第一章_雷达基本工作原理
船用雷达 详细介绍
4.磁控管的检查：
万用表欧姆档测灯丝阻值：其阻值接近于0（几个欧姆）正常 兆欧表检查阳阴极之间绝缘电阻：其值应大于200
5.使用注意事项
1）阴极充分预热3~5分钟，暂时不用只关高压 2）保护磁性，严禁敲打，铁磁物相距大于10 cm 3）防高压触电，防电磁辐射，带电检查需两人在场 4）波导天线连接要良好且水密防变形，禁拆波导开高压 5）新管或长期不用（大于6个月 ）的使用前应进行老练，
实际波形:
1）越接近矩形，能量越大，
tt: 前沿上升时间
0.1~0.2τ tf: 后沿下降时间
0.2~0.4τ Δu: 顶部波动值
2~5%
作用距离越远 2）前沿越陡，测距精度越高
3）后沿越陡，距离分辨力 越高
4）顶部越平坦，发射功率和 频率越稳定
第一节 雷达发射机（Transmitter）
三、磁控管振荡器
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）。显示与测量目标，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
随量程改变：近量程，高F；远量程，低F
4.发射功率：指峰值功率，一般3~75 kW
1）峰值功率 pt: 在脉冲持续时间内的平均功率 2）平均功率 Pm: 一个脉冲重复周期内输出功率的平均值
R max
p =p t m tT
p↑→
杂波
天线旁瓣干扰
5.脉冲波形：发射脉冲的包络
故障
理想脉冲: 矩形
波形：
雷达的基本工作原理
雷达的基本工作原理
雷达是一种利用电磁波进行探测和测距的设备，其基本工作原理可以分为发射、接收和处理三个步骤。
首先，雷达通过发射器产生一束电磁波。
发射时，雷达通过天线将电磁波传送到空间中。
这些电磁波可以是激光或微波等，具体的频率和波长取决于雷达的用途和工作环境。
接下来，当发射的电磁波遇到一个目标时，一部分电磁波会被目标反射回来。
被反射回来的电磁波会被雷达的接收器检测到。
接收器中的接收天线会接收到这些反射回来的电磁波信号。
随后，接收到的信号会被雷达的接收器放大，并经过滤波和解调等处理步骤。
然后，处理后的信号会被传输给雷达系统的显示器，以展示出目标的位置和其他相关信息。
综上所述，雷达的基本工作原理就是通过发射电磁波，接收并处理目标反射回来的电磁波信号，从而实现目标的探测和测距。
这一原理使雷达在军事、导航、气象和航空等领域起到了重要的作用。
雷达原理与系统知识要点总结(必修)
成绩构成：平时20%（原理10%+系统10%，含考勤和课堂测试），期中30%，期末40%，课程设计10%。
雷达原理与系统（必修）知识要点整理第一章：1、雷达基本工作原理框图认知。
2、雷达面临的四大威胁3、距离和延时对应关系4、速度与多普勒关系（径向速度与线速度）5、距离分辨力，角分辨力6、基本雷达方程（物理过程，各参数意义，相互关系，基本推导）7、雷达的基本组成（几个主要部分），及各部分作用第二章雷达发射机1、单级振荡与主振放大式发射机区别2、基本任务和组成框图3、峰值功率、平均功率，工作比（占空比），脉宽、PRI（Tr），PRF（fr）的关系。
第三章接收机1、超外差技术和超外差接收机基本结构（关键在混频）2、灵敏度的定义，识别系数定义3、接收机动态范围的定义4、额定噪声功率N=KTB N、噪声系数计算及其物理意义5、级联电路的噪声系数计算6、习题7、AGC，AFC，STC的含意和作用第四章显示器1、雷达显示器类型及其坐标含义；2、A型、B型、P型、J型第五章作用距离1、雷达作用距离方程，多种形式，各参数意义，PX=？Rmax=？（灵敏度表示的、检测因子表示的等）2、增益G和雷达截面A的关系2、雷达目标截面积定义3、习题4、最小可检测信噪比、检测因子表示的距离方程5、奈曼皮尔逊准则的定义6、虚警概率、检测概率、信噪比三者关系，习题.（会看图查数）由概率分布函数、门限积分区间表示的各种概率形式；6.5 CFAR●什么是CFAR●慢变化CFAR的框图和原理●快变化CFAR的框图和原理，（左右平均、左右平均选大）●CFAR的边缘效应，图及分析7、为什么要积累，相参积累与非相参积累对信噪比改善如何，相参M~M倍。
8、积累对作用距离的改善，（方程、结论、习题）9、大气折射原因、直视距离计算（注意单位Km还是m）10、二次雷达方程、习题。
11、分贝表示的雷达方程，计算、习题，普通雷达方程的计算。
第六章距离测量1、R,tr,距离分辨力、脉宽、带宽关系2、最短作用距离、最大不模糊距离与脉宽、重频关系3、双重频判距离模糊、习题。
雷达气象学之第一章(天气雷达系统及探测理论)
天气雷达产品的显示方式2
• RHI (距离高度显示）：固定方位角，天线 做俯仰扫描，探测某方位上回波垂直结构 。坐标：R－最低仰角的斜距； H－按测高 公式计算（标准大气折射）。
天气雷达产品的显示方式3
• CAPPI （等高平面位置显示）：雷达以多 个仰角（仰角逐渐抬高）做0－360 °扫描 ，得到三维空间回波资料（体扫描），利 用内插技术获得某高度的平面分布
• 基本径向速度：表示整个360度方位扫描径 向速度数据，径向速度即物体运动速度平 行与雷达径向的分量。径向速度有许多直 接的应用，可以导出大气结构，风暴结构， 可以帮助产生、调整和更新高空分析图等。 平均径向速度产品有两点局限性：一是垂 直于雷达波束的风的径向速度被表示为0； 二是距离折叠和不正确的速度退模糊。
• 散射开来的电磁波称 为散射波
入射波
散射波
• 雷达波束通过云、降水粒子时将被散射， 其中有一部分散射波要返回雷达方向，被 雷达天线接收，在雷达显示器上就反映有 回波信号。
二、散射成因
• 微粒——粒子在入射电磁波极化下作强迫 的多极振荡，从而发出次波（散射波）。
• 粒子对电磁波的散射只改变电磁波的传播 方向,没有改变能量大小。
• d≈λ的大球形质点的散射，称为米散射。
§3.2 球形水滴和冰粒的散射
• 雷达天线接收到的只是粒子散射中返回雷 达方向（即θ= 180º方向）的那一部分能量， 这部分能量称为后向散射能量。
在a 2 r 1时 的瑞利散射条件下
在a 2 r 复数1时模的平方
后(向) 散16射 44函r6数mm：22 12(2 代入 4 ( )中
• 产品生成：根据操作员的输入指令，RPG在 体积扫描的基础上产生所需产品。
天气雷达的基本工作原理和参数-168页文档资料
常规天气雷达仅能提供反射率 因子资料。多普勒天气雷达将提供 两种附加的基本资料，径向速度和 速度谱宽，它们将增强对强风暴的 探测能力，也能改进对中尺度和天 气尺度系统的预报。
体扫模式 (VCP:Volume Cover Pattern） 扫描方式确定一次体积扫中使用多少个仰角，
而具体是哪些仰角则由体扫模式来规定。WSR-88D 可有20个不同的VCP，目前只定义了其中的4个： VCP11 -- VCP11（scan strategy #1，version 1） 规定5分钟内对14个具体仰角的扫描方式。 VCP21 -- VCP21（scan strategy #2，version 1） 规定6分钟内对9个具体仰角的扫描方式。 VCP31 --- VCP31 （scan strategy #3，version 1）规定10分钟内对5个具体仰角的扫描方式。 VCP32 --- VCP32（scan strategy #3，version 2）确定的10分钟完成的5个具体仰角与VCP31相同。 不同之处在于VCP31使用长雷达脉冲而VCP32使用 短脉冲。 WSR-98D未定义VCP32。
自相干多普勒天气雷达结构框图
全相干多普勒天气雷达结构框图
fo 发射脉冲的载频 fd 多普勒频率
发射频率 Vs 多普勒频移
发射频率 多普勒频移
中国新一代天气雷达系统简介
• 1、雷达数据采集系统（RDA） • 2、雷达产品生成子系统（RPG） • 3、主用户处理器子系统（PUP）
第一章航海雷达基本原理
Scientific definition: Radar is a kind of electronic system which can be used to find the targets and to measure or determinate the targets information/data by way of the characteristics of electromagnetic wave.
Marine Radar and ARPA
Chapter 1 Basic Principle of Radar
现代雷达与电子计算机、图象处理、数据处理、自 动控制等技术结合，又具有自动信息处理功能及智 能化显示终端，可自动、迅速、准确地完成测量、 显示、控制和管理。
Marine Radar and ARPA
collision avoidance information
Marine Radar and ARPA
Chapter 1 Basic Principle of Radar
雷达是一种主动遥感设备，它利用电磁波的二次辐射、 转发或固有辐射来探测目标，并测定目标的空间坐标、 速度及避碰参数的一个无线电技术范围。称为“雷达”。 “二次辐射”：雷达发射电磁波到目标后、目标产生“二 次辐射”，其中一小部分被雷达天线接收，称为目标回 波, 雷达收到回波便可发现目标。 “转发”： 来自应答器（Transponder），“识别器”， 后者收到雷达信号后发射经过编码的“应答波”被雷达所 接收，从而发现目标。 “固有辐射”：来自具有固有辐射源的目标（如飞机、发 动机、核爆炸、目标上无线电装置等）雷达接收目标的 固有辐射波而发现目标。
Marine Radar and ARPA
HotZ-雷达系统(第一章)波形模糊函数 ppt课件
1.1 常见雷达波形 1.2 雷达信号模糊函数
1
背景
发射机 收发开关
天线
目标
终端 显示
信号 处理
接收机
R
雷达依赖天线向空间辐射电磁波，并接收由目标散 射的电磁波，以确定目标的存在。
雷达发射的电磁波具有一定的形式：连续波或脉冲 串，单频的或调频、调幅或相位编码的
2
雷达波形要求
要实现目标的有效检测，雷达信号波形必须同时满 足以下条件：
待测目标尺寸
调制类型
动目标检测
极化方式
多目标检测
波形、环境匹配 （模糊函数） 雷达成像
8
长度参数 距离像 目标识别
常见雷达波形介绍
连续波（Continuous Wave，CW） 频率调制连续波（Frequncey Modulated CW，FMCW） 脉冲（Pulsed）
9
常见雷达波形介绍
CW Radar
－可有效测量固定目标距离 单基系统存在收发隔离问题，双基系统较好
11
常见雷达波形介绍
Pulsed Radar
发射机由发射脉冲开、关 当发射机关闭时，接收机打开 在脉冲间的距离门上感知目标
－可有效测量目标距离 单基地系统的发射机与接收机隔离不是问题 可以测量距离变化率
12
常见雷达波形介绍
足够的能量（看得见） 足够的目标分辨率（看得准） 对需要的回波有很好的选择、屏蔽能力
（选择、对抗能力） 选择的雷达波形要与雷达用途、目标类型、目标环 境“匹配”
3
基本概念
波是一种可在媒介或空间中传播的，连续或突发的 周期性扰动，其到达均值的位移是时间，或空间， 或两者的函数。 电磁波直观解释是发射到空中的能量，这种能量部 分以电场的形式存在，部分的以磁场的形式存在。 电磁波的基本特性有：速度、方向、极化、强度、 波长、频率和相位。 波形是波的周期变化量的瞬时值沿时间表示的图形
雷达知识点总结口诀
雷达知识点总结口诀一、雷达基础知识1. 雷达由天线、发射/接收器、处理设备组成2. 发射的雷达波反射在目标上，接收后进行信号处理3. 雷达可以探测目标的距离、方向和速度4. 雷达常用的频段包括X波段、Ku波段、Ka波段等二、雷达工作原理1. 发射端发射雷达波，遇到目标反射回来2. 接收端接收反射信号，并进行处理3. 通过处理可以确定目标的位置、速度和性质4. 雷达波在空气中传播速度快，可以在短时间内获得目标信息三、雷达探测目标1. 雷达可以通过测量返回信号的时间来求解目标与雷达的距离2. 通过探测目标的多次位置变化可以确定目标的速度3. 雷达可以通过脉冲状波、连续波和脉冲多普勒等技术来识别目标4. 雷达可以分为二维雷达和三维雷达，分别可以获取目标的距离和方向以及高度信息四、雷达应用领域1. 军事领域：用于探测敌方飞机、舰船和导弹2. 气象领域：用于探测气象条件和气候变化3. 交通领域：用于飞机、船舶和车辆导航和碰撞预警4. 地质勘探领域：用于勘探地下资源和地质条件五、雷达系统的性能参数1. 探测能力：用于衡量雷达对目标探测的能力2. 定位精度：用于衡量雷达对目标位置测量的准确性3. 信噪比：用于衡量雷达接收信号的清晰度和稳定性4. 工作距离：用于衡量雷达最大工作距离六、雷达系统的优化1. 天线设计：优化天线结构可以提高雷达灵敏度和分辨率2. 信号处理：优化信号处理算法可以提高雷达的探测精度3. 发射功率：增加雷达的发射功率可以提高工作距离和穿透能力4. 频率选择：选择合适的频率可以提高对不同目标的探测性能七、雷达的发展方向1. 多普勒雷达：用于探测目标的速度和运动状态2. 目标识别雷达：用于识别目标的类型和特征3. 三维雷达：用于获取目标的高度信息4. 合成孔径雷达：用于提高雷达对地面目标的分辨能力八、雷达常见故障及处理方法1. 天线故障：检查天线结构和调整天线方向2. 信号处理故障：检查接收器和处理设备的连接和设置3. 发射故障：检查发射器的状态和发射功率4. 系统故障：检查雷达系统的连接和通讯状况总结口诀：雷达探测目标速度距离，多普勒频率增强识别。
天气雷达的基本工作原理和参数知识讲解
性
风暴跟踪信息文本产品（上海）
风暴结构产品（SS）
冰雹指数产品（HI）
回波顶高产品（ET）
回波顶高等值线产品（ETC）
垂直液态水含量产品（VIL）
强天气概率产品（SWP）
一小时降水量产品（OHP）
三小时降水量产品(THP )
风暴总降水量产品（STP）
多普勒频率fd与目标物径向 速度Vr的关系
多普勒频率fd 定义： 目标物相对于雷达作径向运动
引起回波信号的频率变化，称 多普勒频移，亦称多普勒频率， 单位:赫兹（Hz）。
多普勒频率fd与目标物径向速度Vr 的关系（证明见P211-212)
fd
2Vr
其中： f d为多普勒频率
Vr 为目标物的径向速度
(单位 Hz )
(也称多普勒速度 , 单位 m / s)
这类产品主要有：
• 平面位置显示(PPI)
• 垂直最大回波强度显示 (CR)
• 等高平面位置显示(CAPPI)
• 距离高度显示(RHI)、
• 任意垂直剖面显示(VCS)
WSR-88D产品生成器根据用户要求生成的基本产 品有：基本反射率产品6种，平均径向速度产品6 种，速度谱宽产品3种，共计3类15种气象产品， 如下表
组合反射率因子 平均值产品图 (LRA)
2001年8月7日 15:26
中层（上图12~33 千英尺）和低层 （下图从地面到 12千英尺）
2010年8月7日15:02弱回波区产品图也 称为反射率因子多层透视图(上海)
风暴跟踪信息产品（STI）
表
示 产 生 冰 雹 的 可 能
图 中 绿 色 三 角 形
雷达原理复习总结
第一章 绪论（重点）1、雷达的基本概念雷达概念(Radar)，雷达的任务是什么，从雷达回波中可以提取目标的哪些有用信息,通过什么方式获取这些信息雷达概念：Radio Detection and Ranging 的缩写。
无线电探测和测距，无线电定位。
雷达的任务：雷达检测，目标定位，目标跟踪，目标成像，目标识别。
从雷达回波中可以提取目标的有用信息,获取方式： 目标信息 雷达提取 空间位置 距离 R=Ct/2 回波延时 方位 天线扫描 仰角速度 多普勒频移尺寸和形状 回波延时、多普勒频移2、目标距离的测量测量原理、距离测量分辨率、最大不模糊距离测量原理:通过接收信号的时间延迟进行测距 R=Ct/2 (t:滞后时间) 距离测量分辨率最大不模糊距离3、目标角度的测量角度分辨率角度分辨率：位于同一距离上的两个目标在方位角平面或仰角平面上可被区分的最小角度4、雷达的基本组成哪几个主要部分，各部分的功能是什么同步设备(Synchronizer)：雷达整机工作的频率和时间标准。
发射机(Transmitter)：产生大功率射频脉冲。
收发转换开关(Duplexer): 收发共用一副天线必需，完成天线与发射机和接收机连通之间的切换。
天线(Antenna)：将发射信号向空间定向辐射，并接收目标回波。
接收机(Receiver)：把回波信号放大，检波后用于目标检测、显示或其它雷达信号处理。
显示器(Scope)：显示目标回波，指示目标位置。
天线控制(伺服)装置：控制天线波束在空间扫描。
电源第二章 雷达发射机1、雷达发射机的任务雷达发射机的任务：为雷达提供一个载波受到调制的大功率射频信号，经馈线和收发开关由天线辐射出去。
2、雷达发射机的主要质量指标雷达发射机的主要质量指标：工作频率或波段，输出功率，总效率，信号形式，信号稳定度3、雷达发射机的分类雷达发射机的分类：1、按调制方式： ①连续波发射机 ②脉冲发射机2、按工作波段：①短波②米波③分米波④厘米波⑤毫米波3、按产生信号方式 ：①单级振荡式 ②主振放大式4、按功率放大使用器件： ①真空管发射机 ②固态发射机4、单级振荡式和主振放大式发射机组成， 以及各自的优缺点。
雷达课件第1部分
C A’ B 岛屿 C’
本船
(a) 侧视图
A
外形轮廓
本船
(b ) 俯视图
岛屿
扫描 方向
扫描线 扫描原点 O (本船) 实际距离 探测距离 (c) 雷达图像 A
岛屿
C CRT边缘
• 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 。
两侧较暗。若扫描亮度、增益控钮稍些， 波的两侧边缘也会向中缩。 • 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。
雷达工作的原理是什么
雷达工作的原理是什么
雷达的工作原理是利用电磁波的性质来探测和测量目标物体的位置、速度和其他相关信息。
它主要由发射器、接收器和信号处理器组成。
雷达通过发射一束电磁波（通常是无线电波）并将其定向发送到特定方向，当波束遇到目标物体时，一部分电磁波将被目标物体反射回接收器。
接收器接收到反射回来的信号后，将其转换为电信号，并通过信号处理器进行处理。
信号处理器会分析接收到的信号，计算出目标物体的距离、方向和速度等参数。
雷达的工作原理基于电磁波的传播速度，通过测量从发射到接收的时间来确定目标物体的距离。
利用多普勒效应，雷达还可以测量目标物体的速度，因为反射回来的信号频率会受到目标物体速度的影响。
此外，雷达还可以通过改变发射的波束方向来扫描整个区域，以便探测到更多的目标物体并获取更多的信息。
总之，雷达通过发射和接收电磁波，并对接收到的信号进行处理，以实现目标物体的探测和测量。
不同类型的雷达可以用于不同的应用，如气象雷达、航空雷达、海洋雷达等。
激光雷达的原理和运用研究
激光雷达的原理和运用研究第一章引言激光雷达是一种基于激光技术的先进测距设备，广泛应用于地球观测、无人驾驶、机器人导航等领域。
本章将介绍激光雷达的背景和研究意义。
第二章激光雷达的原理2.1 激光原理激光雷达利用激光器产生的聚光的激光束进行测量。
激光是一种具有高单色性和高相干性的光束，通过受激辐射产生。
激光束的特点使得激光雷达能够实现高精度测距和测量。
2.2 激光雷达的工作原理激光雷达的工作原理基于时间或相位差测量的原理。
它通过发射激光束并接收反射回来的激光信号，然后根据信号的时间差或相位差来计算目标物体与激光雷达的距离。
第三章激光雷达的应用领域3.1 地球观测激光雷达在地球观测领域被广泛应用。
它可以通过测量地表高程，获取地形信息，用于制图和地质勘探。
此外，激光雷达还可以用于测量海洋表面的高度，监测海洋潮汐和洋流。
3.2 无人驾驶激光雷达是无人驾驶技术的关键之一。
它可以实时扫描周围环境，检测障碍物并计算距离，为无人车提供高精度的三维地图。
激光雷达还可以用于识别道路标志和交通信号，提高无人驾驶的安全性和可靠性。
3.3 机器人导航在机器人导航领域，激光雷达被广泛应用于建图和定位。
机器人载着激光雷达可以快速扫描周围环境，并生成精确的环境地图。
机器人可以利用这些地图来规划路径、避开障碍物，并精确定位自己的位置。
第四章激光雷达的技术挑战与发展方向4.1 抗干扰能力激光雷达在实际应用中，如何应对各种复杂场景、光照条件的变化和干扰成为挑战。
未来的研究方向之一是提高激光雷达的抗干扰能力，使其能够更好地应对不同的环境。
4.2 可视距外的探测目前，激光雷达的探测距离较为有限，特别是在大气条件不佳或者目标物体较远的情况下。
未来的研究方向之一是提高激光雷达的探测范围，以实现可视距外的探测。
第五章激光雷达的未来发展前景激光雷达作为一种非常有潜力的测距设备，将在未来得到广泛应用。
随着激光技术的进步和成本的降低，激光雷达将进一步提高精度和性能，并扩展到更多的应用领域，如智能交通、航空航天等。
魏青 雷达原理 -回复
魏青雷达原理-回复雷达原理是指利用电磁波的特性来探测和测量目标物体位置与速度的一种技术。
在这篇文章中，我们将会逐步介绍雷达原理，从最基本的概念到具体的工作原理和应用。
首先，让我们来了解一下雷达的基本概念。
雷达是由“Radio Detection And Ranging”（无线电探测与测距）这几个单词的首字母组成的缩写。
雷达系统通常由三个基本组件组成：天线、发射器和接收器。
天线用于发射和接收电磁波，发射器则产生电磁波并发送给目标物体，而接收器则接收目标物体反射回来的电磁波。
雷达工作的基本原理是利用电磁波在空间中传播的特性。
电磁波是由电场和磁场交替振荡而成，可分为不同波长的频段，包括无线电波、微波、红外线、可见光等。
在雷达系统中主要使用微波和无线电波。
当电磁波遇到物体时，一部分电磁波会被物体吸收、散射或反射。
雷达系统利用接收到的反射波信息来判断目标物体的位置、形状、速度等参数。
下面，我们来详细了解雷达系统的工作原理。
首先，雷达系统通过发射器发射一束电磁波，这束电磁波被称为脉冲。
发射脉冲的频率和功率取决于具体的应用场景和要求。
发射的脉冲电磁波会以近乎光速的速度在空间中传播，同时也会被目标物体吸收、散射或反射。
接下来，雷达系统通过天线接收到目标物体反射回来的电磁波。
天线接收到的电磁波信号会经过放大器放大后传输到接收器中进行处理。
接收器通过解调和滤波，将信号分离为目标信号和杂波信号。
目标信号是目标物体反射回来的电磁波信号，而杂波信号则包括天气、地形等其他干扰信号。
接收信号经过处理后，雷达系统可以通过测量信号的时间延迟来计算目标物体与雷达系统之间的距离。
这是利用电磁波在空间中传播速度恒定的特性来实现的。
雷达系统根据发射脉冲信号和接收到的目标物体反射波信号之间的时间差来计算距离。
通过测量连续的脉冲信号，雷达系统还可以获得目标物体的速度信息。
最后，让我们来看一些雷达系统的应用。
雷达技术在许多领域都得到了广泛应用。
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长脉冲 →窄范围的频谱 窄范围的频谱 噪声↑→灵敏度 灵敏度↓→ 失真 失真↓ △f ↑→ 噪声 灵敏度 噪声↓→ 灵敏度 灵敏度↑→ 失真 失真↑ △f ↓→ 噪声 兼顾: 灵敏度↑ 兼顾 远量程 △f ↓→ 灵敏度 灵敏度↓ 近量程 △f ↑→ 灵敏度 航海雷达 1～25 MHz ～
1.2海上雷达的用途
尽早发现目标 (1) 远距离探 测 (2) 无视线限制 测量目标参数 距离，方位，速度，航向... 距离，方位，速度，航向 导航 (1) 避碰 (2) 定位
三个主要用途: 三个主要用途
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， 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15 一般 º ~30 º 。 VBW HBW
棒状波束
4 雷达使用性能及其影响因素
通过分析雷达使用性能及其影响因素， 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， 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。 前提。 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
f（P.R.F Pulse Repeat Frequency） Frequency）
。（400~4000Hz） 每相邻两次发射脉冲的时间间隔 。（ ） 4. 发射峰值功率 发射峰值功率Pt: 在脉宽持续时间内的功率 p 5. 发射平均功率 发射平均功率Pm:
率 在脉冲重复周期内的功
m
= p
τ
tT
6. 接收机灵敏度 接收机灵敏度Prmin:表示接收机接收微弱信号的能力
P rmin = kT△f·N △ △f接收机通频带 接收机通频带 N接收机噪声 接收机噪声 K波尔兹曼常数 波尔兹曼常数 T接收机端绝对温度 接收机端绝对温度
3 雷达相关技术参数
7.接收机带宽 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。 指在放大情况下，允许通过接收机的信号频率范围。
雷达/ARPA, ECDIS, GPS/DGPS和自动舵构成的自动 雷达 和自动舵构成的自动 船桥系统是未来主要的导航系统
1.3雷达考核内容
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
1.4 雷达的测距与测向原理
岛屿 本船 ＝ Δt＝123.5μs 0 方向扫描 90° ° 扫描线 本船 目标 245° ° 岛屿 海图平 面 HL 回波 (at 10 nm) 270 90 方位标志 EBL 固定距标圈 量程: 量程 12 nm Fig. 距离与方位测量 雷达平面 荧光屏边缘 目标
雷达不能“感知” 目标的背面， 雷达不能 “ 感知 ” 目标的背面 ， 245 因此目标的后沿是不可见的. 因此目标的后沿是不可见的
4.2 最大作用距离
2 物标反射性能对雷达最大作用距离的影响 大小尺寸 物标形状 表面结构 入射波的方向 物标质地 工作波长
侧视图
俯视图
4.2 最大作用距离
3 海面（镜面）反射对雷达最大作用距离的影响 海面（镜面） 到达物标有直射波和海面反射波， 到达物标有直射波和海面反射波，两者互相作用造成雷 达波束在垂直方向上的分裂现象。回波将时隐时现。 达波束在垂直方向上的分裂现象。回波将时隐时现。
180
1.4 雷达的测距与测向原理
1. 雷达测距原理 Δt: 往返于天线与目标的时间 往返于天线与目标的时间, C: 电磁波在空间传播速度 ×108m/s。 电磁波在空间传播速度3× 。 R = 1 2 2. 雷达测向原理 借助于定向天线 － 扫描. 扫描 C ×∆ t
雷达地平 2.23
h2 雷达地平和最大探测距离
4.2 最大作用距离
一台雷达在一定的电波传播条件下，对某一特定的物标， 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， 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： 其影响因素包括： 雷达技术参数 物标反射性能 海面反射（工作环境） 大气衰减
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
雷达: 雷达 ——Radar —— Radio detection and ranging —— 无线电探测和测距。 无线电探测和测距。 定义： 定义： 雷达是一种通过发射电磁波 电磁波和接 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 收回波 ， 目标 进行探测和测定目标 进行探测和测定 信息的设备 的设备。 信息的设备。
L P R C B C B 半功率点
9.水平波束宽度θ H 水平波束宽度
在水平面内的波束半功率点的宽度。 在水平面内的波束半功率点的宽度。
θH
70λ θH = L
L ↑→ θ H ↓→ 方位分辩率↑
A
半功率点
一般为1º
水平方向性图
3 雷达相关技术参数
10.垂直波束宽度θ V 垂直波束宽度
3 对方位分辨率和测方位精度的关系
工作波长越短，天线水平波束宽度越窄， 工作波长越短，天线水平波束宽度越窄，方位分辨率和测方位进 度越高
4 抗杂波干扰能力的关系
工作波长越短，雨雪海浪等对雷达波德反射越强， 工作波长越短，雨雪海浪等对雷达波德反射越强，干扰越大
5.2 脉冲宽度对使用性能影响
距离分瓣率
A B
荧 光 屏 带 宽 失 真 边 缘
4.5 方位分辨率
指雷达分辨距离相同方位相邻的两个物标的能力， 指雷达分辨距离相同方位相邻的两个物标的能力， 取决于： 取决于： 水平波束宽度 荧光屏及象素点大小 增益亮度调整
θH
方位分瓣率
θH
象素分瓣 率
正常天气观测较小的物标时， 雷达的r 要比10cm的大 正常天气观测较小的物标时，3cm雷达的 max要比 雷达的 的大 雨雪天， 雷达的r 要比3cm雷达的大得多 雨雪天，则10cm雷达的 max要比 雷达的 雷达的大得多
2 对距离分辨率和测距精度的关系
工作波长越短，脉冲前沿越短，测距精度高；脉冲前沿越短， 工作波长越短，脉冲前沿越短，测距精度高；脉冲前沿越短，有 利于缩短脉冲宽度， 利于缩短脉冲宽度，提高距离分辨率
3 雷达相关技术参数
8.天线增益 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率之比。 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率之比。 表示定向天线的功率集束能力。 表示定向天线的功率集束能力。 G = a λ 4π Ae
2
λ ↑→ G ↓ a ⇒ A ↑→ G ↑ e a
目标 直射波
反射波 平静的海面
4.2 最大作用距离
4 大气衰减对雷达最大作用距离的影响 指雷达波在大气层传播过程中受到大气吸收或散射导致 雷达波能量的衰减，其特点是： 雷达波能量的衰减，其特点是： 与工作频率有关，S波段强于 波段 波段强于X波段 与工作频率有关， 波段强于 大雾对雷达回波有影响 与天线波束宽度及脉冲宽度有关
R
雷达的安装位置， 雷达的安装位置，吃水 ，垂直波束宽度 Rmin2 = H·ctgθv θ
min1
…………
θH
零发射线
半功率发射线 最小作用距离 受垂直波束宽度影响
R
min2
4.4 距离分辨率
指雷达分辨同方位的两个相邻物标的能力，取决于： 指雷达分辨同方位的两个相邻物标的能力，取决于： 量程选择 脉冲宽度和回波波形 屏幕大小及象素点 接收带宽
2 雷达基本组成
天线 微波传输线 回波 发射脉冲 T/R
发射机
触发器
接收机
回波 船首线 方位 船电
电源
显示器
3 雷达相关技术参数
1. 波长λ
S 波段 X 波段 10cm波长 2000~4000MHz 7.5~15cm 波长 3050MHz 3cm波长 8000~12500MHz 2.4~3.75cm 9375MHz 。 波长
直线传播 二次辐射（反射）
目标
雷达所能发现的所有目标。
船舶 岛屿（陆地） 岛屿（陆地） 浮标 海浪杂波 雨雪杂波
相对位置（距离和方位） 真速度 真航向 CPA（Closest Point of Approach) TCPA(Distance to CPA)
4.2 最大作用距离
1 雷达技术参数对雷达最大作用距离的影响
Rmax
P ⋅ GA ⋅ λ2 ⋅σ0 = t 64π 2P rm in
1 4
Pt : 天线发射的脉冲功率； 天线发射的脉冲功率； GA： 天线增益； 天线增益； 工作波长； λ ：工作波长； 接收机门限电压； Prmin：接收机门限电压； σ0 ： 物标有效散射面积
天气好: 天气坏(雨 雪 天气好 X band; 天气坏 雨/雪) : S band
2. 脉冲宽度τ 每次发射脉冲的射频振荡持续时间.0.05~0.2us 每次发射脉冲的射频振荡持续时间
3 雷达相关技术参数
3. 脉冲重复频率 脉冲重复周期 脉冲重复频率f/脉冲重复周期 脉冲重复周期T
4.1 最大探测距离
在考虑地球曲率、天线高度、 在考虑地球时，雷达可能观测的最大距离
R = 2.23( h + 1 h ) 2
几何地平 1.93 光学地平 2.07
h1
天线雷达地平 目标雷达地平
高
θ H越小，照射到海浪、雨雪等范围小，杂波干扰回波强度小 越小，照射到海浪、雨雪等范围小，