第五章 雷达定位与导航

(3) 使用 S 波段雷达，也可在一定程度减弱雨雪干扰。 (4)使用CFAR处理电路也可较好地抑制雪雨干扰。  雨雪干扰会遮盖雷达图像，使图像模糊，强的雨 雪干扰会淹没物标回波。但有时也可利用雷达探 测雨区的位置、移动方向和速席，作为装卸货时 决定开关舱时间的参考。

3.雷达同频干扰
 两台距离相近的同频段雷达同时工作时， 相互间产生的干扰称为雷达同频干扰。这 种干扰就是由一台同频段雷达的发射波直 接或间接被本台雷达天线接收所造成的， 而且不仅主波束会产生，旁波束也会产生。 

 雷达同频干扰的图像根据两台雷达的脉冲 重复频率的差异大小有所不同：  (a)脉冲重复频率相同  (b)脉冲重复频率相近  (c)脉冲重复频率相差很大

抑制图像干扰的方法有：
 (1)使用雷达同频干扰抑制器。使用时应注 意先将增益、调谐及STC等抗干扰钮调至 最佳状态，并关掉FTC电路。此外，应注意 使用该抑制器后会丢失弱小物标回波，应 加强其他方式的嘹望。  (2)可适当减小量程，使干扰的影响减弱。  (3)改用另一频段雷达工作。

 在狭水道、港区航行或在锚地锚泊时，附 近有大船、桥梁、大建筑物等都容易产生 间接回波。

 (2)特点  间接回波有如下特点：  ①间接回波的方位通常在阴影扇形内出现。  ②间接回波的显示距离等于天线至间接反射体的 距离加上间接反射体至物标问的距离。  3) 当物标与本船相对位置变化时，间接回波在屏 上的移动是不规则的：方位仍在阴影扇形内不变 或竟消失，只是距离有些变化。  ④回波的形状会有畸变。

 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。

 (3) 选用对数 (LOG) 中频放大器进行观测，但使用 对数放大器后会损失测能力会下降，故好天气不 应使用它。  (4) 选用恒虚警率处理 (CFAR) 电路亦能较好地抑 制海浪干扰，但是，使用 CFAR 处理电路后，也 会损失一定的虚警率，丢失强回波后的弱小物标 回波。  (5)有些雷达，还可采用快转速(80r／min)天线抑 制海浪干扰，但它也会损失雷达灵敏度，减弱探 测能力。

(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；光点离扫描 中心越远，光点直径引起的方位扩展越小。假定 在某处，光点直径d引起的方位扩展(角度)与水平 波束宽度θH相等，则有：  θH=57゜、3（d*2R/D*RT）

第二节 雷达干扰和假回波
 一、雷达干扰  船用导航雷达的荧光屏上除了显示实际物 标的回波外，还会显示一些干扰杂波，影 响正常的雷达观测。这些干扰杂波主要是 海浪干扰、雨雪干扰、同频雷达干扰、电 火花干扰以及明暗扇形干扰等，面简单介 绍它们的特点及抑制的方法。

1．海浪干扰
 海浪反射雷达波产生的干扰杂波称为海浪干扰。 其特点是：  (1)近处海浪回波非常强，但随着距离的增加， 强度按距离的指数规律(1／R4)急剧减弱。一般 风浪时，海浪干扰范围可伸展到6—8 n mile， 大风浪时可达8—10n mile。  (2)海浪干扰的强度还与相对风向有关，上风 舷强且伸展得远。  (3)海浪干扰的特征是在扫描中心周围呈鱼鳞状 亮斑，而风浪大时会变成辉亮实体，淹没其中 的弱小物标回波。幅度较大的长涌，可在屏上 见到一条一条的浪涌回波。

(2)光点直径的影响
 从显示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。

 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。

 (4)海浪干扰的强弱还与雷达的—一些技术参数有 关：天线高度高、垂盲波束宽度宽，则入射余角 大，海浪干扰强；水平波束宽、脉冲宽度宽，则 雷达波照射海浪的面积大。回波就强；海面平静 时，水平极化波的海浪干扰弱，垂直极化波的干 扰强；海面有浪(浪高在1—3 m)时。则相反，垂 直极化波的海浪干扰弱些。  此外，海浪回波的大小还与发射频率、天线转 速等因素有关；频率高，转速慢，海浪干扰就强。 很强的海浪回波会淹没海浪回波覆盖区内的物标 回波，甚至会使接收机产生饱和或过载，使其失 去放大能力而丢失物标回波。

 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。
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(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。

 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。

2．雨雪干扰
 降水不仅使雷达波产生衰减，而且还会产 生反射形成干扰杂波。干扰呈密集点状回 波群，无明显的边沿，像疏松的棉絮一 样。 — 般雨量下，雨回波的强度比船舶、 陆地等的回波弱。但热带大暴雨的回波会 变成一块亮饼，极难与小岛回波分辨开来。

 雨雪干扰的强度不仅与降雨量大小有关， 还与雷达波长、脉冲宽度及天线波束宽度 等有波长越短，干扰越强，脉冲越宽，波 束越宽，干扰越强，干扰的强弱与降雨区 的面积无关。
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—2 us)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 于海图上标志的形状。主要区别有如下几个方面：

 物标回波光点在1/4屏半径处，光点直径引 起的方位扩展与水平波束宽度相同。RT<R ／4时，光点直径引起的方位扩展将大于水 平波束宽度；而为RT>R／4时，则反之， 如图5—1—6所示。

 引起物标回波方位扩展的因素除了上述两 个主要因素之外，还有目标的闪烁以及控 钮的调节不当等原因。  物标回波图像的横向(方位)扩展虽然可提 高雷达探测物标的能力，但降低了雷达的 方位分辨率和测方位精度。

 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+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。

 抑制雨雪干扰的方法有：  (1) 使用 FTC( 微分 ) 电路并适当减小增益，可较好 地抑制雨雪干扰，但它也微分了物标回波，故可 能丢失弱小物标回波。使用 FTC 后，可突出回波 的前沿，提高雷达的距离分辨率。  (2)使用圆极化天线可较好地抑制雨雪干扰，但可 能丢失圆球形等对称体物标回波，并使雷达探测 能力降低约50 ％。因此，好天气及远距离探测时 不应使用它。另外，在水平极化与圆极化天线问 进行转换操作时，应在中间R′DY位置停—下。

5.明暗扇形干扰
 这是由于接收机中AFC(自动频率控制)电路 失调引起的，是一种故障现象。关掉AFC 电路，改用手动凋谐，雷达仍可正常工作。

二、雷达假回波
 在雷达荧光屏上显示回波图像的位置。在 实际上并不存在物标，这种回波称为假回 波。船用导航雷达的假回波有如下几种：

1．间接反射假回波
 (1)产生原因  由于：船上具有较好的反射面的烟囱、大 桅、吊杆柱及其附近的大船、陆上的大建 筑物等对雷达波的间接反射，使雷达波改 变方向后射向物标，又将物标的反射回波 再反射回天线，这样在雷达荧光屏上形成 的回波称为间接回波，如图5—2—2。

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，波的两侧边缘也会向中缩。 

4.电火花干扰
 雷达荧光屏上出现的电火花干扰有多种。 有的是在固定位置上出现不规则的亮线， 这一般是偏转线圈电刷和滑环接触不良引 起的。有的是位置不定的径向亮线，这可 能是机内电源、发射机、接收机等有关器 件跳火形成的，这是故障现象，应立即检 查、排除后再使用。后一种情况，也可能 是天电干扰或附近电焊工作引起的，一般 影响不大。

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，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√h  h-天线在海面上的高度，单位为m。  Dmax=2.23(√h1+√h2)

抑制海浪干扰的方法有：
 (1)使用STC钮，减低中频放大器的近距离增益， 以抑制近距离很强的海浪干扰，而随着距离的增 加，该电路逐渐恢复中频放大器的增益，不会影 响对中、远距离物标的探测。不过，使用 STC 后 可能丢失近距离的弱小物标回波。应特别注意不 要抑制过大，而且要加强其他方法的嘹望。  (2)选用S波段雷达进行规测，但 S波段雷达分辨 率比X波段差。