雷达测距方法
激光雷达的测距原理和分类
激光雷达的测距原理和分类
激光雷达（Lidar）是一种利用激光技术进行测距的传感器。它通过发射短脉冲的激光束并测量其返回的时间来确定与目标物体之间的距离。
激光雷达的测距原理可以简单地概括为“发射-接收-测量”三个步骤。
首先，激光雷达通过激光器发射一束激光束。这束激光束会以非常高的速度传播，在空气中传播非常迅速，并且具有较强的方向性。
然后，激光束会照射到目标物体上并被其反射。激光束照射到目标物体上后，一部分激光能量会被目标物体吸收，一部分激光能量会被目标物体散射。
最后，激光雷达通过接收器接收反射回来的激光束。接收器会测量从发射到接收的时间间隔，并通过乘以光速即可得到目标物体与激光雷达之间的距离。
由于激光雷达的测距原理是基于光速的，因此它具有非常高的测量精度和准确性。同时，激光雷达具有很强的方向性，可以很精确地测量目标物体的位置。
根据激光雷达的不同工作原理和应用场景，可以将其分为多种不同类型：
1. 旋转式激光雷达：旋转式激光雷达通过激光束的旋转来扫描周围环境，从而获取目标物体的三维位置信息。它通常由激光器、旋转系统和接收器组成。旋
转式激光雷达常用于机器人导航、无人驾驶车辆和地图制作等领域。
2. 直接探测式激光雷达：直接探测式激光雷达直接测量激光束在空气中的传播时间，从而计算出与目标物体的距离。它通常由激光器、接收器和时间测量单元组成。直接探测式激光雷达适用于短距离测量和工业领域的应用，例如材料测量和建筑测量。
3. 调频连续波激光雷达：调频连续波激光雷达使用连续调制的激光束来测量目标物体与激光雷达之间的距离。它通常由激光器、调制器和接收器组成。调频连续波激光雷达特点是测量速度快、精度高，适用于测量移动目标和空气动力学研究等领域。
激光雷达在测距中的应用
激光雷达在测距中的应用
激光雷达技术是近年来发展迅速的一种技术，它以高精度、高
速度、高分辨率的优势，被广泛应用于自动驾驶、智能安防等领域，在测距方面也有着重大的应用。本文主要介绍激光雷达在测
距中的应用。
一、激光雷达测距原理
激光雷达测距的原理是通过激光束的发射和接收来实现。激光
雷达通过向目标发射一个短脉冲激光束，然后测量激光束反射回
来所需的时间，根据光的速度和时间计算出目标的距离。
激光雷达在测距中的应用非常广泛，比如在机器人、自动驾驶、无人机等领域中都有着很重要的作用。它可以帮助用户准确测量
距离，同时也可以提高系统的安全性和可靠性。
二、激光雷达的优势
与其他传统的测距设备相比，激光雷达具有许多优势。其中最
明显的一点就是激光雷达具有高精度、高速度和高分辨率。这些
优势使得激光雷达具有更广泛的应用范围，并且能够帮助人们更
好地实现测距和监测。
首先，激光雷达可以实现非接触式测距，避免了物理接触带来
的影响，同时也提高了安全性。其次，激光雷达具有较高的精度
和稳定性，可以准确地测量目标的位置和距离。
三、激光雷达测距的应用
1.自动驾驶
在自动驾驶领域，激光雷达被广泛应用，它可以帮助自动驾驶
汽车实现精准、高速的行驶，提高行驶的安全性和可靠性。通过
激光雷达测距可以实现车辆的实时位置、速度和方向的精确掌控，从而可以更好地避免交通事故。
2.智能安防
在智能安防领域中，激光雷达可以用于安装在建筑物周围或者重要设备周围作为入侵侦测的辅助手段，可以快速、准确地判断是否有人或动物进入禁区，提高安保水平。
3.机器人
激光雷达在机器人领域中也有着重要的应用，可以用于指导机器人的扫描、定位和轨迹规划。通过激光雷达测距可以实现机器人在无人区的自主导航，同时也可以提高机器人的精准度和稳定性。
雷达测距、测角、测速基本原理
雷达测距、测角、测速基本原理
目标在空间的位置可以用多种坐标系表示。最常见的是直角坐标系，空间任一点目标P 的位段可用x，y,z三个坐标值来确定。在雷达应用中，测定目标坐标常采用极(球)坐标系统.
目标的斜距R为雷达到目标的直线距离OP;方位角a为目标的斜距R在水平面上的投影OB与某一起始方向(一般是正北方向)在水平面上的夹角;仰角B为斜距R与它在水平面上的投影OB在沿垂直面上的夹角，有时也称为倾角或者高低角。
如果需要知道目标的高度和水平距离，那么利用圆柱坐标系就比较方便。在这种坐标系中.目标的位由三个坐标来确定:水平距离D;方位角。;高度H, 球坐标系与圆柱坐标系之间的关系如下:
D=RcosB
H=RsinB
a=a
上述这些关系仅在目标的距离不太远时是正确的;当距离较远时，由于地面的弯曲，必须作适当的修正。
现以典型的脉冲雷达为例来说明雷达测量的基本工作原理。它由发射机、发射天线、接收机和接收天线组成。发射电磁波中一部分能量照射到雷达目标上，在各个方向上产生二次散射。雷达接收天线收集散射回来的能量，并送至接收机对回波信号进行处理，从而发现目标，提取目标位置、速度等信息。实际脉冲雷达的发射和接收通常共用一个天线，以简化结构.减小体积和重量。
脉冲雷达采用的发射波形通常是高频脉冲串.它是由窄脉冲调制正弦载波产生的，调制脉冲的形状一般为矩形，也可采用其他形状。目标与雷达的斜距由电磁波往返于目标与雷达之间的时间来确定;目标的角位置由二次散射波前的方向来确定;当目标与雷达有相对运动时，雷达所接收到的二次散射波的载波频率会发生偏移，测量载频偏移就可以求出目标的相对速度，并且可以从固定目标中区别出运动目标来。
雷达测距原理及实现方法
雷达测距原理及实现方法
一、雷达测距原理
雷达是利用无线电波进行探测和测距的一种技术。雷达测距是通过测量从雷达到目标物体的往返时间差来估计目标的距离。
雷达测距的原理可以简单地概括为发射一束射频信号，当这个信号遇到目标时，部分能量被目标吸收或散射，剩下的能量会返回雷达。雷达系统接收这个返回的信号，并测量从发送到返回信号的时间差，然后根据电磁波在空气中的传播速度，就可以计算出目标到雷达的距离。
具体实现雷达测距的原理有以下几种：
1.脉冲测距原理：
脉冲测距原理是利用发射一组很短的脉冲信号，并测量从发送到返回信号的时间来计算距离。这种方法的特点是简单、精度较高，适用于对距离变化不频繁的目标进行测距。
2.相位测距原理：
相位测距原理是利用发射一组连续波信号，并测量信号的相位变化来计算距离。相位变化与距离成正比，并且可以通过频率测量的方法，精确计算出距离。相位测距一般用于对动态目标进行测距。
3.干涉测距原理：
干涉测距原理是利用发射两个相干的连续波信号，并测量两个信号之间的干涉现象来计算距离。干涉测距具有高精度和高抗干扰性能的特点，适用于对距离变化频繁的目标进行测距。
4.多普勒测距原理：
多普勒测距原理是利用目标在接收到的波的频率上所引起的多普勒频
移来计算目标的速度和距离。多普勒测距一般用于对移动目标进行测速和
测距。
二、雷达测距实现方法
实现雷达测距需要几个关键的组件和步骤：
1.发射器和天线：发射器产生并发送无线电波的信号，天线用于辐射
和接收电磁波。
2.接收器：接收器用于接收从目标返回的信号，并将其转换成电信号。
激光雷达测距公式
激光雷达测距公式
激光雷达是一种利用激光技术进行距离测量的设备。它通过发射激光束，并接收反射回来的激光信号来测量目标物体与雷达之间的距离。激光雷达测距公式是用来计算目标物体距离的数学表达式，它是激光雷达测量的基础。
激光雷达测距公式可以表示为：
距离 = (光速× 时间延迟) / 2
其中，光速是光在真空中的传播速度，约为300,000 km/s。时间延迟是从激光束发射出去到接收到反射信号所经过的时间。
激光雷达发射激光束后，它会记录下发射时刻的时间戳，并在接收到反射信号后记录下接收时刻的时间戳。通过计算发射和接收时间之间的差值，即可得到时间延迟。然后，将时间延迟代入激光雷达测距公式，即可计算出目标物体与雷达之间的距离。
激光雷达测距公式的推导是基于光的传播速度恒定不变的原理。由于光速非常快，激光雷达可以在非常短的时间内发射激光束并接收到反射信号。因此，激光雷达可以实现高精度的距离测量。
激光雷达测距公式的应用非常广泛。在自动驾驶领域，激光雷达被广泛应用于感知和定位，用来检测周围环境中的障碍物，并实现精确的定位和导航。此外，在工业测量、地质勘探、环境监测等领域，
激光雷达也发挥着重要作用。
激光雷达测距公式的精度取决于多个因素，包括激光束的发射和接收质量、环境条件、目标物体的反射特性等。为了提高测距精度，激光雷达通常采用多点测距、多次测量取平均值等方法。
总结一下，激光雷达测距公式是用来计算目标物体与雷达之间距离的数学表达式。通过发射激光束并接收反射信号，激光雷达可以实现高精度的距离测量。激光雷达测距公式在自动驾驶、工业测量、地质勘探等领域有着广泛的应用。为了提高测距精度，激光雷达还可以采用多种方法进行优化。通过不断的研究和创新，相信激光雷达在未来会有更加广阔的应用前景。
雷达测距传感器的工作原理
雷达测距传感器的工作原理雷达测距传感器是一种常用于测量物体距离的技术，它利用雷达原理实现对目标的定位和距离计算。本文将介绍雷达测距传感器的工作原理及其应用。
一、引言
雷达测距传感器是一种广泛应用于航天、军事、交通以及工业领域的技术。通过发射电磁波并接收反射信号，雷达测距传感器可以计算出目标与传感器之间的距离。
二、工作原理
雷达测距传感器的工作原理是基于雷达的原理。雷达发射器会产生一束电磁波，当这束电磁波遇到物体时，部分能量被反射回传感器。传感器接收到反射信号后，可以根据信号的延迟时间计算出目标与传感器的距离。
三、发射信号
雷达测距传感器通常使用无线电波或激光来作为发射信号。无线电波一般使用微波频段，激光则是使用可见光频段。这两种信号在不同的应用中有各自的优势和适用范围。
四、接收反射信号
传感器接收到反射信号后，会对信号进行处理以提取出目标的相关信息。这个过程包括信号放大、滤波以及功率计算等。通过对信号的处理，传感器可以获得目标的位置和距离信息。
五、距离计算
根据反射信号的延迟时间，传感器可以计算出目标与传感器之间的距离。计算方法通常基于信号的往返时间以及信号在空气中的传播速度。雷达测距传感器可以实时准确地测量出目标与传感器的距离。
六、应用领域
雷达测距传感器在许多领域都有广泛的应用。在军事上，它可以用于目标跟踪、导航系统以及飞行器自动驾驶等。在交通领域，雷达测距传感器可以用于智能交通系统、车辆驾驶辅助等。在工业上，它可以用于机器人导航、物体检测等。
七、总结
雷达测距传感器通过利用雷达原理实现对目标的定位和距离测量。它通过发射信号并接收反射信号来计算出目标与传感器之间的距离。雷达测距传感器在军事、交通和工业等领域具有重要的应用价值，能够为这些领域提供精确可靠的距离测量技术。
连续波雷达测速测距原理
连续波雷达测速测距原理
连续波雷达（Continuous Wave Radar，CWR）是一种常用的雷达测速测距技术，它利用连续发射和接收电磁波，通过测量波的往返时间和频率差，来精确测定目标物体的速度和距离。本文将详细介绍连续波雷达的测速测距原理。
一、连续波雷达的原理
当返回的波到达雷达时，雷达接收到波和发射的波之间存在一定的相位差。而这个相位差可以用来计算出物体的距离。具体的计算公式如下：距离=相位差×光速/(2×发射频率)
在这个公式中，相位差是接收到的波和发射的波之间的相位差，光速为常数，发射频率为雷达发射的频率。
但是，单纯的通过距离无法获得目标物体的速度。所以，连续波雷达需要通过测量频率差来计算目标物体的速度。
当目标物体以一定速度向雷达靠近或远离时，返回的波的频率会有一定的变化。假设目标物体向雷达靠近，则返回的波的频率会增加。频率的变化可以用来计算目标物体的速度。具体的计算公式如下：
速度=频率变化量×光速/(2×发射频率)
在这个公式中，频率变化量为接收到的波的频率和发射的波的频率之差。
二、连续波雷达的应用
在航空领域，连续波雷达常用于测量无人机的速度和距离，以及预警系统中。通过测量无人机的速度，可以帮助准确控制无人机的行驶速度，并确保安全。而通过测量无人机的距离，可以及时避免与其他航空器发生碰撞的危险。
在航海领域，连续波雷达常用于船舶的导航和控制系统中。通过测量船舶与障碍物之间的距离，可以及时警示船舶避免碰撞。同时，通过测量船舶的速度，可以帮助船舶准确抵达目的地，并且保持适当的速度，提高航行的效率。
雷达测距原理和实现方法
1
黑虚线
t1 tR
t2时, n2 n1 t2 fr2 t1 fr1
fr2 fr1
1 1
红虚线
tt1Rtt21时 ,tn22 n1 0
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双脉冲重复频率信号工作时序图
T1
Np1 Td1
T1 T2
Np2 Td2
T2 T1
Np1 Td1
探测周期
探测周期
1
4 t2 3t1 T r
28
设脉冲重复频率分别为fr1和fr2 <fr2>fr1>,它们都不满足无
模糊测距的要求,fr1和fr2具有公约频率为fr=fr1/N=fr2/<N+a>,其
中N, a为正整数.
常选a=1使N和N+a为互质数,且fr的选择应保证无模糊测距,
即0<tR<Tr=N*Tr1=<N+1>*Tr2.这样有
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微波超视距雷达 利用海上大气波导<大气超折射和对流层非均匀散射>传播效应是此系
统在微波段实现超视距探测的基础,分别对应主动、被动工作方式.
dn/dh比正常值更负时,
雷达探测距离公式
雷达探测距离公式
雷达是一种常用的无线电波探测技术，被广泛应用于军事、航空、导航、气象等领域。它利用电磁波在空间中传播的特性，通过发送和接收信号来探测目标的位置和距离。在雷达技术中，距离是一个重要的参数，而雷达探测距离公式则是计算目标与雷达之间距离的数学表达式。
雷达探测距离公式可以通过以下方式来推导，首先我们需要了解雷达的工作原理。雷达系统通过发射脉冲信号并接收目标反射回来的信号来实现目标探测。当脉冲信号发射后，它会以光速的速度在空间中传播，当遇到目标时，部分能量会被目标反射回来，形成回波信号。雷达接收机会接收到这个回波信号，并进行信号处理，从而得到目标的信息。
在雷达探测过程中，距离是通过测量信号的往返时间来计算的。假设目标与雷达之间的距离为R，发送信号的速度为c，则信号往返的时间为2R/c。根据这个时间，我们可以计算出目标与雷达之间的距离。
雷达探测距离公式可以表示为：
R = (c * Δt) / 2
其中，R表示目标与雷达之间的距离，c表示信号的传播速度，Δt
表示信号的往返时间。公式中的除以2是因为往返时间是信号从雷达发射到目标反射回来的时间，而雷达探测的是往返距离。
在实际应用中，雷达探测距离公式需要考虑到许多因素的影响。首先，信号的传播速度c通常取光速，因为雷达系统中使用的是无线电波，其传播速度非常接近光速。其次，信号的往返时间Δt需要通过精确的时间测量来获取，因为微小的误差会导致测量结果的不准确。此外，目标与雷达之间的距离R也会受到空气密度、反射系数等因素的影响。
在雷达探测中，除了距离，还有其他参数也需要考虑，如目标的速度、方向、角度等。这些参数可以通过雷达系统的信号处理来获取。雷达技术的发展使得我们能够更准确地探测目标，提高了雷达的应用领域和效果。
雷达测距原理及实现方法
离，它取决于雷达信号波形。 t
t 0
r1(2),r2(0)
r1(),r2(2)
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r1(),r2(0)
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对简单脉冲雷达而言，脉冲越窄，距离分辨力越好。而从信号检测角度讲，希望 发射脉冲宽度越宽越好，这样辐射出去的能量越大，目标回波信号越强，越有利 于信号检测。显然这是一对不可调和的矛盾，可以采用脉冲压缩信号加以解决。
雷达测距原理
测量电磁波往返雷达与目标之间的时间。
对单基地雷达，设光速为c，电磁波往返雷达与目标的时间 为TR，则目标相对雷达的距离R为：
R cTR 2
据上述公式可得1微秒(μs)对应150米(m)，式中数字2表示收 发双程。
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目标
RT 发射天线Tx
RR 接收天线Rx
n1 t1 fr1
fr1
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t1 tR
t2时, n2 n1 t2 fr2 t1 fr1
fr2 fr1
1 1
tt1Rtt21时 ,tn22 n1 0
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双脉冲重复频率信号工作时序图
T1
Np1 Td1
T1 T2
量子雷达的测距原理和作业方法
量子雷达的测距原理和作业方法
量子雷达是一种基于量子力学原理的新型雷达技术，它利用量子特性进行测距
和探测目标。与传统的微波雷达相比，量子雷达具有更高的测距精度和抗干扰能力。本文将介绍量子雷达的测距原理和作业方法，以帮助读者更好地理解和应用这项技术。
一、量子雷达的测距原理
量子雷达的测距原理基于量子叠加态和纠缠态的特性。量子叠加态是指量子系
统在特定条件下可以处于多个状态的叠加，而纠缠态是指两个或多个量子系统间存在密切联系，彼此状态的变化会相互影响。利用这些特性，量子雷达可以实现超高精度的测距。
量子雷达的测距原理可以分为两个步骤：量子干涉和量子测量。
1. 量子干涉：当量子雷达发射器发射的量子态与目标物相互作用后，它们会进
入相干叠加态。这个相干叠加态可以由传统雷达技术实现，比如使用相同频率的激光作为发射器。
2. 量子测量：量子雷达接收器对接收到的量子态进行测量，并根据测量结果进
行解析计算，以获得目标物与雷达的距离。这里使用的是特定的量子测量方法，如测量叠加态的幅值和相位。
通过以上两个步骤，量子雷达可以实现对目标物的高精度测距。由于叠加态的
特性，量子雷达可以在短时间内对多个目标进行测距，从而提高了效率。
二、量子雷达的作业方法
量子雷达的作业方法包括器件选择、系统设计和实施操作等方面。
1. 器件选择：量子雷达的核心部件包括发射器、接收器和控制系统。发射器用
于产生相干叠加态的量子态，接收器负责接收和测量量子态。控制系统用于控制和管理整个量子雷达系统。在选择器件时，需要考虑其稳定性、效率和执行能力等因素。
fmcw雷达测距测速测角原理
fmcw雷达测距测速测角原理
FMCW（频率调制连续波）雷达是一种常用于测距、测速和
测角的技术。其原理是通过发射连续调频的微波信号并接收回波，利用接收到的回波信号与发射信号之间的频率差来实现测量。
测距原理：在FMCW雷达中，发射器发射的信号频率会逐渐
变化（通常是线性变化），当这个信号遇到目标物体并发生回波时，回波信号的频率也会与发射信号的频率有所不同。通过测量回波信号与发射信号之间的频率差，可以根据光速的知识计算出目标物体与雷达的距离。
测速原理：当目标物体与雷达相对运动时，回波信号的频率也会存在多普勒效应，即回波信号的频率会发生变化。利用这个变化的频率可以计算出目标物体的相对速度。
测角原理：FMCW雷达还可以通过两个不同的接收天线来接
收回波信号，并通过对两个接收信号的差异进行处理来实现测量目标物体的方向角。通过比较两个信号的相位、幅度或时间差等参数，可以计算出目标物体的角度。
总之，FMCW雷达利用发射信号和回波信号之间的频率差，
结合多普勒效应和相位差等特性，可以实现对目标物体的测距、测速和测角。
激光雷达测距原理
激光雷达测距原理
激光雷达是一种使用激光技术进行测距的仪器。它利用激光器发射一束激光束，并通过激光束的反射来测量目标物体与测量仪器之间的距离。
激光雷达测距的原理是利用“发射-接收-测量”三个步骤来实现的。首先，激光器发射一束激光束，该激光束被朝向目标物体方向发射。然后，激光束被目标物体反射并返回到激光雷达仪器。最后，激光雷达仪器接收到反射的激光束，并通过测量激光束的时间差来计算出目标物体与测量仪器之间的距离。
具体而言，激光雷达测距使用了光的传播速度和时间的关系。由于光在真空中传播的速度是已知的，激光雷达能够通过测量激光束从发射到接收的时间差来计算出距离。当激光束发射后，激光雷达记录下发射的时间，并在激光束被接收到后再次记录下接收的时间。通过计算时间差，可以根据光的传播速度计算出物体与测量仪器之间的距离。
此外，激光雷达还可以通过测量激光束的强度来获取目标物体的反射率或散射率。通过测量反射率，激光雷达可以进一步分析目标物体的特性，例如形状、材料等。
总结起来，激光雷达测距原理是利用激光束的发射、反射和接收，并通过测量激光束的时间差来计算出目标物体与测量仪器之间的距离。该技术可广泛应用于自动驾驶、测绘、环境感知等领域。
3_雷达测距原理及实现方法
3_雷达测距原理及实现方法
雷达测距是利用电磁波实现距离测量的一种利器，是一项有效而精确的测距技术。雷达测距的原理和实现方法主要可以分为两步：
一、发射电磁波：
首先，利用电磁波发射装置将电磁波发射出去，由于电磁波的特性，电磁波是以振荡的方式传播出去的，也就是说，在一定的时间内，电磁波波形会不断发生改变，从而形成电磁波的“周期”。
二、接收电磁波：
当发射出去的电磁波经过物体时，会被物体反射或透射，这时，雷达探测器就可以利用天线把物体反射或者透射回来的电磁波磁接收，然后在探测器的控制部分里利用一个振荡器对收到的信号进行振荡，从而实现电磁波的测量。
雷达测距实现的具体方法主要可以分为三种，分别是微波雷达测距、超声波雷达测距和红外雷达测距。
1、微波雷达测距：这种雷达测距利用的是电磁波来实现测距，一般使用的频率比较低，约在1GHz以下，在测量距离时，可以采用多普勒或时间差测距等方法。
2、超声波雷达测距：这种雷达测距利用的是超声波来实现。在测量距离时，采用的是发射、接收及计算的方法，一般可以以兆米为单位进行测量。
激光雷达三角测距公式
激光雷达三角测距公式
三角测距原理是通过测量激光束从发射到接收的时间差，然后利用光速和时间差计算目标物体与激光雷达的距离。激光雷达三角测距公式基于三角形的边长关系，利用了余弦定理和正弦定理来计算目标物体的距离。
假设激光雷达发射一束激光束，经过一段时间t后，激光束被目标物体反射回激光雷达接收器。根据光速c和时间差t，可以计算出激光束往返的距离为d=ct/2。这个距离是激光束与目标物体之间的距禽。
在实际应用中，激光雷达通常会发射多束激光束，并同时接收多束激光束的反射信号，通过对多个激光束的测距数据进行处理，可以获得目标物体的三维坐标信息。
激光雷达三角测距公式是激光雷达技术中的核心原理之一，它为激光雷达在自动驾驶、智能制造、环境监测等领域的应用提供了重要的数学基础。随着激光雷达技术的不断发展和完善，激光雷达三角测距公式也在不断优化和改进，为激光雷达的应用提供了更加精准和可靠的测距数据。
三角法激光雷达测距原理
三角法激光雷达测距原理
三角法激光雷达是一种常用的测距设备，其工作原理是利用激光束发射器发射出的激光束，在目标物体上反射后，经过接收器接收并处理，从而得到目标物体的距离信息。三角法激光雷达测距原理主要是通过三角形的角度和边长关系来计算目标物体的距离。具体来说，激光束发射器会向目标物体发射一束激光束，当激光束照射到目标物体上时，会被反射回来并被接收器接收。此时，接收器会记录下激光束的发射时间和接收时间，从而计算出激光束从发射到接收所花费的时间。同时，激光束发射器和接收器之间的距离已知，因此可以根据距离、时间和光速的关系，计算出目标物体到测距设备的距离。通过多次测量，可以得到目标物体的坐标，并进一步确定其位置和运动轨迹。三角法激光雷达测距原理具有精度高、测量范围广等优点，在工业、交通、地质勘探等领域得到广泛应用。
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T1、T2：雷达系统探测脉冲的重复周期。Np1、Np2分别为周期取T1、 T2时所对应的积累脉冲数。
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对简单脉冲雷达而言，脉冲越窄，距离分辨力越好。而从信号检测角度讲，希望 发射脉冲宽度越宽越好，这样辐射出去的能量越大，目标回波信号越强，越有利 于信号检测。显然这是一对不可调和的矛盾，可以采用脉冲压缩信号加以解决。
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测距范围：包括最小可测距离和最大单值测距范围。
如果雷达重复频率 f r 1 Tr 选得过高(如在脉冲多普勒雷达中为了保证无 测速模糊)，测距有可能出现多值性。此时无模糊测距、无模糊测速又成 为一对矛盾(MTI 、PD雷达各有侧重点)。 测距模糊解释及示意图如下：
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2017/12/30
哈尔滨工业大学电子工程系
雷达测距原理
测量电磁波往返雷达与目标之间的时间。 对单基地雷达，设光速为c，电磁波往返雷达与目标的时间 为TR，则目标相对雷达的距离R为：
cT R R 2
据上述公式可得1微秒(μs)对应150米(m)，式中数字2表示收 发双程。
2017/12/30
哈尔滨工业大学电子工程系
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目标 RR 接收天线Rx
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哈尔滨工业大学电子工程系
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地基/舰载雷达实现超视距探测的主要手段有： 高频地波超视距雷达High Frequency Surface Wave OTH Radar 高频地波超视距雷达正是利用高频(3~30MHz)垂直极化电磁波沿海面 绕射的特性探测超视距的海面舰船和低空飞机，沿海面绕射300~400km。
2017/12/30 哈尔滨工业大学电子工程系 18
脉冲雷达的天线是收发共用的，这需要一个收发转换开关。在发射时，收 发开关使天线与发射机接通，并与接收机断开，以免高功率的发射信号进 入接收机把高放或混频器烧毁。接收时，天线与接收机接通，并与发射机 断开，以免因发射机旁路而使微弱的接收信号受损失。
Rmin
1 c( t 0 ) 2
雷达的最大单值测距范围由其脉冲重复周期决定，即
1 Tr 1 Rmax c(Tr ) Rmax cTr 2 2 当确定了雷达的最大作用距离 Rmax 后，为保证单值测距，通常选取雷达脉冲重复
周期满足下列条件：
2 Tr Rmax c
折射效应对目标位置的影响 电磁波在非均匀大气层中传播时出现的大气折射，将有两方面影响： 1)、改变雷达测量距离，产生测距误差。 2)、引起俯仰角测量误差。 折射的影响可采用等效地球半径法近似说明。《现代雷达原理》P60
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电磁波沿海面的绕射传播
高频地波超视距雷达正是利用高频垂直极化电磁波沿海面绕射的特 性探测超视距的海面舰船和低空飞机。
距离分辨力：距离分辨力是指同一方向上两个大小相等点目标之间最小可区分距 离，它取决于雷达信号波形。
t
t0
r1 ( 2), r2 (0)
r1 ( ), r2 ( 2)
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21Hale Waihona Puke Baidu
r1 ( ), r2 (0)
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双脉冲重复频率解模糊
t1<t2, n1=n2=1, tr=4t2-3t1
t1 t 2 n1 2 3 n2 f r1 f r 2 fr 3 4 t 2 f r 2 t1 f r1 1 tr f r 2 f r1 4t 2 3t1 Tr
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雷达测距解模糊的方法
1 R c(mTr t R ) 2
为了得到目标的真实距离R，必须判定测距模糊值m。为了判 别模糊，必须对周期发射的脉冲信号再加上某些可识别的标 志，通常采用的解模糊方法有： 多种脉冲重复频率法
舍脉冲法
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n1=n2=0, tr=t1=t2
高频天波雷达High Frequency Skywave OTH Radar
高频天波超视距雷达利用电离层对短波的反射效应，其探测距离可达 1000至4000km。
高频天发地收超视距雷达High Frequency Hybrid Sky-Surface Wave OTH Radar
基于天波发射地波接收的新体制雷达，将目前采用的高频天波超视距 雷达和高频地波超视距雷达的传播模式相结合，可发挥各自的优势。基于 天波发射的高频电磁波信号，是利用电离层对高频电磁波的折射，实现远 距离的传播。由于电离层对电磁波的衰减较小，这种传播方式可实现信号 的远距离传播，通常情况下可达2000km-4000km，并且覆盖区域非常大。
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雷达测距的物理基础
电磁波恒光速传播 电磁波直线传播(直视距情形)
在均匀大气中电磁波等速直线传播。
沿海面绕射传播(超视距情形)
特殊条件下电磁波沿海面、大气波导曲线传播。
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地球大气层
地球表面的大气层分布是不均匀的。
2、大气介质分布的不均匀将造成电磁波非直线传播(大气折射)。 折射系数n=c/vp
折射率N=(n-1)x10
h↑—n↓—vp↑ dn/dh<0
分层大气(层内均 匀，越高越稀薄)
射线通过径向分层大气时的途径 [美]杰里L. 伊伏斯等编，现代雷达原理，电子工业出版社，1991.3
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TBMs Out to 700Km
Horizon
Line-of-Sight Propagation
Surface wave Propagation
Antiship Missiles Detection and Fighter and Small Boat Tracking at 37Km Detection and Tracking at 74Km Ship Detection and Tracking at 200Km
RT 发射天线Tx
对双基地雷达，计算RT+RR有两种方法：
直接法：
间接法：
单基地：R=cT/2
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对双基地雷达，具体计算RT或RR需要目标角度信息，如利用 目标的接收视线角，则计算公式为：
还有其他多种目标定位方法，具体可参考：
M.I. Skolnik, Radar Handbook: Ch25 Bistatic Radar, 2nd edition, McGraw-Hill, 1990
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微波超视距雷达
利用海上大气波导(大气超折射和对流层非均匀散射)传播效应是此系 统在微波段实现超视距探测的基础，分别对应主动、被动工作方式。
dn/dh比正常值更负时， 电波更加向地面弯曲。
详细分析：见《电磁波传播特性》章节。
1、大气密度、温度、湿度等参数随时间、 地点而变化，导致大气传播介质的导磁 系数和介电常数发生相应改变，引起电 波传播速度c变化。
昼夜间大气中温度、气压及湿度的起伏 变化所引起的传播速度变化为：
c c 105
丁鹭飞，雷达原理，西电出版社，1995
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雷达测距的几个基本概念
下面以脉冲雷达信号为例介绍几个测距的基本概念：
Tr
简单矩形脉冲波形
脉冲宽度(pulse width) ——
r
脉冲重复周期PRI (Pulse Repetition Interval) —— T 占空比(duty cycle) ——
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脉冲法测距的优缺点
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脉冲雷达
常规脉冲雷达是幅度调制的一个例子，其发射波形是单载频的矩形脉冲 ，按一定的(单重复周期)或交错的重复周期(参差重复周期)工作，发射一 个短脉冲相当于对电磁波打上标记以测往返时间。
单载频信号
B.R. Mahafza et al, Matlab simulations for radar systems design, Chapman & Hall/CRC, 2004
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测距模糊：当回波延迟超过脉冲重复周期时，会把远目标误认为近目标， 即目标回波对应的距离为：
t R 为接收的回波信号与最邻近发射脉冲间的延迟。 式中 m 为非负整数，
1 R c(mTr t R ) 2
t0 t R Tr
脉冲重复频率PRF (Pulse Repetition Frequency) ——f r 1 Tr
Tr
峰值功率Pt与平均功率Pav —— P av
Pt Tr
典型中程防空雷达参数： 1s, Tr 1ms, Pt 1MW， 则占空比为1 1000，P av 1KW
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实现方法： 调幅——脉冲法测距
调频——频率法测距
调相——相位法测距
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D.K. Barton et al, Radar Technology Encyclopedia, Artech House, Inc., 1998
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——利用大气波导
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雷达测距的实现方法
物理解释：
一般地说单载频的连续波雷达没有测距能力，这与其发射信号带宽 太窄有关。若必须测量距离，则需要在连续波发射信号上加上某些定时 标志以识别发射的时间和回波时间。标志越尖锐、鲜明，则传输时间的 测量越准确。由傅立叶变换知：定时标志越尖锐，则发射信号的频谱越 宽。因此为了测量传输时间或距离，则必须扩展单载频连续波的频谱。
蓝虚线 黑虚线 红虚线
t1 t 2时, n2 n1 1 t t 2 f r 2 t1 f r1 R f r 2 f r1
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t1 t 2时, n2 n1 1 t t 2 f r 2 t1 f r1 1 R f r 2 f r1
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t1 t 2时, n2 n1 0 t R t1 t 2
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双脉冲重复频率信号工作时序图
T1 Np1 Td1 探测周期 T1 T2 Np2 Td2 T2 T1 Np1 Td1
T1
T2 Np2 Td2
T2
探测周期
T1≠T2，Np1≠Np2；但Td1=Np1T1=Td2=Np2T2
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美国Raytheon公司高频地波雷达 SWR-503的接收天线阵
澳大利亚Jindaleee 高频天波雷达接收 天线阵
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现代级：136-139 中华现代：168-169 中华神盾：170-171
俄制MINERAL-ME 目标指示/射控雷达 (Bandstand音乐台)
设脉冲重复频率分别为fr1和fr2 (fr2>fr1)，它们都不满足无模 糊测距的要求，fr1和fr2具有公约频率为fr=fr1/N=fr2/(N+a)，其 中N, a为正整数。 常选a=1使N和N+a为互质数，且fr的选择应保证无模糊测 距，即0<tR<Tr=N*Tr1=(N+1)*Tr2。这样有 fr2=(N+1)fr=fr1+fr tR=t1+n1/fr1=t2+n2/fr2 则在0<tR<Tr范围内，n1和n2关系只可能有两种可能： n2=n1、n2=n1+1 根据获得的t1, t2值大小，可据下式计算tR及目标距离R=c*tR/2