航海雷达原理详解

第一章 雷达基本工作原理,引言,基本概念,“雷达”译自英文词汇Radar,Radar Radio detection and ranging, 无线电探测和测距,定义：雷达是一种通过发射电磁波和接收目标反射回 波，对目标进行探测和测定目标信息的设备,雷达技术的发展,1886-1888 Hertz(Germany): 实现了电磁波振荡，发射，接收。 1914 (American): 回声探测器雷达的初始模型。 Marconi(Italy): 提出一个可实践的雷达系统。 1930 Blair: 脉冲回波测量（距离，方向）系统，基本雷达. RCA Co.(American): 发明了机载雷达。 (America): “New York” 巡洋舰首先安装舰载雷达。 After WWII 成为了发展快速的导航仪器。 中国:主要从发达国家引进技术。 现代雷达/ARPA: 具有计算机, 构成组合导航 integrated navigation system(Loran, GPS, ECDIS), 及自动船桥系统 Automatic bridge navigation system.,海上雷达的用途,航海雷达特点: 厘米波长（3厘米，10厘米） 微波脉冲发射,距离，方位，速度，航向，,测量目标参数,尽早发现目标,三个主要用途:,导航,第一节 雷达测距与测方位原理,如t = 1s，则，R = 150 m；对应于1 nm 距离， t 12.35 s,1、利用收发定向天线 ，只向一个方向发射雷达波且 只接收此方向上的目标的反射回波 2、天线旋转依次向四周发射雷达波，则可探知周围 物标的方位天线的方向即目标的方向,第一节 雷达测距与测方位原理,荧光屏的单位长度：在不同量程代表不同的距离,一. 雷达测距原理,2、测距公式：R = 1/2· C × t,t ： 往返于天线与目标的时间 C: 电磁波在空间直线传播速度 C = 3×102 m/ s,二. 雷达测方位原理,1、物理基础：超高频无线电波在空间直线传播； 遇物标能良好反射,发射脉冲,回波,显示器,回波,Fig1-2 (2),发射机,接收机,电源,船电,船首线,微波传输线,天线,方位,回波,T/R,触发器,Transmitter,Receiver,T/R,天线,收发机,显示器,ARPA,Fig1-2(1),触发器,方位与船首线,第二节 雷达的基本组成、作用,1、定时器（触发电路、同步电路等）：,是雷达的指挥中心，产生周期性的窄脉冲触发脉冲,送：1）发射机：控制发射开始 2）接收机：控制近距离增益 3）显示器：控制计时开始,2、发射机：在触发脉冲控制下产生周期性的大功率射频脉冲 微波脉冲、发射脉冲、雷达波,3、收发开关：,发射时，关闭接收机入口，大功率射频脉冲送天线； 接收时，关闭发射机通路，微弱回波能量送接收机。,一、基本组成七部分及作用：,4、天线：定向收发天线，将发射机送来的射频脉冲聚成细束 集中向一个方向发射，并接收此方向物标反射回来 的雷达波（回波）送接收机。,第二节 雷达的基本组成、作用,5、接收机：超外差式，将微弱回波信号放大千万倍以符合 显示器要求。 V 几十V,6、显示器：平面位置显示器（PPI）。计时及计算，将目标 回波按目标的实际距离和方位显示在荧光屏上； 且配有测量系统供随时测量。,7、雷达电源：把船电变成雷达所需的中频交流电。 400 2000 Hz,二、船用雷达单元构成：,1、三单元雷达： 收发机（触发电路、发射机、接收机、收发开关） 显示器、天线、中频电源 2、二单元雷达： 天线收发机、显示器、中频电源,雷达目标,雷达所能发现的目标： 船舶 岛屿（陆地） 浮标 海浪杂波 雨雪、云雾杂波,目标信息,直接测得： 相对位置（距离和方位） 经计算得到： 真速度 真航向 CPA（Closest Point of Approach) TCPA(Distance to CPA),雷达/ARPA, ECDIS, GPS/DGPS和自动舵构成的自动船桥系统是未来主要的导航系统,