雷达基本工作原理.ppt

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1、雷达与ARPA大连海事大学航海学院仪器教研室第一部分雷达基本工作原理1.1基本概念雷达:——Radar——Radiodetectionandranging——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回波，对目标进行探测和测定目标信息的设备。www.dlmu.edu.cn电磁波特性直线传播二次辐射（反射）目标www.dlmu.edu.cn雷达目标雷达所能发现的所有目标。船舶岛屿（陆地）浮标海浪杂波雨雪杂波www.dlmu.edu.cn目标信息相对位置（距离和方位）真速度真航向CPA（ClosestPointofApproach)TCPA(Dist

2、ancetoCPA)www.dlmu.edu.cn(1)避碰距离，方位，速度，航向...测量目标参数(2)无视线限制(1)远距离探测尽早发现目标三个主要用途:ïïïïïîïïïïïíì(2)定位导航1.2海上雷达的用途www.dlmu.edu.cn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www.dlmu.edu.cn雷达结构及其工作原理雷达影像失真的特点及其产生原因影响雷达正常观测的诸要素雷达测距/测方位雷达定位与导航雷达航标1.3雷达考核内容www.dlmu.edu.cn1.4雷达的测距与测向原理方向扫描量

3、程:回波(at10nm)Δt＝123.5μs荧光屏边缘本船目标岛屿12nm目标90°245°245EBL901802700方位标志海图平面雷达平面Fig.距离与方位测量扫描线固定距标圈HL岛屿本船雷达不能“感知”目标的背面，因此目标的后沿是不可见的.www.dlmu.edu.cn1.雷达测距原理Δt:往返于天线与目标的时间,C:电磁波在空间传播速度3×108m/s。2.雷达测向原理借助于定向天线－扫描.1.4雷达的测距与测向原理1tCRΔ2×=www.dlmu.edu.cn2雷达基本组成发射脉冲回波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

4、显示器www.dlmu.edu.cn1.波长λS波段10cm波长2000~4000MHz7.5~15cm3050MHzX波段3cm波长8000~12500MHz2.4~3.75cm9375MHz。2.脉冲宽度τ每次发射脉冲的射频振荡持续时间.0.05~0.2us3雷达相关技术参数天气好:Xband;天气坏(雨/雪):Sbandwww.dlmu.edu.cn3.脉冲重复频率f/脉冲重复周期Tf（P.R.FPulseRepeatFrequency）每相邻两次发射脉冲的时间间隔。（400~4000Hz）4.发射峰值功率Pt:在脉宽持续时间内的功率3雷达相关技术参数

5、5.发射平均功率Pm:在脉冲重复周期内的功率Tpptmt=6.接收机灵敏度Prmin:表示接收机接收微弱信号的能力Prmin=kT△f·N△f接收机通频带N接收机噪声K波尔兹曼常数T接收机端绝对温度www.dlmu.edu.cn7.接收机带宽△f指在放大情况下，允许通过接收机的信号频率范围。3雷达相关技术参数长脉冲→窄范围的频谱△f↑→噪声↑→灵敏度↓→失真↓△f↓→噪声↓→灵敏度↑→失真↑兼顾:远量程△f↓→灵敏度↑近量程△f↑→灵敏度↓航海雷达1～25MHzwww.dlmu.edu.cn8.天线增益定向天线最大辐射方向的功率与点状天线各向均匀辐射的平均功

6、率之比。表示定向天线的功率集束能力。3雷达相关技术参数ïîïíìÞ=2a4Ge®aGeAA¯®aGllp9.水平波束宽度θH在水平面内的波束半功率点的宽度。LHlq70=LqH方位分辩率一般为1ºθH半功率点ABBCC水平方向性图PLR半功率点www.dlmu.edu.cn10.垂直波束宽度θV表示在垂直面内的波束半功率点的宽度。为防止船舶摇摆时不至丢失目标，一般15º~30º。3雷达相关技术参数HBWVBW棒状波束www.dlmu.edu.cn通过分析雷达使用性能及其影响因素，了解雷达影像失真的特点及其产生原因，是正确理解和使用雷达图像信息的前提

7、。4雷达使用性能及其影响因素最大探测距离最大作用距离最小作用距离距离分辨率方位分辨率www.dlmu.edu.cn在考虑地球曲率、天线高度、物标高度及雷达电波传播空间大气折射影响时，雷达可能观测的最大距离4.1最大探测距离)2.23(21hhR+=几何地平1.93光学地平2.07雷达地平2.23雷达地平和最大探测距离hh天线雷达地平目标雷达地平21www.dlmu.edu.cn一台雷达在一定的电波传播条件下，对某一特定的物标，雷达能满足一定发现概率是，所能观测到物标的最大距离，其影响因素包括：4.2最大作用距离雷达技术参数物标反射性能海面反射（工作环境）大气

8、衰减www.dlmu.edu.cn1雷达技术参数对雷