《雷达定位与导航》PPT课件

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1、第五章雷达定位与导航雷达定位就是用雷达测出物标的距离和／或方位，在海图上作图求出自己的船位。要船位准确就要做到：(1)物标要认得准、选得合适；(2)测量方法要正确；(3)测量数据要准；(4)测量速度要快第一节物标的雷达图像雷达是用以一定速度(15—30r／min)匀速顺时针旋转的定向天线向外发射具有一定宽度的(o．05—2us)超高频无线电脉冲波并定向接收从物标反射回来的回波，由显示器根据电波从天线至物标间往返所经历的时间计算的距离及接收天线送来的方位信号，以加强亮点的方式在荧光屏上显示物标的相对于本船的距离和方位。因此，物标的雷达图像不同于物标实际的形状。也不同于海图上标志

2、的形状。主要区别有如下几个方面：一、雷达图像是平面位置图像从雷达的工作原理可知，在雷达荧光屏上显示的是物标相对于本船(天线)的方位和距离，不能显示物标的高度、厚度和水下的深度。如图5—1—1所示的小岛，雷达显示屏上仅显示小岛迎向雷达天线一侧各点相对于天线的方位、距离的回波亮点的组合，它的形状近似于小岛迎向天线一侧侧面在与天线高度相等的水平面上的垂直投影面形状。二、图像的径向(距离)扩展和缩小1．径向缩小由于雷达地平和较高物标的遮挡效应(阴影扇形)的影响,物标回波图像的径向长度会比实际长度短。因为雷达波不能穿透物标，所以不能探测到物标背后的物标，如山脊后面部分的山坡不能被探测到

3、，小岛回波的径向长度比小岛实际的径向长度缩短了。因为地球是圆的，雷达波又是直线传播的，所以雷达的探测距离是有限的。考虑了地球曲率、天线高度以及大气对无线电波的折射影响，雷达波在标准大气折射条件下的地平范围为：DR=2.23√hh-天线在海面上的高度，单位为m。Dmax=2.23(√h1+√h2)此外，由于物标边缘反射性能差、雷达性能差及控钮调节不当等原因也可能使物标边缘丢失，造成回波图像的径向缩小。回波图像的径向缩小会提高雷达的距离分辨率，但会丢失物标的前、后沿回波，如不注意，会影响测距的准确性。2．径向扩展发射脉冲宽度τ、接收机通频带宽度△f以及荧光屏光点直径d会使物标回波

4、在半径方向上产生扩展。现以点物标为例进行说明。宽度为τ的发射脉冲打到点物标时，显然，回波的宽度也为τ。宽度为r的回波脉冲通过接收机放大时，会使回波宽度失真变形，增加约1／△f的宽度，这样，一个点物标的回波宽度变成C(τ+1／△f)／2。显示器荧光屏在显示物标回波时，是由扫描光点的移动形成的。这样，会使回波沿半径方向向里和向外各伸展半个光点直径。荧光屏上一个光点直径相当于海面上的实际距离为2R·d／D，则点物标回波两端各伸展的距离为:R·d／D式中：R—量程；d—光点直径；D——荧光屏直径。综合起来说，一个点物标将沿半径方向向内伸展Rd/D的距离，向外伸展C(τ+1／△f)／2

5、+Rd/D的距离，如图5—1—4所示。此外，目标闪烁和控钮调节不当等也可能引起物标雷达回波图像的径向扩展。物标回波图像的径向扩展降低了雷达的距离分辨率，可能使相邻的两个物标回波连成一个回波，也降低了雷达的测距精度，但可提高雷达的探测能力。二、图像的横向(方位)扩展和缩小1横向缩小如前述，雷达地平和阴影扇形的影响会使回波图像的横向宽度缩小。此外，由于物标两端的反射性能差、雷达性能差以及控钮调节不当也会使物标两端的回波减弱，乃至丢失，造成整个物棕图像的横向宽度缩小。从显示器荧光屏上物标回波形成的过程看，回波亮度的分布是中间亮度最强。两侧较暗。若扫描亮度、增益控钮稍些，波的两侧边缘

6、也会向中缩。物标回波图像的横向缩小可提高雷达的方位分辨率，但可能丢尖物标的真正边缘．造成雷达测方位的误差。2．横向扩展物标回波在荧光屏上显示时也会产生横向扩展．其主要原因是天线的水平波束宽度θH和荧光屏的光点直径d。(1)水平波束宽度的影响雷达天线发射的超高频脉冲是有—定的水平波束宽度θH的。当天线按顺时方向旋转时，波束的右边沿先接触点物标。此时，将有回波返回。在接着的旋转过程中，一直会有回波返回，直到波束的左边沿离开该点物标时为止。这样，荧光屏上点物标将被展宽成宽度为θH的弧形回波，如图5—1—5所示，即一个点物标回波将两侧各伸展了θH／2的角度。(2)光点直径的影响从显示

7、器荧光屏显示物标回波的原理可知，由于荧光屏光点直径的影响要使物标回波向两侧各扩展半个光点直径(d／2)的张角α(见图5—1—5)其值为：式中：α=57゜、3（d*2R/D*RT）/2=57゜、3（d*R/D*RT）d一光点直径；D一屏直径；R一量程；RT—点物标离本船的距离。(3)波束宽度θH及光点直径d引起的图像方位扩展大小的比较由上述())和(2)可知，不管物标在荧光屏上哪个位置，由θH引起的方位扩展均是θH/2。光点直径d引起的影响则不同：光点离扫描中心越近，光点直径d引起的方位扩展越大；光点离扫