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。
4. 闪光式激光雷达：闪光式激光雷达通过短脉冲激光束和高速快门相机的组合来测量目标物体的距离和形状。
它通过捕捉激光在目标物体上的反射图像，并利用图像处理算法来分析目标物体的位置和形状。
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基于光学测量原理的仪器，主要用于测量远距离、高精度的距离和速度。
三角法激光雷达测距原理基于光学三角法，利用激光束在空气中传播
时的光程差测量物体距离。
激光束从雷达发射器出射，射到目标物体
后反射回来，雷达接收器接收到反射回来的激光信号。
根据激光信号
的时间差和速度，通过计算反射光程差，即可精确测量目标物体的距离。
激光雷达通常采用波长在850 nm到1550 nm之间的激光，具有较好的直线传输和小的散焦率，可用于长距离测量和高精度测量。
同时，
三角法激光雷达还可以通过接收器接收多束激光信号，利用多普勒效
应测量目标物体的速度。
三角法激光雷达在工业、军事、环境监测等领域有着广泛的应用。
在
工业领域，它可以用于测量复杂构型或难以触及的物体的精准距离和
形状，可用于制造、质量控制、机器人自主导航等方面；在军事领域，激光雷达可用于侦察、监视、导航等方面；在环境监测方面，它可以
用于测量山区、林区等地形复杂的地区的气象、地质和生态信息等。
总的来说，三角法激光雷达测距原理是一种非常精准和实用的测量技术，它已经被广泛应用于各个领域，并对人们的生产和生活带来了很大的便利。
雷达探测距离公式
雷达探测距离公式雷达是一种利用电磁波进行探测和测量的设备。
它通过发射脉冲电磁波，并接收反射回来的信号来确定目标物体的位置和距离。
雷达探测距离主要依靠雷达方程来计算，该方程是雷达系统设计中的重要基础。
雷达探测距离公式是通过计算信号的传播时间和信号的速度来确定目标物体与雷达的距离。
具体而言，雷达探测距离公式可以表示为：距离 = 传播时间 × 速度其中，传播时间是指从雷达发送信号到接收到反射信号所经过的时间，速度是指信号在空间中传播的速度。
对于雷达系统来说，传播时间是通过衡量信号的往返时间来确定的。
当雷达发送一个脉冲信号时，它会等待信号被目标物体反射并返回。
通过测量信号的往返时间，可以计算出传播时间。
在雷达系统中，速度通常指的是信号在真空中的传播速度，即光速。
光速约为每秒299,792,458米。
然而，在不同介质中，信号的传播速度可能会有所不同。
因此，在实际应用中，需要根据介质的特性来确定信号的实际传播速度。
雷达系统设计中的一个关键因素是脉冲宽度。
脉冲宽度是指雷达发送的脉冲信号的持续时间。
脉冲宽度越短，可以提供更高的距离分辨率，但同时也会减少雷达的探测距离。
这是因为脉冲宽度的减小会导致传播时间的减小，从而影响到距离的计算。
雷达探测距离还受到其他因素的影响，如信号的功率、目标物体的反射特性、地形和气候条件等。
这些因素都会对信号的传播和接收产生影响，进而影响到雷达探测距离的计算。
雷达探测距离公式是通过计算传播时间和信号速度来确定目标物体与雷达的距离。
在实际应用中，需要考虑多种因素，如脉冲宽度、信号功率、反射特性等，以获得准确的距离测量结果。
雷达技术的发展使得探测距离越来越远，应用范围也越来越广泛，为人类提供了更多的便利和安全保障。
雷达技术 第六章 目标距离的测量21-22
6
6.1 脉冲法测距
6.1.1 基本原理
lp l
R=CtR /2 R=0.15tR ，R（km） tR （us）
发射 脉冲
近区地 物回波
目标回波
0 10 20 30 40 50 60 70 km 机械距离刻度标 尺
思考问题：
用脉冲的哪里来作为 回波到达时刻? 有何区别？ 回波前沿 回波中心
7
图6.2 显示器荧光屏画面
Δc为电波传播速度平均值的误差; ΔtR为测量目标回波延迟时间的误差。
11
6.1 脉冲法测距
（1）电波传播速度变化产生的误差 估算传播速度变化引起的误差
R c R c tR c 2
R
R
c
c
表6.1 电波传播速度
12
6.1 脉冲法测距
（2）时间差测量误差
R c R c tR c 2
25
6.1 脉冲法测距
?
用多重复频率测距
办法可以从我国的余数定理中找到
魔术师背对观众坐在一张椅子上，让某位观众心中 随意想定一个不超过500的数， 然后用7去除这个数并报出余数； 然后再用8去除原来想定的数并报出余数； 然后再用9去除并报出余数； 这样魔术师就知道到底这个观众心里想的数是多少。 -如余数分别为1，5，8，答案是多少？ 197 -如余数分别为3，5，7，答案是多少？ 493 26
31
6.2 调频法测距
当反射回波来自运动目标, 其距离为 R0而径向
速度为 v 时, 其回波频率 fr 为
4f fr f0 fd Tm 8f fb ft f r Tm c 8f fb f r ft Tm c
平均 频率差
雷达测距原理和脉冲法测距资料全
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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)
——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。
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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1、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。
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2、测距范围：包括最小可测距离和最大单值测距范围。
最小可测距离——指雷达能测量的最近目标的距离。脉冲雷达收发共用天线，在 发射脉冲宽度时间内，接收机和天线馈线系统间是断开的，不能正常接收目标 回波。发射脉冲过去后天线收发开关恢复到接收状态，也需要一段时间t0。在上述 这段时间内，由于不能正常接收回波信号，雷达是很难进行测距的。因此，雷达 的最小可测距离为：
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4、微波超视距雷达
利用海面蒸发形成的大气波导(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。 详细分析：见《电磁波传播特性》章节。
雷达原理-第6章目标距离的测量
④
u
u
t
c
t
⑤
⑧
u
后波门 ⑤
后选通 ⑦
积分 电路
⑥
t′
c
t
t
形成 电路
放大 器
Ⅱ
u
⑦ u
t
⑧
注意：比较电路是否一直 u
t
有输出？
⑨ u
t
⑩
t
(a )
(b )
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(a) 组成方框图; (b) 各点波形
2. 控制器
控制器的作用是把误差信号uε进行加工变换后, 将其输出去控制跟踪波门移动, 即改变时延t′, 使其 朝减小uε的方向运动。设控制器的输出是电压信 号E, 则其输入和输出之间可用下述通常函数关系 表示:
脉冲调频测距原理 (a) 原理性方框图组成;
f
FA F
F T
td T A
o
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FA
fd
td
2vr
2 R0 c
FB
fd
td
2vr
2 R0 c
fd
FC
fd
2vr
FB
FC
T
T
B
C
t
(b)
脉冲调频测距原理 (b) 信号频率调制规律;
6.3 距离跟踪原理
6.3.1 人工距离跟踪 操作员按照显示器上的画面，将电刻
fb
ft
fr
8f Tm c
R0
fd
fb
fr
ft
8f Tm c
R0
fd
(前半周正向调频范围) (后半周负向调频范围)
R0
c 8f
fb fb 2fm
雷达测距原理
雷达测距原理雷达（Radar）是一种利用无线电波进行探测和测距的技术，它在军事、航空、气象等领域有着广泛的应用。
雷达测距原理是指雷达系统利用发射和接收无线电波的时间差来计算目标距离的基本原理。
下面我们将介绍雷达测距的原理和相关知识。
首先，雷达测距的基本原理是利用无线电波在空气中的传播速度来计算目标距离。
无线电波在空气中传播的速度约为光速的3/4，即每秒约为3×10^8米。
雷达系统通过发射无线电波并接收目标反射回来的信号，然后利用发射和接收的时间差来计算目标距离。
其次，雷达测距的原理是利用无线电波的“发射-接收-回波”过程。
雷达系统首先发射一束无线电波，这些波在空间中传播并遇到目标后被反射回来，形成回波。
雷达系统接收到这些回波并计算发射和接收的时间差，然后根据时间差和无线电波传播速度来计算目标距离。
此外，雷达测距原理还涉及到了雷达系统的工作模式和信号处理。
雷达系统通常采用脉冲式工作模式，即通过间隔一定时间发射短脉冲的无线电波，并在每次发射后等待接收回波。
雷达系统接收到回波后，利用信号处理技术来提取目标信息，并计算目标距离。
最后，雷达测距原理还需要考虑到误差和精度的问题。
由于无线电波在空间传播的速度受到环境条件和天气影响，因此雷达系统在测距时需要考虑这些因素对测距精度的影响，并进行相应的校正和修正。
总的来说，雷达测距原理是利用无线电波的发射、传播和接收来计算目标距离的基本原理。
通过了解雷达测距的原理，我们可以更好地理解雷达技术的工作原理，以及在实际应用中如何提高测距的精度和准确性。
雷达技术的不断发展和应用将为各个领域带来更多的便利和安全保障。
机器人技术中视觉测距的使用方法
机器人技术中视觉测距的使用方法机器人技术的快速发展为我们的生活和工作带来了许多便利。
其中，视觉测距技术在机器人的应用中起着至关重要的作用。
视觉测距技术通过利用摄像头或激光雷达等设备，测量机器人与周围环境物体的距离，从而实现机器人的定位、导航和避障等功能。
本文将介绍机器人技术中视觉测距的使用方法，并探讨其在不同领域的应用。
一、摄像头测距方法：1.单目摄像头测距方法：单目摄像头测距方法是最常见的一种技术。
通过在机器人上安装一个摄像头，利用图像处理算法提取图像中的特征点，然后通过三角测量原理计算出机器人与目标物体之间的距离。
2.双目摄像头测距方法：双目摄像头测距是一种相对精确的测距方法。
它通过在机器人上安装两个摄像头，利用左右两个摄像头拍摄到的图像进行匹配，从而得到物体在图像中的视差值，再通过已知的参数关系计算出距离。
二、激光雷达测距方法：激光雷达是一种高精度的测距装置，其原理是利用激光束发射器发射激光束，当激光束与目标物体相遇时，激光会反射回接收器。
通过计算激光发射与接收之间的时间差，并结合已知的光速，可以计算出目标物体与机器人之间的距离。
三、视觉测距的应用领域：1.智能驾驶：视觉测距技术在无人驾驶领域具有广泛的应用。
通过摄像头或激光雷达等设备实时测量汽车与前方车辆的距离，可以帮助车辆进行智能的停车、避障以及自动跟车等功能，提高行驶安全性。
2.工业自动化：在工业领域中，机器人可以利用视觉测距技术对产品进行精确的定位和测量。
例如，在流水线上，机器人可以通过摄像头或激光雷达对产品的位置进行检测和校准，从而实现自动化生产。
3.医疗辅助：机器人在医疗领域的应用也离不开视觉测距技术。
例如，在手术过程中，机器人可以通过摄像头进行显微镜视觉测距，帮助医生实现精确的手术操作，提高手术的成功率和安全性。
4.智能家居：随着智能家居的发展，家庭机器人的需求越来越大。
视觉测距技术可以帮助家庭机器人实现室内导航、物品辨识和避障等功能。
雷达测距原理与脉冲法测距讲解学习
2020/6/8
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电磁波沿海面的地波传播
无线电波朝海面发射时，在海水表面会存在一种电磁波传播模式，称为
地波(Ground Wave)是一种表面波(Surface Wave)。垂直极化高频电磁 波在海水表面的地波传播衰减很小，而且地波在一定程度上会沿着弯曲
的地球表面传播，到达地平线以下很远的地方，即实现超视距传播。
TBMs Out to 700Km
Line-of-Sight Propagation
Horizon
Surface wave Propagation
Antiship Missiles
Detection and Tracking at 37Km
Fighter and Small Boat Detection and Tracking at 74Km
2020/6/8
美国Raytheon公司高频地波雷达 SWR-503的接收天线阵
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2、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。
澳大利亚Jindalee高频天波雷达接收天线阵
2020/6/8
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目标
RT 发射天线Tx
RR 接收天线Rx
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
2020/6/8
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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：
雷达测距原理及实现方法
2020/4/1
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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。
最小可测距离——指雷达能测量的最近目标的距离。脉冲雷达收发共用天线，在 发射脉冲宽度τ时间内，接收机和天线馈线系统间是断开的，不能正常接收目标回 波。发射脉冲过去后天线收发开关恢复到接收状态，也需要一段时间t0。在上述这 段时间内，由于不能正常接收回波信号，雷达是很难进行测距的。因此，雷达的
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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。 高频天波雷达High Frequency Skywave OTH Radar
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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
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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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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。
2. 系统设计：量子雷达的系统设计需要考虑多个因素，如测距精度、信噪比、抗干扰能力等。
根据实际需求和目标，可以选择不同的量子叠加态和测量方法，并确定合适的工作频率和功率等参数。
此外，还要考虑系统的可扩展性和接口兼容性，以便与其他雷达系统进行集成。
3. 实施操作：在使用量子雷达进行测距时，需要遵循一定的操作步骤。
首先，进行系统校准，以确保测距的准确性。
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。
雷达测距的基本原理
雷达测距的基本原理
嘿，朋友们！今天咱们来聊聊超酷的雷达测距的基本原理呀！
你想啊，这雷达就好像是我们的超级眼睛，但它可比我们的眼睛厉害多啦！比如说，你在大晚上，啥都看不清的时候，雷达就能轻轻松松地“看”到很远很远的东西，还能精确地算出距离呢！
雷达测距呀，简单来说，就是它发出一种特殊的波，然后就像我们丢石
头到水里泛起涟漪一样，这个波会向四周扩散出去。
当这个波碰到物体的时候呢，就会反弹回来，雷达就接收这些反弹回来的波。
嘿，这不就像我们和小伙伴玩扔球，球扔出去再弹回来嘛！然后呢，雷达根据发出波和接收波的时间间隔，就能够算出这个物体离它有多远啦！就像我们心里默数着球飞出去和飞回来的时间，就能大概知道距离一样神奇呀！
比如说，飞机在空中飞行的时候，雷达就能时刻监测周围的情况，及时
发现其他飞机或者障碍物，保障飞行安全。
这多重要啊，要是没有它，那得多危险，简直不敢想象啊！这不就是在默默地守护着我们嘛！
还有啊，在海上航行的船只也依靠雷达来探测周围的情况，避免碰撞呢！你想想，如果没有雷达，那在茫茫大海上，多容易出事儿呀！
所以说呀，雷达测距这玩意儿真是太了不起啦！它就像一个默默守护我们的无名英雄，时刻保障着我们的安全！让我们的生活变得更加安全和便利呢！这就是雷达测距的神奇之处呀！。
雷达测距 快速傅里叶
雷达测距快速傅里叶雷达测距是一项广泛应用于军事、航空、海洋等领域的技术，它通过发射无线电波并接收它们的反射信号来测量目标物体的距离。
在雷达测距技术中，快速傅里叶变换（FFT）被广泛应用于高速信号处理，它能够有效地提取出目标物体的距离信息。
雷达测距的原理是利用电磁波的传播时间来计算目标物体与雷达之间的距离。
当雷达向目标物体发送脉冲信号时，该信号会被物体反射回来并被雷达接收。
通过测量发送信号和接收信号之间的时间差，可以得到目标物体与雷达之间的距离。
然而，在实际应用中，雷达系统往往需要处理大量的信号数据，并从中提取出目标物体的距离信息。
这就需要使用快速傅里叶变换（FFT）算法来进行高速信号处理。
快速傅里叶变换是一种用于将时域信号转换为频域信号的算法。
它可以将连续的时间信号分解为一系列不同频率的正弦和余弦函数分量，从而得到信号的频谱信息。
在雷达测距中，FFT算法可以将接收到的回波信号转换为频域信号，并通过分析频谱信息来提取出目标物体的距离信息。
使用FFT算法进行雷达测距需要进行一系列的信号处理步骤。
首先，接收到的回波信号需要进行采样和数字化处理，以获取离散时间的信号数据。
然后，使用FFT算法对这些离散时间信号进行变换，得到频域上的信号数据。
接下来，通过分析频域数据，可以找到具有较高能量的频率分量，这些分量对应于目标物体的回波信号。
最后，可以通过计算相应频率的信号在时间上的延迟来得到目标物体与雷达之间的距离。
快速傅里叶变换在雷达测距中的应用不仅能够提高信号处理的速度和效率，还能够增强信号的抗干扰能力。
通过将信号从时域转换到频域，可以将不同频率分量的能量进行分离，从而更容易检测和提取出目标物体的回波信号。
此外，FFT算法还可以用于雷达信号的距离分辨率改善，通过调整采样频率和脉冲宽度等参数，可以实现对不同距离目标的精确测量。
总之，雷达测距技术中的快速傅里叶变换在信号处理和距离信息提取方面起着重要的作用。
它能够将接收到的回波信号转换为频域信号，并通过分析频谱信息来提取出目标物体的距离信息。
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。
- 1 -。
汽车雷达测距原理
汽车雷达测距原理
汽车雷达是一种利用电磁波进行测距的装置，它可以帮助驾驶员在行驶过程中更加准确地判断前方障碍物的距离和位置，从而保证行车安全。
那么，汽车雷达的测距原理是什么呢？
汽车雷达的测距原理主要是利用电磁波的反射和回波来实现的。
当雷达发射器发出一束电磁波时，这些电磁波会在遇到前方的障碍物时被反射回来，形成一个回波信号。
接收器会接收到这个回波信号，并根据信号的时间差来计算出前方障碍物的距离。
具体来说，汽车雷达的测距原理可以分为以下几个步骤：
1. 发射电磁波：汽车雷达的发射器会发出一束电磁波，这个电磁波的频率通常在几千兆赫到几十兆赫之间。
2. 电磁波遇到障碍物：当电磁波遇到前方的障碍物时，它会被反射回来，形成一个回波信号。
3. 接收回波信号：汽车雷达的接收器会接收到这个回波信号，并记录下信号的时间和强度。
4. 计算距离：根据回波信号的时间差来计算出前方障碍物的距离。
具
体来说，汽车雷达会记录下发射电磁波的时间和接收到回波信号的时间，然后计算出两者之间的时间差。
由于电磁波的传播速度是已知的，因此可以根据时间差来计算出前方障碍物的距离。
5. 显示距离：最后，汽车雷达会将测得的距离显示在驾驶员的仪表盘上，帮助驾驶员更加准确地判断前方障碍物的距离和位置。
总的来说，汽车雷达的测距原理是利用电磁波的反射和回波来实现的。
通过测量回波信号的时间差，可以计算出前方障碍物的距离，并将其
显示在驾驶员的仪表盘上，帮助驾驶员更加准确地判断前方路况，从
而保证行车安全。
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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
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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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。
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。
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
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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——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。
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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。
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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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
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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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。
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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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。
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目标 RR 接收天线Rx
最小可测距离——指雷达能测量的最近目标的距离。脉冲雷达收发共用天线，在 发射脉冲宽度时间内，接收机和天线馈线系统间是断开的，不能正常接收目标 回波。发射脉冲过去后天线收发开关恢复到接收状态，也需要一段时间t0。在上述 这段时间内，由于不能正常接收回波信号，雷达是很难进行测距的。因此，雷达 的最小可测距离为：
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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。
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
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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
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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
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。
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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)
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
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