9无线电仪器定位.doc

第五章 无线电仪器定位 第一节 无线电测向定位（Radio direction finder，DF）SOLAS公约规定，1600总吨以上的国际海域航行船舶，必须安装无线电测向仪，测量遇险船舶发射的SOS求救信号的传播方向，进行搜索救助一、无线电测向原理1.无线电信标1）定义：设在海岸或岬角上专门供无线电测向用的无线电信号发射台，可用于船舶的导航等，航用海图上标注其位置和符号 2）分类： （1）全向无线电信标（non directional radio beacon） 代号RC，全方向发射信号有效作用范围内，不论在其哪一方向，均可接收到其信号主要用于定位（2）定向无线电信标（directional radio beacon）代号为RD，一个或几个固定方向发射只能在其信号的有效作用范围内和有效作用的方向区域内，才能接收到其发射的信号主要用于船舶进出港口导航英版海图上用虚线表示其发射信号的方向 3）无线电信标的特点名称、地理位置、作用距离、工作频率、音周、工作种类、信号发射、工作时间等资料，从中版《航标表》或英版《无线电信号表》（The Admiralty List of Radio Signals）第二卷中查得。

名称一般用所在地的地名命名信号为莫尔斯码发射和长音发射，莫尔斯码用于识别信标，长音用于测向 发射频率为中频，一般为255KHz~525KHz，常用频率291.5KHz~318.5KHz船舶遇险发送SOS信号的电台频率为500KHz，高频频率为2182KHz 采用垂直天线发射垂直极化波，分为等幅波（A1）和音频调幅波（A2）音频调幅波用于识别信标，等幅波用于测向 信号沿地球表面传播到测向仪接收天线（地波信号），一般传播距离只有约100n mile　　2.无线电测向原理 1）无线电测向仪天线及其特性 （1）垂直天线的方向性垂直天线和无线电信标距离固定，垂直天线上产生的感应动势V1的有效值均相等：V1=V0垂直天线称为无方向性天线，其接收方向特性图称为“圆”形图 图2-5-1 图2-5-2 （2）环状天线的方向性 接收距离固定，环状天线平面旋转一周（360°），天线上感应电势V2大小不等，其方向特性图称为“8”字形图V2 = V0 cosθ θ是信号的来向与环状天线平面之间的夹角，信号来向与环状天线平面平行θ = 0°（或180°），感应电势最大；信号来向与环状天线平面垂直θ = 90°（或270°）感应电势为0。

哑点”，感应电势为0的接收方向环状天线旋转一周会有两个哑点方向，此特点称为无线电测向的双值性 （3）复合天线的方向性垂直天线和环状天线同时用于测向，称为无线电测向仪的复合天线复合天线的感应电势： V =V1 + V2 =V0 + V0 cosθ =V0（1+ cosθ）其接收特性图称为“心”形图垂直天线的作用：“定边”，在无线电测向时，使用垂直天线解决双值性问题补偿”，克服环状天线的接收效应即“哑点”不清晰，使测向时的“哑点”清晰这一作用 2）无线电测向原理 无线电测向仪利用环状天线接收信号的方向特性，测出已知概位的无线电信标的方向，进行测向定位；或无线电测向仪利用复合天线接收信号的方向特性，测出未知概位的无线电信标或船舶电台的方向，进行定位或搜索救助遇险船舶二、无线电测向仪1.无线电测向仪的组成 1）无线电测向仪分类 按照天线形状，分为单环旋转式和双环固定式 按测向方式，分为耳听式、目测式和耳听目测式三种 按接收通道分类，分为单通道测向仪和双通道测向仪。

2）无线电测向仪的组成 接收天线、本机和电源三部分组成2.无线电测向仪的工作原理 工作原理框图：3.无线电测向仪的操作使用 TD-A131型全自动耳听式无线电测向仪的操作使用 1）主要旋钮的名称及作用 （1）电源开关（power）：控制电源部分工作 （2）波段选择旋钮（band）：分为1、2、3、4个波段，选择所需要的波段 （3）波型选择旋钮（wave type）：分为A1、A2A3两种，A1用于接收电报，A2A3用于测向 （4）调谐旋钮（tune）：调整电平指针指示正确位置 （5）工作方式转换开关（operation）：分为自动（auto）、手动（manual）和接收机（RCV）三种工作状态 （6）增益旋钮（gain）：调节声音或图象效果 （7）音量旋钮（volume）：调节音量大小 2）测向的方法步骤 （1）使“波段指示”指向所测无线电信标工作频率的波段 （2）接通“电源开关”，本机工作 （3）使“频率指针”指示所测无线电信标的工作频率 （4）使“波型旋钮”指示A２A３ （5）调节“增益旋钮”，使声音最清晰。

（6）调节“音量旋钮”，使声音大小合适 （7）选择“自动（auto）”测向方式 （8）根据无线电信标发射信号的莫尔斯码识别所测的无线电信标 （9）从测角器方位刻度盘上读取无线电信标的方向（方位或舷角） 若测向进行搜索救助，则将“频率指针”指示500KHz，识别SOS莫尔斯码信号，测出其方向三、无线电测向定位1.无线电自差 1）定义 无线电测向仪由于受接收天线附近的金属导体二次辐射的影响，而使所测无线电信标或船舶电台方向产生的误差，代号为f或称无线电信标或船舶电台的无线电舷角（WQ）与无线电测向仪舷角读数（WQ¹）之差： f = WQ -WQˊ 2）产生原因 测向仪天线附近的金属导体（如船体、船舶上层建筑，船上大桅、吊杆等）产生的二次辐射（或二次电磁场） 3）变化规律 其规律可用下式表示： f =A + BsinWQ + CcosWQ + Dsin2WQ + Ecos2WQ 自差系数A、B、C、D、E，与船舶金属导体数量、天线相对位置及距离等有关，其中A称为固定自差系数，B、C称为半圆自差系数，D、E称为象限自差系数。

WQ为所测无线电信标（或船舶电台）的舷角 自差分为固定自差、半圆自差、象限自差固定自差不随舷角变化主要由于天线安装不良、测向仪方位指针指示不准、刻度盘不准等原因产生的 半圆自差与舷角成正弦或余弦规律变化主要是类似于垂直天线的金属设备产生的（如大桅，烟囱等）由于这种金属设备数量较少，因此半圆自差较小 象限自差与二倍的舷角成正弦或余弦规律变化主要是类似于环状天线的金属船体产生的由于这种金属船体数量很大，因此象限自差很大象限自差主要考虑“Dsin2WQ”一项，而忽略“Ecos2WQ”项舷角为隅点舷角时（即WQ=45°，135°，225°，315°时），测向产生的无线电自差最大 4）测定无线电自差的方法 （1）无线电信标固定本船旋回a.在沿岸海区选择一能够目测的无线电信标b.本船在距离无线电信标约1n mile~2n mile的海区作旋回（每小时旋转一圈），c.用无线电测向仪和罗经同时观测同一无线电信标的舷角WQˊ和WQ，d.无线电自差 f=WQ-WQˊe.观测求取每隔10°或15°舷角的所有自差，计算绘制无线电自差表备查 （2）本船不动艇载电台绕本船转圈a.选择某一海区抛锚，放下携带工作电台的小艇。

b.小艇在距离大船约1n mile~2n mile的距离上围绕本船转圈.c.同时用无线电测向仪和罗经观测小艇的舷角WQˊ和WQ，d.无线电自差 f=WQ-WQˊe.观测求取每隔10°或15°舷角的所有自差，计算绘制无线电自差表备查 5）测定无线电自差时的注意事项 （1）应选择天气良好、能见度良好、船舶摇摆角不大于4°，横倾角不大于5°时进行 （2）不宜在日出日落前后1h内观测，应在白天观测 （3）所有金属设备应处于航行状态，其他天线应处于绝缘状态 （4）船舶与电台之间的距离不能太近或太远，应在2~3倍无线电信标发射信号波长为宜 （5）应分别在船舶满载和空载时观测 6）无线电自差表的绘制与使用 2.大圆改正量 （1）大圆改正量定义 大圆改正量是无线电信标的恒向线方位（代号为RLB）与无线电信标的大圆方位（代号为RTB）之差，代号为Ψ Ψ = RLB – RTB （2）大圆改正量的符号 大圆改正量的符号由所测无线电信标大圆方位（RTB）和纬度决定 在北纬 RTB =000°~180° Ψ为“+” RTB =180°~360° Ψ为“-” 在南纬 RTB =000°~ 180° Ψ为“-” RTB =180°~360° Ψ为“+”（3）大圆改正量的大小可由下式求得：Ψ=Dλsin φm 式中Dλ-测者与信标位置间的经差φm-测者与信标位置间的平均纬度3.测向定位方法 同时观测两个以上无线电信标的方位改正为恒向线方位；在海图上由所测无线电信标画出其方位线，两条以上方位线的交点就是测向船位◇DF。

4.无线电测向误差 无线电测向误差主要有以下几种 1）观测误差 观测误差一般为±2°，主要与无声角大小和测者的熟练程度有关 2）信号传播误差 （1）海岸折射误差当信号从无线电信标经陆地传播到海岸再经海面传播到船上测向仪天线时，若信号传播方向与海岸有一定夹角，将产生折射现象，信号传播方向发生变化，使测向产生误差交角为90°时不产生误差，交角小于20°时误差很大，可达到3°~ 4° （2）夜间效应误差夜间测向定位时，所接收的无线电信标地波信号，由于受天波的干扰而使测向产生误差船舶与无线电信标的距离有关，距离越大，夜间效应的影响越大频率越低，影响越大夜间效应在日出日落前后约1h内影响最大 3）无线电自差 无线电自差一般约为2°~ 3° 4）接收机误差 接收机误差一般约为1°，由接收机的精度决定第二节 雷达定位（radio detection and ranging，缩写为RADAR）一、雷达工作原理1.雷达组成及各部分的主要作用 1）雷达天线 分类：裂缝式天线（隙缝天线）和抛物面反射式天线 作用：发射电磁波并接收反射回波，发射和接收的时间由收发机内的收发开关控制。

2）雷达收发机 作用：接收机产生电磁能量（电磁波），其频率ƒ分为9375MHZ和3000 MHZ（特高频）；收发机放大处理回波信号 采用9375 MHZ发射频率的雷达称为3公分雷达，发射水平极化波，用“X”表示；采用3000。