、C三部分組成： A：由速調(diào)管組成本機振動器（本振）B：晶體二極管組成混頻器電路C：選頻電路以上三部分完成混頻的功能，也就是把接收信號的頻率降低為中頻信號。2）：放大電路完成低噪放大中頻信號的功能， 雷達中頻為：30MHz、45MHz、60MHz三種。接收機的機內(nèi)噪聲主要來源于中頻放大器。3）：檢波電路：完成檢出用來顯示的視頻信號的功能 l =海浪干擾=l =海浪或多或少存在，雨雪則不是這樣=l =知識點： =海浪干擾與距離、工作波長、風(fēng)向、極化、脈沖寬度=l =知識點： =海浪干擾定義=l =知識點： =海浪干擾抑制方法、操作注意事項=(CFAR =S波段=對數(shù)放大器=園極化=l =l

16、 海浪控制電路(STC):l 要點：l 1：海浪的危害（簡述）是什么？l 2：了解海浪回波概念是處理海浪問題的基礎(chǔ)，浪回波概念具體是什么？l 3：處理海浪的方法是怎樣的？l 4：處理海浪的方法及海浪干擾有什么特點？l 5：這些特點產(chǎn)生什么樣的海浪干擾抑制措施？l 5：海浪控制電路(STC):1）：海浪回波信號的概念： 在屏幕上；以本船為中心，呈魚鱗狀，近距離強、遠距離弱，來風(fēng)方向強。2）：海浪控制電路工作原理： 用一個隨時間按指數(shù)規(guī)律變化的電壓去控制中放的增益，使中放的近距離增益大大減小，而隨著距離的增加便逐漸恢復(fù)正常。3）：效果 這樣；就能抑制近距離的很強的海浪干擾回波，而使明顯的強物標突出

17、出來，但對稍遠距離上的目標沒有影響。調(diào)STC鈕，使不丟失近距離小目標為好。 l 海浪干擾特點： 海浪反射雷達電波，從而產(chǎn)生海浪干擾回波，形成屏上以本船周圍6 nmile8nmile（風(fēng)浪大時甚至達3nmile10nmile）內(nèi)的魚鱗狀閃亮斑點。強海浪為圓盤狀亮斑回波。 1干擾回波分布在掃描中心周圍，上風(fēng)舷方向伸展得遠且回波強，下風(fēng)舷稍近一些。 2入射角大即垂直波束寬度寬或天線高度高，則海浪回波強。 3水平波束寬度大，脈沖寬度寬，則反射面積大，回波就強。 4根據(jù)電磁場理論；垂直極化波比水平極化產(chǎn)生的海浪回波要強得多。在X和S波段，采用水平極化波與采用垂直極化波相比，海浪干擾減小14110。 5根

18、據(jù)電磁場理論；頻率高，天線轉(zhuǎn)速慢，干擾回波強。 很強的海浪回波會使熒光屏產(chǎn)生飽和而淹沒其覆蓋區(qū)內(nèi)的物標回波，甚至?xí)菇邮諜C產(chǎn)生飽和或過載，失去放大能力而丟失物標。 l 海浪干擾抑制措施：l 1、如有雙速天線，選用高速天線（如80 r/min）2、選用X波段（3cm）雷達3、選用窄脈沖l 4、采用恒虛警率(CFAR)檢測器（使海浪產(chǎn)生的虛警保持恒定）、對數(shù)中頻放大器（防止熒光屏產(chǎn)生飽和）l 5、使用STC旋鈕調(diào)節(jié)到既不丟失目標，又能抑制海浪干擾。l 在上述操作中：防止丟失小目標是重要的操作原則。l 第七節(jié) 雷達顯示器l 要點：l 1：怎樣計算出距離？l 2：怎樣顯示出方位？l 3：怎樣顯示出機內(nèi)

19、產(chǎn)生的測量信號？l l 顯示器框圖如右圖示：徑向掃描部分： 回波及本機產(chǎn)生的信號，這二大類信號經(jīng)混波電路后，再加到CRT陰極，對電子束進行調(diào)制，從而顯示出對應(yīng)的信號。 距離掃描系統(tǒng)使CRT陰極發(fā)射的電子束從中心向邊緣移動，從而產(chǎn)生某方位的掃描線。完成徑向掃描。園掃描部分： 同步接收機電子束的經(jīng)向掃描方向與天線的電磁波發(fā)射方向相同。 為使駕駛員能夠進行連續(xù)觀察，船用雷達顯示器的熒光粉是采用長余輝。l 2 某些部分的作用及要求：1）：延時線的作用發(fā)射機和顯示器的組成不同，所以發(fā)射和掃描的起點時刻不同，調(diào)整延時線，使發(fā)射和掃描同時進行。5）：抗雨雪干擾電路雨雪回波特點：棉絮狀，無明顯邊緣，從無到有，

20、變化緩慢工作原理： 雨雪回波經(jīng)過微分，信號為零，如圖示。l (一)雨雪、霧、云干擾的特點l 1霧l 只有能見度距離在30m以內(nèi)的霧對雷達影響（衰減）才校大。一般地；在雷達屏上看不到它的回波。l 2云l 船用雷達的垂直波束寬度一般為15°30°，遠處的云塊往往也在它的作用范圍以內(nèi)。如果云中水顆粒大(內(nèi)部有降水現(xiàn)象)，在雷達屏上將出現(xiàn)呈密集的點狀回波，無明顯邊緣。如用微分電路，更易看出這一特點。如云塊較厚，含水量較大(如雨層云)，則回波也較強，與小島等物標回波相仿。l 3雨雪干擾l 由雨雪反射雷狀波產(chǎn)生干擾回波，在屏上形成無明顯邊緣的疏松的棉絮狀連續(xù)亮斑區(qū)。l 特點：降雨(或雪

21、)量越大，雨點(或雪片)越粗，雷達工作波長越短，天線波束越寬，脈沖寬度越寬，則雨雪反射越強。l (二)雨雪干擾抑制措施l 1、可選用S波段(10cm)圓極化天線雷達。l 2、選用窄脈沖寬度。l 3、用“雨雪干擾抑制”(FTC)控鈕或開關(guān)加以抑制。l l 順便指出，有時含水量較高的云層，若高度較低被雷達波束掃到，也會在屏上產(chǎn)生類似于雨雪干擾那樣的連續(xù)亮斑區(qū)。其特點和抑制方法均同于雨雪干擾。了。l 一般來說，小雨不會有反射回波出現(xiàn)，雨的回波特點與云的回波類似，在小雨量情況下，雨回波強度要比船與陸地等的回波弱得多，運用微分電路并適當(dāng)調(diào)節(jié)“增益”是不難把它們區(qū)分出來的。l 但是在熱帶大暴雨情況下，卻很

22、難把小島等回波從大暴雨回波中區(qū)分出來。在暴雨前，應(yīng)抓緊時機了解周圍海況。l 由于微分電路減弱了回波，探測雨雪區(qū)域后的物標，關(guān)掉FTC, 適當(dāng)增大增益 l 探測雨雪區(qū)域中的物標，使用FTC，適當(dāng)減小增益l 6）：抗同頻干擾電路（1）：什么是同頻干擾： 二臺同波段雷達相互之間的干擾稱為同頻干擾。根據(jù)脈沖重復(fù)頻率的的不同，干擾回波圖像可以分為下列三種。二臺雷達脈沖重復(fù)頻率相差很大，圖像為散亂的光點。二臺雷達脈沖重復(fù)頻率很接近，圖像為螺旋線狀。二臺雷達脈沖重復(fù)頻率相同，圖像為輻射狀。l （2）：抗同頻干擾原理 相鄰幾個脈沖重復(fù)周期，目標基本不移動，稱為時間相關(guān)，而同頻干擾則移動，稱時間不相關(guān)，利用這一

23、屬性，可以去除同頻干擾。（3）：注意事項：干擾過于嚴重時，換用近量程觀測，可減小其影響或選用另一波段雷達工作。使用抗同頻干擾功能時，應(yīng)該關(guān)掉FTC（雨雪干擾抑制 ） 第八節(jié) 雷達顯示方式 雷達采用PPI平面位置顯示，顯示各要素及基本輸入如下：1）：固定方位圈： 固定方位圈0°刻度到屏幾何中心的連線與船首線平行。2）：可動方位圈：可動方位圈由羅經(jīng)帶動其轉(zhuǎn)動，其0°代表真北。3）：計程儀：提供對水速度或?qū)Φ厮俣取?）：主羅經(jīng)與羅經(jīng)復(fù)子器：二者讀數(shù)應(yīng)一致，均表示航向。l 2船首向上圖像不穩(wěn)相對運動顯示。1）：掃描中心表示本船，始終在屏幕幾何中心上。2）：船首線始終指固定方位圈0&

24、#176;，代表本船航向。3）：轉(zhuǎn)向時，首線不動，圖轉(zhuǎn)像動（因為長余輝）。故稱為圖像不穩(wěn)。（有些雷達有動圈、可讀相對方位、真方位、而另一些雷達只有固圈，只能讀相對方位。 ）4）：無計程儀輸入，一般也無羅經(jīng)輸入。 l 4真北向上圖像穩(wěn)定相對運動顯示。1）：掃描中心代表本船，始終在屏幾何中心上。2）：固定方位圈0°代表真北方向，首線表示真航向，船舶轉(zhuǎn)向時，首線同步轉(zhuǎn)動。3）：可讀出真方位，相對方位，圖像穩(wěn)定。4）：有羅經(jīng)輸入。特點：窄水道航行時，用來定位。 l 第九節(jié) 雙雷達流及性能監(jiān)視器l 一、互換裝置l 1目的：為提高工作的靈活性和可靠性。l 2互換部件：l 1）：同頻雙雷達系統(tǒng)：a

25、）：天線可以互換。b）：收發(fā)機可以互換。c）：顯示器可以互換。d）：電源可以互換l 2）：導(dǎo)頻雙雷達系統(tǒng)l a）：天線和收發(fā)機作為一個整體，可以互換。b）：顯示器可以互換。c）：電源可以互換l 二、性能監(jiān)視器l 分類：輻射接收總性能監(jiān)視器，輻射監(jiān)視器，收發(fā)機性能監(jiān)視器，顯示圖像，一般分羽毛狀。l 第三章 使用性能及影響因素第一節(jié) 最大探測距離1定義：最大探測距離Rmax是考慮地球曲率、天線高度、目標高度、電波折射時，雷達觀測的最大距離。 第二節(jié) 最大作用距離rmax一、幾種常見回波特性1船舶回波范圍：萬噸船：1016海里，救生艇：2海里2浮標：增設(shè)角反射器，增強反射能力3冰山：葫蘆形冰山反射能

26、力最差4孤立小島：定位好5陡岸、岬角：定位導(dǎo)航用6過江電纜：回波是一個點回波7快速目標：回波是跳躍式回波（一串回波點，亮度較暗）8平板形物體： 光滑表面（如大建筑物的墻、礁石、冰山、沙灘及泥灘的斜面、沒有植物覆蓋的山坡等）：垂直入射波將全部返回，如入射角不是垂直方向，則反射波偏離雷達而去。 9 粗糙表面（如斷裂成很多面的斷崖峭壁、覆蓋有樹林灌木或鵝軟石的斜丘等）：則不管入射角如何，仍有部分散射波返回雷達。10 球形物體：反射性能很差，表面光滑者尤其如此。11圓柱形物體：如煙囪等，其水平方向的影響與球體相似，垂直方向與平板相似。12錐體：反射性能很差，只有雷達波與其母線垂直時，其反射性能才與圓柱

27、形物體相似。13不同材料：導(dǎo)電性能好的材料其雷達波的反射系數(shù)也高。l 第三節(jié) 最小作用距離rmin最小作用距離分為二種； rmin1、rmin2 rmin1，rmin2取最小值為rmin，最小作用距離又稱盲區(qū)。觀測法：雷達觀測近距離內(nèi)逐漸靠擾的小船，測出其亮點消失的距離即為盲區(qū)。第四節(jié) 距離分辨力定義：距離分辨力rmin 表示雷達分辨同方位二個點目標的能力，二個點目標距離小于rmin ，二個目標不能分辨，變成一個目標 。RD量程； d光點直徑（或半徑）； D熒光屏直徑（或半徑）；f 頻帶寬度一般d和f的影響 可以略去。l 5物標（回波）閃爍引起的誤差l 由于本船和物標搖擺及它們之間的相對運動，

28、造成雷達波束照射物標部位的發(fā)生變化，引起物標回波的反射中心不穩(wěn)，從而產(chǎn)生物標回波的閃爍現(xiàn)象，導(dǎo)致測距誤差l 6人為測讀誤差及操作技術(shù)l 注：l 1）控鈕調(diào)節(jié)不當(dāng) l 2）量程選擇不當(dāng) l 3）測量選擇不當(dāng) l 4）測量順序不當(dāng)（先測相對本船運動快的目標，后測慢的。） l 5）未垂直觀測l 雷達天線高度引起的誤差：l 雷達測得的物標距離是天線到物標的距離，不是水平距離，天線越高影響越大，距離越遠，影響越?。ㄌ炀€位置移動應(yīng)注意高度是否改變）。另外天線移動導(dǎo)致波導(dǎo)長度變化，即便高度沒有變換，也需要調(diào)整延遲線，否則導(dǎo)致測距離誤差。l IMO“性能標準”規(guī)定，用固定和活動距標測距誤差不能超過所用量程最大

29、距離的15或者70m中較大的值。l 三、距離分辨力對雷達顯示的圖像的影響l 1圖像徑向（距離）擴展原因：l 1）脈沖寬度（主要原因）l 2）CRT光點直徑l 3）目標的閃爍l 距離分辨力r min表示；雷達分辨相同方位二個點目標的能力，公式如下： l 四、測量注意事項：l 1盡量用X波段雷達l 2選擇合適的目標l 3選擇合適的量程：小量程，目標到2/3半徑處。l 4各種控鈕調(diào)好：使圖像清晰、飽滿l 5檢查測距誤差l 6測量選擇：雷達地平以內(nèi)測岸線，地平以外測山峰l 7測量順序：先測正橫方向，后測首尾方向。l 注：l 具體分析如下：l 縱搖加上橫搖，引起方位閃爍，方位方向反射中心變化。l 具體為

30、；正橫向時，單純橫搖方位不改變，加上縱搖則引起方位閃爍，首尾向時，單純縱搖方位不改變，加上橫搖則引起方位閃爍。l 所以: 縱搖小橫搖大，正橫向測量時，因為縱搖小，其導(dǎo)致的閃爍引起反射中心改變導(dǎo)致的測距誤差小，正橫測量優(yōu)先l 三、方位精度l 影響方位精度的因素主要有下列幾種：l 1水平波束寬度及波束形狀的不對稱l 在測量物標的方位時，通常是以物標回波的中心方位作為物標的方位。若波束形狀不對稱，則回波的中心位置就可能發(fā)生畸變，對方位精度的影響會很明顯。l 2方位同步系統(tǒng)的角數(shù)據(jù)傳遞誤差l 天線的角位置，由方位同步系統(tǒng)傳輸給顯示器，使掃描線與天線作同步旋轉(zhuǎn)。因角數(shù)據(jù)的傳遞有誤差，使同步旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生誤差，

31、導(dǎo)致方位誤差。l 3船首標志的寬度與精度 l 雷達顯示器屏幕上的船首標志線代表本船的船首，此亮線的出現(xiàn)時間應(yīng)與電磁波波束掃過船首的時間一致。l 另外，船首標蘇線的指向還需與方位刻度盤的讀數(shù)校準，例如在船首向上顯示方式時，船首標志線應(yīng)指方位日度盤的0°。l 船首標志線的寬度過寬，將使校準不精確而產(chǎn)生誤差。l 6本船傾斜或搖擺導(dǎo)致的誤差l 本船傾斜或搖擺時雷達天線旋轉(zhuǎn)面跟著傾斜，從而使天線掃過的物標方位角與沒有傾斜或搖擺時天線掃過的物標方位角不同，顯示器掃描線園掃描的方位角度是與沒有傾斜或搖擺時天線掃過的物標方位角保持同步的。這項誤差在船首尾和正橫方向較小，在45° 、135&

32、#176; 、225° 、315°上誤差最大。l 7方位測量設(shè)備的誤差 l 機械方位指針(及其方位刻度盤)或電子方位線(及其讀出裝置)都有可能存在誤差，從而引起方位誤差。 l IMO“性能標準”規(guī)定，測量位于顯示器邊緣物標回波的方位，精度應(yīng)為±1°或優(yōu)于±1°，即誤差不能超過1°。船首標志線的最大誤差不能大于±1°，船首標志線的寬度不大于 0 . 5° 。l 8、船搖擺時，選船正平l 測定：選擇搖擺方向一致的目標，避開隅點方向（相對船首線）的物標： 45° 、135° 、22

33、5° 、315°。l 實在不能在正平時測量，則測量原則為：縱搖時測首尾方向，橫搖時測正橫方向。l 在基本正平時，測量方位的次序，簡化為：先測首尾方向，再測正橫方向四、方位精度對雷達顯示的圖像的影響圖像橫向（方位方向）擴展的因素： 1）天線水平波束寬度H（熒光屏邊緣是主要因素，如下圖） 2）CRT光點直徑（熒光屏中心是主要因素） 3）目標閃爍 很小目標在水平方向擴展H，也就是二邊各擴展H / 2，所以，二目標切向距離接近于H則不能分辨，光點直徑不隨量程改變而發(fā)生變換，所以；可減小量程來提高方位分辨率。l 第八節(jié) 各類假回波1：間接反射假回波： 船上的煙囪、前桅、吊桿柱及其附近

34、的大船、陸上的高大建筑物等，能阻擋雷達波的傳播，而在其后方形成陰影扇形區(qū)。同時，它們又能作為二次輻射源向外輻射雷達天線發(fā)射的電波，并接收其他物標對二次輻射的反射回波，再將該反射回波輻射至天線。這種回波，我們稱其為間接反射假回波。l 多次反射假回波：假回波一般由正橫方向的寬大目標引起，雷達發(fā)射波在目標與本船的兩邊多次反射，形成多次反射假回波。l 二類故障信號：l 海浪干擾、雨雪干擾中，有時混有下列故障信號，下面給出分析：l 1：電火花干擾l 雷達屏上出現(xiàn)的電火花干擾有多種。有的是在固定位置出現(xiàn)不規(guī)則的徑向亮線，一般是偏轉(zhuǎn)線圈電刷和滑環(huán)接觸不良引起的。有的是位置不定的徑向亮線，可能是機內(nèi)電源、發(fā)射

35、機、接收機等有關(guān)器件跳火形成的，這是故障，應(yīng)即檢查、排除后使用。l 2： 明暗扇形l 在使用自動頻率跟蹤時，熒光屏上有時會出現(xiàn)明暗扇形圖像，是自動頻率跟蹤控制電路（AFC）失調(diào)所引起的。應(yīng)改用“手控”工作，待自動跟蹤電路正常后方可改用“自控”工作。 主要控鈕及一般操作步驟開機1）：合上船電閘刀：加熱電阻通電，用來驅(qū)潮。然后啟動中頻電源。2）：雷達電源開關(guān)：置于“standby”3）：合同“天線開關(guān)”；決定矢線是否轉(zhuǎn)動4）：調(diào)節(jié)：照明亮度5）：選擇“顯示方式”；先選“首向上相對運動”方式6）：選擇“量程”；1.狹水道用近量程，2.開闊海域用遠量程，3.所測目標在1/22/3層范圍轉(zhuǎn)換“量程”前，

36、先將“亮度關(guān)小”。7）：調(diào)節(jié)“亮度”；順時針調(diào)節(jié)旋紐，使掃描線剛見未見。8）：調(diào)節(jié)“固標亮度”；使屏幕上出現(xiàn)距離圍。（使用時調(diào)大固標亮度，不用時減少亮度，使屏清晰）。9）：調(diào)節(jié)“聚焦”，使固標圍最細。10）：調(diào)節(jié)“掃描中心”；使之對準屏中心。11）：調(diào)節(jié)“首線校正紐”共首線對0°，使之指0°（使用活標時固標亮度，不用時減少亮度，使屏清晰）12）：調(diào)節(jié)，“活標亮度”；校核活標固標二者讀數(shù)是否一致，關(guān)掉固標，調(diào)小活標亮度13）：調(diào)節(jié)，“EBL亮度”；校核EBL方位讀數(shù)與固定方位圖讀數(shù)是否一致，調(diào)小EBL亮度。l 14）：調(diào)節(jié)“增益”；使屏上噪聲班點剛見未見。15）：雷達電源開關(guān)

37、：置于“on”；置于“standby”上的時間已超過3min。16）：調(diào)節(jié)“調(diào)諧”；使屏上回波圖像多，且飽滿清晰。17）：檢查分羅經(jīng)讀數(shù)與主羅經(jīng)讀數(shù)是否一致，不一至則校準之。18）：調(diào)節(jié)“可動方位置”，使之與主羅經(jīng)讀數(shù)一致。19）：調(diào)節(jié)“STC”、“FTC”、“同頻干狀抑制”；清除相應(yīng)的干擾回波，并盡量不丟失小目標（STC海浪，F(xiàn)TC雨雪） 。其中“FTC”和“同頻干狀抑制”不能同時使用，細中對應(yīng)抗飽和，極化選擇抗雨雪、浪20）：選用航速輸入方式：模擬真運動速度輸入/計程儀速度輸入0（對地速度：導(dǎo)航）（對水速度避碰）。21）：根據(jù)風(fēng)流及航速偏轉(zhuǎn)：輸入適當(dāng)?shù)暮桔E校正值。22）：酌情選擇航速輸入模

38、式（計程儀/模擬） 23）：檢查調(diào)整分羅經(jīng)航向，使其與主羅經(jīng)一致。l 24）：如選用“模擬速度真運動”則用速度調(diào)節(jié)鈕調(diào)節(jié)輸入的船速。25）：根據(jù)風(fēng)流和航跡的偏移情況，適當(dāng)輸入航跡校正值。26）：用“中心重調(diào)”鈕，調(diào)節(jié)掃描中心起始位置。關(guān)機：1）：雷達電源開關(guān)，轉(zhuǎn)到“standby”。2）：將“亮度”，“STC”等反時針旋到底。3）：天線開關(guān)，置于“off”。4）：雷達電源開關(guān)，轉(zhuǎn)到“off”。5）：關(guān)閉中頻電源，再斷開“船電閘刀”。第三、四、五節(jié) 雜題l 1）：收發(fā)機和磁羅經(jīng)的大于說明書規(guī)定值。l 2）：雷達電源和通訊電源不可放在一起。l 3）：天線輻射口，至少每半年清除一次，用軟濕布，軟毛刷

39、，清水洗凈不準加涂油漆。l 4）：熒光屏用干的軟布輕輕抹去灰塵。l 5）：修船時，雷達每周開機一次，每次加電30分鐘。l 6）：雷達目紀見書P101，共6小桌。l 7）：雷達天線安裝高度，不超過30米。l 8）：波導(dǎo)養(yǎng)保，檢查是否開裂，進水及密封情況。l 第五章 雷達定經(jīng)與導(dǎo)航l 1正確選擇定位物標的原則：l 1）：選清晰穩(wěn)定，海圖上精確標識的目標回波。（如孤立小島、岬角等。避免選用平坦的岸線、山坡等回波有嚴重變形或位置難以在海圖上確定）l 2）：選擇近的物標：近距物標定位精度高，特別是測方位。盡可能用測距定位，不用測方位定位，因為雷達測距精度高于測方位。l 3）：三條位置立角120°

40、;二條位置線立角90°l 2定位優(yōu)劣次序：l 雷達測距精度高于測方位。盡可能用測距定位，不用測方位定位。所以有下列定位次序。l 1）：三目標距離定位l 2）：二目標距離+一目標方位l 3）：二目標距離l 4）：二目標方位+一目標距離l 5）：一目標距離+方位l 6）：三目標方位l 7）：二目標方位。l 雷達導(dǎo)航方法：l 連續(xù)短時間定位、距離避險線（又稱雷達安全距離線）法、方位避險線（又稱安全方位線）法三種。l 一、距離避險線法l 使船舶在航行中離岸 、或選定目標點（參考物標）保持一定距離，從而確保航行安全。l 注：l 距離避險線由各危險點(包括淺灘、暗礁等)的安全距離圈的切線組成(參

41、見圖中虛線)。圖中的實線表示船舶的計劃航線。航行時必須使船舶始終保持在距離避險線的外側(cè)。 l 雷達安全距離的選定，由駕駛員或船長根據(jù)當(dāng)時當(dāng)?shù)氐那闆r(如天氣情況、能見度情況、流向、流速、船舶類型及密度等)、本船操縱性能、值班駕駛員的技術(shù)狀態(tài)等決定。l 1適用范圍：當(dāng)各危險點與計劃航線接近垂直時可用距離避險l 2實際操作時，可用方位標尺線協(xié)助：將方位標尺指向航向，并用活動距標圈定出避險線距離相對應(yīng)的一根平行方位標尺線(避險方位標尺線)，航行時隨時保持使危險物標(上述各危險點)的回波處在上述避險方位標尺線的外側(cè)即可。二、方位避險線法 當(dāng)船舶的航向和岸線或多個危險物連線的方向近于平行時，為了安全地避離

42、航線附近的危險物標，可用方位避險線來表明危險物標的所在方位。航行中，應(yīng)將物標回波始終放在方位避險線外側(cè)，船首線始終放在方位避險線的安全一側(cè)。注： 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。 航行中，應(yīng)將物標回波始終放在方位避險線外側(cè)，船首線始終放在方位避險線的安全一側(cè)。船首線與方位避險線之間距可由活動距標指示，應(yīng)隨時核實船位，保證船位確實位于方位避險線的安全一側(cè)，如圖所示。圖中，左側(cè)是危險的，右側(cè)是安全的。1適用：當(dāng)船舶的航向和岸線或多個危險物連線的方向近于平行時。2使用方法：使參考物標處于方位避險線（平行標尺）的外側(cè)，以此來保障航向安全。3、導(dǎo)航注意事項采用

43、避險線法時，應(yīng)注意下列問題：1） 制定計劃航線，選好參考物標，設(shè)定好避險線。2） 應(yīng)有合適的雷達參考物標、 特點明顯不易搞錯 、回波亮而清晰 、測距誤差小3）雷達選擇對地真運動、北向上、量程合適 大海上通常選擇12海里量程。每隔510 min變換量程（大、?。?）雷達目標的航向航速作圖求解，ARPA可由自動計算標繪得到。l 2雷達方位信標（Ramark）（有源主動式） 按一定時間間隔，向四周發(fā)射信號，在雷達上的圖像為經(jīng)向亮線、或小扇形，指示雷達方位信標所在方位。A）：雷達方位信標組成及特點如下：1）只有發(fā)射機，雷達方位信標的工作不受船上雷達控制。所以是有源、主動式信標。 2）它按一定時間間隔(

44、如15s)向四周發(fā)射信號。雷達收到后，在熒光屏上顯示出一條徑向亮線、或一個夾角為1度3度的點線或扇形，以指示出該信標所在方位。 3）為了區(qū)分各個不同位置的雷達方位信標，雷達方位信標發(fā)的信號用“點”“劃”組成莫爾斯碼來加以相互區(qū)別。4）只能測方位。B）：雷達方位信標類型：雷達方位信標分為掃頻式和固定頻率式兩類：掃頻式的發(fā)射頻率是變化的，變化范圍可包括船用雷達使用的整個頻率范圍(現(xiàn)大多工作在X波段) 。固定頻率式的發(fā)射頻率在船用雷達工作頻率范圍之外，需另配一套接收設(shè)備才能接收。其優(yōu)點是可視需要關(guān)掉接收設(shè)置，保持雷達屏幕清晰。 當(dāng)雷達方位信標信號很強時，可能在雷達屏上產(chǎn)生間接假回波和旁瓣假回波，這種

45、假回波可用FTC(微分電路)電路消除之。 雷達方位信標發(fā)射的信號比物標回波強得多，故作用距離遠，一般可達20nmile30nmile，作為重要識別標志，安裝在狹水道、重要嶼和山等其他物標密集區(qū)及海岸線平坦、低緩難以被雷達探測和分辨的地區(qū)。l 3雷達應(yīng)答標(Racon)雷達應(yīng)答標又稱雷康(Racon)，（有源被動式） 雷康在接收到雷達的發(fā)射信號后，約經(jīng)過05微秒，便自動發(fā)出經(jīng)編碼的回答脈沖信號，故又稱之為“雷達應(yīng)答器”或“二次雷達”。是一種被動式的有源雷達信標。雷達應(yīng)答標組成及特點如下：組成：天線、接收機、發(fā)射機、電源等。特點：1）雷達可以測得雷達應(yīng)答標的方位和距離。（與雷達測量目標距離方位類似

46、，測量距離應(yīng)減去05微秒乘以電波速度）2）常用的雷康信號，把發(fā)射的脈沖編成莫爾斯碼，如A(一)，B(一)，N(一·)等。故便于相互識別。3）. 雷康可在整個船用雷達工作頻率范圍內(nèi)產(chǎn)生脈沖信號(一般是X波段，少數(shù)也有S波段 )4）. 大多數(shù)雷康發(fā)射機工作幾分鐘（如1.5min）再停幾分鐘，故雷達屏上每隔一定時間，才能見到它的回答信號。 雷康一般探測距離在十幾海里以內(nèi)，理想情況下，可達17nmile30nmile。4、搜救雷達應(yīng)答器SART1)信號特征：同一方位上連續(xù)、等間隔12點，12個點代表8 nmile長。2)工作波段和極化方式：X波段，水平極化。 3)頻率：掃頻式，頻率范圍為：9

47、2009500MHZ4)使用注意：有意調(diào)偏本振頻率（使接收機處于失諧狀態(tài)），合理選擇量程，關(guān)閉FTC或A/C RAIN開關(guān)、增益調(diào)到大。這樣做的目的是使接收機處于失諧狀態(tài)，使其他回波或海浪干擾消失或減弱，而SART信號能正常顯示。 第二篇 ARPA第二篇 ARPA第一節(jié) 雷達避碰的局限性一、基本概念1): 速度矢量： 經(jīng)過設(shè)定的時間，目標按現(xiàn)有速度航行到新的位置，現(xiàn)在的船舶位置到新位置的長度表示速度大小，現(xiàn)在的船舶位置到新位置的方向為速度矢量的方向。2): CPA和TCPACPA： 它船離本船的最近距離/最接近點，TCPA： 到最接近點所需時間。設(shè)置MINCPA的依據(jù)：船的大小，機動性及海域開

48、闊程度，一般在海上航行時，要求MINCPA：2-3海里設(shè)置MINTCPA一般不小于15分鐘。3): 安全船和危險船的區(qū)分 CPAminCPA 安全船 TCPAminTCPA CPAminCPA 危險船 TCPAminTCPA CPAminCPA 0TCPAminTCPA 非常危險船l ARPA主要組成、功能接 口： 將模擬信號變成數(shù)字信號，既模/數(shù)轉(zhuǎn)換。預(yù)處理：包括抑制雜波和信號量化。檢測：凡滿足目標存在的判斷條件的回波，判斷為目標。錄?。?用人工或自動的方式，將已經(jīng)檢測到的信號送跟蹤器。跟蹤器： 對已被錄取的目標進行自動跟蹤，建立目標的運動軌跡計算器： 用于控制錄取、跟蹤、計算參數(shù)及自動標繪

49、。PPI綜合顯示器： 顯示目標回波信號、本船、各類圖形字符等。數(shù)據(jù)顯示器：目標相對航向、真航速、距離、方位，CPA.TCPA。其中；操作者最關(guān)心的是目標的距離和方位。 （故障：方位數(shù)據(jù)連續(xù)閃爍，需要重調(diào)羅經(jīng)）l 第二章 ARPA基本工作原理第一、二節(jié)1）：目標檢測： 在雜波背景中，判斷目標是否存在，采用MOON判據(jù)（M/N）準則。其中；N為探測次數(shù)，M為積累次數(shù)如：M/N=6/8在連續(xù)8次探測中出現(xiàn)回波的次數(shù)為6次，判斷為存在目標。 2）：人工錄?。?IMO規(guī)定： ARPA必須要有人工錄取，人工清除功能.優(yōu)先次序：近距離>船首向>右舷>左舷特點：費時間，錄取速度慢。3）：自動

50、錄取排隊控制：按目標距離，方位及發(fā)現(xiàn)時間,編碼從而使之有序地進入計算機。輔助控制：在排隊控制處輸入輔助控制，使數(shù)據(jù)有序進入計算機（能不能進，進的先后次序）提高錄取的目的性。 l 輔助控制的幾種方法：設(shè)置優(yōu)先區(qū)，如圖I區(qū)II區(qū)III區(qū)設(shè)置限制區(qū)，ARPA拒絕錄取區(qū)如，陸地、島嶼設(shè)置警戒圈，對闖入成圈的目標報警并自動錄取和跟蹤。（已在圈內(nèi)的目標不報警，也不錄?。┳詣愉浫〉娜秉c：容易造成虛假錄取。IMO規(guī)定： 只有人工錄取功能的ARPA，錄取目標總數(shù) 10。具有自動人工錄取功能的ARPA，錄取目標總數(shù) 20。IMO 規(guī)定；ARPA 有效距離范圍至少為12海里或16 海里。錄取跟蹤，受最大作用距離，最

51、小作用距離，最大速度限制。4）：錄取滿了已后，應(yīng)清除一個不太危險的目標，才能再錄取一個。波門設(shè)置：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)跟蹤后用小波門。l 5）：自動跟蹤的局限性。目標丟失：下列情況容易目標丟失a） 目標變?nèi)酰ㄒ子谠肼暬煜゜）雜波干擾（雜波目標疊合）c）目標快速機動d）機內(nèi)特大誤差 連續(xù)跟蹤的條件：在10 圈天線掃描中，有5 次能清楚顯示目標跟蹤范圍： 一般為1海里至24多海里。 情況不明、或初始階段故用大波門，以后可減小為中、小波門。l 6）：誤跟蹤 二個或二個以上的目標，同時落入一個跟蹤波門，從而引起跟蹤錯誤的現(xiàn)象。7）：誤跟蹤種類二個同向行駛的目標逐漸靠近二個被跟蹤的目標對駛靠近被跟蹤目標靠近岸邊，則誤跟蹤到陸地。8）：采取的措施a）拒絕人工錄取正在逼近另一個已被跟蹤目標的目標b）二個被跟蹤目標靠近，ARPA停止跟蹤，讓波門滑行，直到二者分開。c）跟蹤門波內(nèi)出現(xiàn)2個目標，只跟蹤最接近波門中心的目標d）縮小跟蹤窗尺寸下列情況ARPA不予跟蹤計算：1：目標的相對速度超過限定值 2：目標盡寸大于跟蹤窗。3：目標在較遠的距離上占據(jù)50以上方位寬度。 9）所謂虛警是指把不存在目標判為有目標。所謂漏井是指把存在的目標判為沒有目標。ARPA