第2章 自动雷达标绘仪(ARPA)
ARPA功能在沿岸水域航行中的应用
ARPA功能在沿岸水域航行中的应用[摘要]船用ARPA已成为船舶航行的重要助航设备，由于ARPA 在船舶避碰中有着可贵的优越性，因而在船舶避碰中获得广泛应用.ARPA的功能有自动检测、录取、跟踪、报警、安全判断、试操船等。
船舶驾驶员能够利用ARPA进行早期的判断与评估，避免盲目采取避让措施，最大限度的保证航行安全。
尤其是在沿岸水域航行的情况下，航线附近的危险物、障碍物较多,交通流密集，水文气象条件较为恶劣，ARPA的作用更显得尤为重要。
由于工作原理和设备性能等方的原因,ARPA 的功能还存在一定的局限性,船舶驾驶员如果完全信任和依赖ARPA进行避碰操作,就可能危及船舶的航行安全。
船舶驾驶员应了解ARPA 的局限性,正确使用其功能,才能保证航行安全。
课题研究的意义在于把搜集到的相关资料结合起来，通过分析ARPA的诸多功能在沿岸水域使用及其所存在的局限性，进一步的认识ARPA和了解ARPA，分析总结ARPA特点克服其局限性的措施，最大限度的发挥其功能，使ARPA能为航海安全发挥更大的作用。
[关键词] ARPA导航沿岸航行避碰局限性Abstract: The ARPA used on ship already become an important navigation equipment, it is used widely in avoiding collision due to its advantage. Its functions include: automatic detection, enrollment, tracking, alarm, safety judgment, try exercise ship and so on. Officer can judge and assess the navigation earlier by ARPA, and avoid useless measures to be taken, then make sure the safety navigation. Especially coastal sailing, there are many danger and obstruction around the voyage, so is busy traffic and bad hydrometeors, ARPA is the key of navigation. ARPA has limitation in the principle and instrument function, if the officer handles the ship to prevent the collision on the basis of trust and reliance on the ARPA, the navigation safety would be dangerous. The officer should know the limitation of the ARPA and use the ARPA correctly to ensure the navigation safety. The meaning of the article is the combination of the relevant resource, by analyzing the functions using in coast and its limitations. We can familiar with ARPA, understand ARPA, analyze ARPA, find out the countermeasures, so the ARPA can bring more safety to navigation.Key Words :ARPA navigation coastal sailing collision avoidance limitations目录目录 (3)引言 (4)第一章ARPA功能简介 (4)1.1ARPA的组成及工作原理 (4)1.2ARPA的主要功能 (5)1.3ARPA导航功能的简介 (5)1.3.1 导航线、导航标志的设置与显示 (5)1.3.2 港口视频地图 (6)1.3.3 电子海图的存贮与调用 (6)1.3.4 锚位监视 (6)第二章ARPA功能在沿岸水域航行的运用和分析 (7)2.1沿岸航行的特点 (7)2.2ARPA功能在避碰中的运用和分析 (7)2.2.1 ARP A用于判断相遇态势 (7)2.2.2 ARP A用于碰撞危险估计 (9)2.2.3 ARP A用于求取避让措施 (11)第三章分析ARPA的局限性及影响 (11)3.1ARPA外围设备所引起的局限性 (11)3.1.1雷达设备引起的局限性 (11)3.1.2各种传感器的误差所引起的局限性 (12)3.2计算机的性能引起的ARPA功能的局限性 (12)3.3ARPA自身的设计原理导致的功能局限性 (13)3.4ARPA在操作和使用上的局限性 (16)第四章使用ARPA应注意的问题 (17)结束语 (18)致谢词 (18)［参考文献］ (19)引言按照ARPA的定义，它是“自动雷达标绘仪”的意思。
雷达标绘课件
《雷达操作与模拟器》
（雷达标绘部分）
船政学院
《雷达操作与模拟器》 （雷达标绘部分）
船政学院
绪论： 一、《二小证》包括： 1、理论：1）雷达操作与模拟器 2）自动雷达标绘（ARPA） 2、实操：1）雷达模拟器训练 2）ARPA模拟器训练 二、课时安排： 理论课时总共为48ｈ，其中雷达操作24h、模拟器4ｈ、 ARPA 12ｈ、 标绘8ｈ。 实操训练课时总共为66ｈ，其中雷达操作与结构认识8h、雷达标绘 10h、雷达操作模拟器训练24，ARPA模拟器训练24ｈ。 理论与实操训练总共课时为114ｈ。 三、授课方式： 理论讲授以课堂讲授为主，附加例题说明。 实操训练以模拟器训练为主，结合真机训练和操作。 四、教学要求与考试： 教学大纲以交通部海事局关于《二小证》培训与教学大纲为指导，考 试为交通部海事局统一考试。
* 避让措施方法： 1）变向 2）变速 3）变向+变速
* 避让措施行动： 1）来船在某距离/某时间时本船改向或（和）变 速，使来船在2’最小安全距离，求应改向或（和） 变速多少。
2）某时本船改向或（和）变速，求新DCPA。 3）某时停车，求新DCPA
4）求最晚停车点。
例一、某时/某地，本船改向/变速 E点――某时点或某距离点。
一、海上相对运动原理 以本船为参照系，则有速度矢量 三角形关系：
Vr
§3、相对运动原理
A
VR＝V +(-Vｏ), AC＋AB＝BC
C
Vo B V
式中： VR：相对速度矢量 V：来船速度矢量 Vo：本船速度矢量
在实际计算中，只要知道其中四个参 量，便可以通过图解法求取另外两个未知 参量，并且通过矢量三角形的变化，可求 取任何其他两个未知参量，从而完成雷达 标绘的目的。 ∴ 作为船舶驾驶员，应能准确、迅速而 又熟练地掌握及运用这种原理来求取来船 与本船的相对关系，并求取来船运动要素。
《自动雷达标绘仪》
ARPA《自动雷达标绘仪》复习题判断题(每题1分,共89题)1、ARPA六个避碰要素指的是：CPA、TCPA、方位、距离，本船航向、航速。
参考答案：n2、在ARPA中的一个主要参数TCPA用来表示最小会遇距离。
参考答案：n3、在ARPA中的一个主要参数DCPA用来表示最小会遇时间。
参考答案：n4、PAD型ARPA不需要进行速度试操船。
参考答案：n5、当本船的船首线穿过预测危险区时，应立即采取避让措施，以防两船相撞。
参考答案：n6、ARPA的PPI之所以能实现高亮度显示是因为采用了非实时的显示方式。
参考答案：y7、用于ARPA系统中输入接口的主要用途是使各传感器模拟信号变成计算机可接受的数字信号。
参考答案：y8、用于ARPA系统中输入接口的主要用途是使各传感器模拟信号匹配。
参考答案：n9、ARPA的传感器包括雷达、电罗经、计程仪和外存器参考答案：y10、航向向上显示模式中，船首线始终指0度，图像稳定。
参考答案：n11、航向向上指向模式的特点是：本船改向时，船首线和图像一起转动。
参考答案：n12、在狭水道导航时常用对地真运动。
参考答案：y13、在标绘、计算及判断有无碰撞危险，采取避碰措施时用对水真运动。
参考答案：y14、雷达向ARPA提供的基本信息是：回波原始视频、触发脉冲、天线角位置及船首信号。
参考答案：y15、本船电罗经有故障时，则ARPA不能启动。
参考答案：n16、本船电罗经有故障时，则ARPA不能使用。
参考答案：n17、本船电罗经有故障时，则ARPA无法进行真运动显示方式。
参考答案：y18、本船电罗经有故障时，则ARPA功能不执行。
参考答案：y19、要ARPA的PPI综合显示器上，每一被跟踪的目标将出现一根矢量，矢量的长度表示在设定的矢量时间内目标的运动速度。
参考答案：n20、在ARPA的PPI综合显示器上，每一被跟踪的目标将出现一根矢量，矢量的长度表示在设定的矢量时间内目标的运动距离。
参考答案：y21、被跟踪目标出现的矢量终端表示经过设定的X分钟后目标将到达的距离。
中华人民共和国船员雷达操作与模拟器专业培训、考试和发证办法
中华人民共和国船员雷达操作与模拟器专业培训、考试和发证办法关于颁布《中华人民共和国船员雷达操作与模拟器专业培训、考试和发证办法》的通知港监字[1997]330号各省、自治区、直辖市港航监督，部属各港务监督（局）：为了履行经1995年修正的《1978年海员培训、发证和值班标准国际公约》，提高船员雷达操作技能，现颁布《中华人民共和国船员雷达操作与模拟器专业培训、考试和发证办法》（见附件），请遵照执行。
为了实施《中华人民共和国船员雷达操作与模拟器专业培训、考试和发证办法》，现将有关事项通知如下：一、授权大连、天津、青岛、上海、广州、湛江港务监督开展雷达操作和模拟器专业培训的考试和发证工作，并负责培训的监督管理。
二、开展雷达操作和模拟器专业培训的考试和发证工作的港务监督应满足以下条件：1、在保证其他各项船员管理工作正常开展的前提下，负责雷达操作和模拟器专业培训的考试和发证专业管理人员不少于两人，管理人员应具有相应的专业知识和管理素2、配备相应的国际公约、国内法规等有关资料和出版物。
3、采用计算机管理手段，建立雷达操作和模拟器专业培训管理系统，配备我局制定的专用软件和打印设备。
三、在《中华人民共和国船员雷达操作与模拟器专业培训、考试和发证办法》颁布前，业经完成“雷达观测和模拟”和“自动雷达标绘仪”专业培训的船员，可向有关港务监督申请换发雷达操作和模拟器专业培训合格证。
四、在3000总吨及以上海船上任职的船长和驾驶员应在1998年8月1日前完成雷达操作与模拟器专业培训；在500一3000总吨海船上任职的船长和驾驶员在2002年2月1日前完成雷达操作与模拟器专业培训。
在500总吨以下海船上任职的船长和驾驶员暂不强制要求完成雷达操作与模拟器专业培训。
五、有关船员培训机构，可根据当地培训需求的实际情况积极筹备开展雷达操作与模拟器专业培训。
筹备前应按照《中华人民共和国船员培训管理办法》的程序和要求，向我局提出书面申请，经我局同意后方可开展筹备工作。
雷达与ARPA(幻灯片)(ARPA4)
2012-8-8
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第三节 ARPA的局限性 如上所说，ARPA有很多优点，但必须看到，由于目前技术水平的限制，还存在 很多不足，应予警惕。其局限性主要表现在如下几方面： 一．传感器引入的局限性 1．雷达的探测能力、分辨力、精度以及受气象、环境条件的限制， 2．罗经、计程仪的误差等 二．自动检测的局限性 三．录取的局限性 四．跟踪的局限性 1．跟踪可靠性的限制 主要是存在误跟踪和目标丢失率高。 2．存在跟踪处理延时 一般，从录取到稳定跟踪约需3分钟；若有一方机动了，还须经约3分钟才能重 新稳定。 3．跟踪容量及显示目标矢量的数量受限制。 4．跟踪目标的距离及机动速度受限制。 如：最小距离（有的为0.1~0.15海里）、最大距离(有的为24,有的为36海里,甚至 更多)、最大相对速度(有的为80节,有的为150节)及最大相对回转速度( )等。
试操船含义当相遇船和本船出现碰撞危险报警时在不中断目标信息更新的情况下模拟本船机动对所有被跟踪目标的影响即利用arpa模拟计算显示人工输入的本船航向或和速度对被跟踪目标的碰撞形势的影响进而求出避让安全的航向和速度此时arpa不中断对被跟踪目标的跟踪计算及信息更新这就arpa的试操船功能
第五节
报警与测试
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四．注意事项 1）注意延时时间，应留有余地。 2）注意目标可能的机动，应监视目标的动向并注意可能出现的新 的危险，不可盲目信赖试操结果。 3）应用试操结果还应符合避碰规则。 4）要记住显示的状态是模拟的结果，应及时返回正常的显示。 5）试操船结果受雷达、罗经、计程仪及ARPA本身误差的影响，不 可盲目信赖，不可忽视了望。
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第二节 基本功能
三 ：试操船功能的局限性：
自动雷达标绘仪(ARPA)
1
②组合式
设备少、 价格低
精度高、 画面清晰 直观方便
2
按 显 示 目 标 动 态 方 式 不同分
①矢量型
②图示型 目 标 动 态 用 （ PAD 型 ） PAD显示 ①径向园 扫描 ②电视光 栅光标
3
按 扫 描 方式分
复习思考题：
1、普通船用雷达用于船舶避碰时有哪些局限性？
2、如何利用人工标绘求相遇船的碰撞参数？ 3、画出ARPA系统的简框并简要说明其工作概况。 4、ARPA有哪些输入输出信息？
《航海雷达与ARPA〉第二篇
Ch1 绪论
2-1 各种传感信号的预处理
一、预处理的内容、必要性
1、必要性
5种传感器信号——模拟 → 数字 雷达回波处理：杂波抑制、检测判断等。 原始视频雷达信号的杂波处理及方位、距离信号 的量化处理； 陀螺罗经航向信号和计程仪航速信号的量化处理。
2、内容
《航海雷达与ARPA〉第二篇
CPA C
DCPA
O (本船)
图2-1-1人工标绘图
SHM
VR
B 两船保速保向时预计的视运动
A(目标）
V0
D
VT
CPA C
DCPA
O (本船)
图2-1-1人工标绘图
人工标绘进行避碰的步骤
1、选择要进行标绘的相遇船回波（A）
2、监视该目标回波的移动
3、隔一定时间间隔（6min）标出B点
360 0
0.088 0 212
《航海雷达与ARPA〉第二篇
Ch2 ARPA基本原理
如采用专用同步机加A/D转换器
模拟信号输入
数字信号输出
ARPA组成原理
第一节 基本组成部分及作用
C.M/N准则（M out of N—MOON）： 累积判定目标存在的依据。每个量化单元内，连续存储和 检测N次距离扫描的回波数据，有为1，无为0；若回波累 积出现“1”的次数大于或等于M时，则判定此单元内有目标。 M、N取值影响自动检测的性能，一般M=1.5N1/2（取整数）。 M/N：2/3；3/4；4/4；5/6；6/8等。 a. N大（M小） 目标不宜丢失，容易发生误检；虚警率增加。 b. N小（M大） 容易漏掉目标，目标易丢失；干扰抑制好。 D.种类： a.滑窗检测器（Moving Window Detector）：N=L b.小滑窗检测：N L，大多数采用
第一节 基本组成部分及作用
B.数据显示器：发光二极管（LED）、CRT、PPI旁空白区 （A）基本显示内容： a.本船数据：航向、航速 b.目标数据：距离、方位、（Range、Bearing） 真航向、真速度、（True Course、T Speed） 最接近会遇距离、到达最接近点时间 （Distance to Closest Point of Approach──DCPA） （Time to CPA──TCPA） （B）附加显示内容： a.矢量时间； b.历史航迹时间； c.流速流向（Drift）； d.故障指示； e.录取符号离本船的距离和方位； f.目标相对速度航向； g.目标过船头距离时间（BCR&BCT—Bow Cross Range & Time） h.安全判据：MIN CPA、MIN TCPA
自动雷达标绘仪 （ARPA）
自动雷达标绘仪（ARPA）
ARPA——Automatic Radar Plotting Aids
第一节 基本组成部分及作用
回波原始视频 触发脉冲 X/S 波段 雷达 陀螺 罗经 计程仪 本船航速 外存器 视频海图等 预处理 触发脉冲 天线角位置 及船首信号 本船航向 输 入 、 输 出 接 口 目标 检测 目标 录取 跟 踪 器 操 作 指 令 计 算 机 操 船 指 令 PPI 综合 显示器 数据 显示器
雷达(2)显示方式及ARPA
一、雷达的显示方式——相对运动显示
1、船首向上显示模式 无需输入罗经航向，用H UP表示。 特点： （1）船首方向在荧光屏方位圈上为 0°，由此读取的其他物标方位是相对方位(即 舷角)——“相对方位显示方式”。 （2）本船 转向时，船首线始终指向固定刻度圈0°不动， 而周围目标则向相反方向以本船为中心作圆周 运动，在目标后面留下一段弧形尾迹，影响观 测。 它是一种图像不稳定的模式。
雷达显示方式和ARPA雷达 简介
一、雷达的显示方式
（一）显示方式分类 （二）相对运动的显示方式 （三）真运动的显示方式
2010年10月28日
一、雷达的显示方式
（一）显示方式分类 从本船(扫描中心)在荧光屏上的运动形式划分：
相对运动显示方式RM (Relative Motion) 真运动显示方式TM (True Motion) 以荧光屏正上方的指向划分： 船首线向上 H UP (Head Up)； 指北向上 N UP (North Up)； 航向向上CRS UP (Course Up)。
图像稳定情况
– 相对运动：一种图像不稳定显示，另两种图 像稳定显示。
– 真运动：全都属于图像稳定显示。
2010年10月28日
一、雷达的显示方式
各显示模式的全称 相对运动
– 船首向上图像不稳定的相对运动显示模式 – 指北向上图像稳定的相对运动显示模式 – 航向向上图像稳定的相对运动显示模式
真运动
– 指北向上图像稳定的真运动显示模式 – 航向向上图像稳定的真运动显示模式
2010年10月28日
一、雷达的显示方式——相对运动显示 3、航向向上显示模式优缺点 优点： 结合了船首向上和指北向上的优点，克 服了两种显示模式的不足。 不足： 使用起来不方便，特别是在高 速运动和转向时，恢复时间受到了一定 的限制
《自动雷达标绘仪》复习题
《自动雷达标绘仪》复习题《arpa》复习题一．选择题1.第一章绪论1、在arpa中的一个主要参数tcpa用来表示：a、会遇距离b、会遇时间c、最小会遇距离d、最小会遇时间2、在arpa，本船与目标船之间碰撞危险的紧迫程度可用下列哪一种来表示。
a、cpab、tcpac、ppcd、pad3、arpa可提供的目标六个运动和避碰数据是：a、本船航向、航速、目标航向、航速、距离、方位b、本船航向、航速、目标航向、航速、cpa、tcpac、目标相对航向、航速、距离、方位、cpa、tcpad、目标真航向、真航速、距离、方位、cpa、tcpa4、习惯上，常将dcpa简称为cpa，它表示预测的目标到最接近本船的_______。
a、时间b、距离c、边线d、方向5、人工标绘的条件就是，在标绘期间：a、目标保速保向，本船保速b、目标保速保向，本船保向c、目标和本船都须要保速保向d、目标和本船都不须要保速保向6、若目标船的r.m.l通过本船的mincpa圈，则此目标为危险船，驾驶员应该_______。
a、立即下舵而令，展开施救b、马上展开先行操船，求出最佳施救方案，接着采取措施c、由于arpa存有误差，先行壮船又就是一种数学模拟所以不要坚信arpad、如果tcpa 大于mintcpa，则表明目标为非常危险船，应立即实行施救措施7、人工标绘中，设置cpa安全界限的依据是：a、当时的航行态势b、本船的吨位，速度机动性，装载等情况c、两船安全通过必须存有一定距离d、以上各项8、若人工绘不能满足一定条件，则原先作的图作废，这些条件是：a、本船保速保向b、目标保速保向c、同时满足用户上述a、b二条d、作图过程中上述a、b二条不必同时满足9、在转为频密的穴水道中航行，高文瑞用的表明模式就是：a、航向向上b、北向上c、船首向上d、随意10、采用雷达观测定位时最出色采用：a、对水真运动显示b、对地真运动显示c、船首向上相对运动显示d、北向上相对运动显示11、在使用雷达进行标绘时，应该选用：12.3.4.a、北向上相对运动显示方式b、船首向上相对运动显示方式c、航向向上相对运动显示方式d、对水真运动方式12、在下列几种arpa图像指向表明模式中，哪种观点不对?a、船首向上(headup)图像低落b、北向上(northup)图像平衡c、航向向上(courseup)图像平衡d、航向向上船首线始终指0度第二章arpa系统的组成及工作概况1、现在大多arpa都使用：a、实时显示b、非实时显示c、由操作者按须要挑选d、由用户在添置时选定2、arpa的ppi之所以能够同时实现高亮度表明是因为：a、加快径向扫描速率b、加快天线旋转速度c、采用非实时扫描方式d、提高了雷达的分辨力3、在arpa给出的下列绪数据中，操作者经常最关心的是：a、目标的距离、方位b、目标的航向、速度c、本船的航向、速度d、cpa、tcpa4、预置arpa输入的信号和数据应是：a、由操作者任意确定预置内容b、预置本船航向、航速及安全帕累托数据c、预置本船航向数据d、预置本船航速数据5、使用arpa功能前，操作者应做到：a、按正确步聚调整好雷达b、预置arpa所需的输出信号和数据c、选定arpa采用的量程d、上述各项都应当搞6、使用arpa功能时，对航速数据的要求是：a、因避碰应用领域就是主要的，故只要输出本船对水航速b、任何时候只需输出本船对地航速c、导航时输入对地航速，避碰时输入对水航速d、任意7、arpa对传感器完整信号展开预处理的目的就是：a、视频信号定量，遏制杂波b、罗经信号数字化c、计程仪信号数字化d、a+b+c8、用作arpa系统中输出USB的主要用途就是：a、压缩传感器信号的幅度b、使输入到arpa的各种传感器信号极性合适c、并使各传感器模拟信号变为计算机可以拒绝接受的数字信号d、并使各传感器模拟信号相匹配9、本船电罗经存有故障时，则：a、arpa不能启动b、radar不能使用2c、arpa和radar均可照常使用d、arpa的功能不执行10、本船计程仪有故障时，则：a、arpa照常可使用b、radar不能使用c、radar照常可使用，但arpa不能使用d、radar和arda都不能使用11、在arpa中，pad的含义就是在下列哪个条件下，两船可能将出现相撞的区域?a、目标船和本船均保向保速时b、目标船保向保速，本船保速时c、本船保向保速、目标船保速时d、目标船保向保速，本船保向时12、在arpa中，若海区有风流时输入对水速度，则其显示的真矢量代表：a、长度为对水真速度，方向为船首向b、长度为对地速度，方向为航迹向c、长度为对水真速度，方向为航迹向d、长度为对地真运动，方向为船首向13、雷达向arpa提供的基本信息是：a、脉冲完整视频信号，引爆脉冲、雷达天线角边线信号及船首线信号b、目标的边线信息，航向信息，速度信息c、目标的方位信息，目标距离信息，船首线信息d、引爆脉冲信息，天线边线信息，航程信息14、电罗经向arpa提供更多的基本信息就是：a、本船的航向信息b、目标的航向信息c、目标的相对方位信息d、目标的真方位信息15、计程仪向arpa提供的基本信息是：a、目标的航速信息b、本船的航速信息c、本船的相对航速信息d、目标的航程信息16、对输入arpa的原始视频信号预处理包括以下内容：a、遏制杂波和信号定量b、对完整信号展开压缩c、a+b对d、a+b错17、在arpa的ppi综合显示器上，每一被跟踪的目标将出现一根矢量，矢量的长度表示在设定的矢量时间内：a、目标的运动方向b、目标的运动距离c、目标的运动速度d、目标的运动数据18、被跟踪目标发生的矢量的终端则表示经过预设的x分钟后，目标将抵达的：a、方向b、距离c、时间d、边线19、当将模拟天线角位置信号变成数字信号时，若要求最低位代表0.088度，那么，需用多少位二进制数字：a、11十一位b、12十一位c、13十一位d、14十一位20、在狭水道中，本船和目标船机动频繁，这时：a、arpa不再表明ppc或padb、由于破坏了arpa对ppc、pad的计算准则，因而造成画面杂乱，报警频繁c、arpa 因ppc和pad失效而不能正常工作3d、arpa图像与在开阔海域时一样21、arpa的传感器包括：a、高质量船用雷达b、电罗径c、速度计程仪d、以上各项22、矢量型arpa与pad型arpa相比，有下列哪种特点：a、检测目标的精度较低b、表明画面较准确c、通过先行操船就可以求出安全航速和安全航向d、以上各项23、在arpa中，若海区存有风流时输出对地速度，则其表明的真矢量代表：a、长度为对水真速度方向为船首向b、长度为对地真速度，方向为航迹向c、长度为对水真速度，方向为航迹向d、长度为对地真速度，方向为船首向24、arpa用作导航系统时，本船适用于工作模式应属_______：a、真矢量b、相对矢量c、对水速度d、对地速度25、下列哪一种不是arpa所需的原始输入信号?a、视频脉冲b、罗经航向c、电子方位线d、天线角边线26、arpa在执行避碰功能时要输入________速度，导航功能输入____速度。
雷达(幻灯片)(6)(ARPA)PPT课件
显然，N大，目标不易丢失。M大，不易发生误将干扰认为目 标的错误。故6/8比2/3的检测性能好。
二．局限性（P113） 1．由于采用低亮度显示，仅提供原始视频显示回波图像， 杂波处理简单，图像质量差，因而难以确保在杂波干扰背 景中可靠识别物标回波。 2．由于采用实时扫描，只能显示目标的当前位置，不能直 接显示目标的航向、速度，更不能预测未来及显示历史航 迹，因而不能看清现场运动态势，难以判断目标是否存在 碰撞危险。 3．由于不能直接给出碰撞参数，只能通过人工标绘求出， 费时、不直观、不准确，不适应多目标、快速逼近及机动 频繁的场合。 4．不能直接验算避碰效果。
用矢量前方的六边形表示预测危险 区PAD（Predicted Area of Danger） ，有真矢量和相对矢量可供选择。其 特点是避碰应用直观、简便。但多目 标时屏面混乱。目前仅SPERRY公司 采用。 三 按显示方式分类： 1 径向圆周扫描 2 TV光栅扫描
09.11.2020
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第二章 ARPA基本工作原理(P119)
操船指令
09.11.2020
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第三节 ARPA系统的分类及特点(P117) 一．按系统组合方式分类 1．分立式ARPA系统 2．组合式ARPA系统
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
09.11.2020
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二．按显示目标动态的方式分 1．矢量型ARPA
用矢量表示本船和被跟踪船的动态 （包括当前位置、航向、速度、预测 位置等）。有真矢量和相对矢量可供 选择。其特点是综合画面清晰，为目 前多数ARPA所采用。 2．图示型ARPA
船舶综合驾驶台系统
注：倾斜部分为不确定考点 试卷 A 卷共 2 页，71 分 PDC Protective Data Capsule 数据保护容器（B 卷） CPA Closest Point of Approach 最近会遇距离、TCPA 相遇船航行到 CPA 所需的时间 考试时间 18/19 周 请确保考试时间 1 小时 以上资料仅供参考 By chuxt 2011/12/10
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其他：雷达的显示方式、ARPA 雷达（课件）
（一）显示方式分类 从本船(扫描中心)在荧光屏上的运动形式划分：相对运动显示方式 RM (Relative Motion)、真运动显示 方式 TM (True Motion) 以荧光屏正上方的指向划分：船首线向上 H UP (Head Up)、指北向上 N UP (North Up)、航向向上 CRS UP (Course Up) （二）相对运动的显示方式 特点： ①代表本船位置的扫描中心不动②周围物标相对于本船作相对运动，固定目标则与本船等速 反向移动 ③无需航速输入 包括：船首向上(H UP)图像不稳定显示模式、指北向上(N UP)图像稳定显示模式、航向向上(CRS UP) 图像稳定显示模式 1、船首向上显示模式 无需输入罗经航向，用 H UP 表示。 特点：（1）船首方向在荧光屏方位圈上为 0° ，由此读取的其他物标方位是相对方位(即舷角)——“相 对方位显示方式 ”。（2）本船转向时，船首线始终指向固定刻度圈 0° 不动，而周围目标则向相反方 向以本船为中心作圆周运动，在目标后面留下一段弧形尾迹，影响观测。
2
船舶综合驾驶台系统
它是一种图像不稳定的模式。 优点：非常直观，屏面上图像分布情况与雷达操纵使用人员在驾驶台上向外看到的真实情景一致，特 别是目标在屏面上的方向是舷角，对于判断是否有碰撞危险十分方便，是最常用的一种显示方式。 不足：转向或航向不稳时，会因图像频繁移动留下的弧形余辉而变得模糊，影响正常观测。 2、指北向上显示模式 需要输入罗经航向，用 N UP 表示。 特点：（1）方位圈 0° 在荧光屏正上方并代表罗北，船首线指向实际航向。物标显影在固定方位圈上 的读数是真方位——“真方位显示方式 ”；（2）本船转向时，船首线始终跟踪实际航向而随之转动。 其它目标按自己的航速、航向运动。 优点：可方便地测得目标的真方位，且在本船转向或船首偏荡时，目标回波在屏面上不动，屏面图 像仍十分清晰，因此在观测、定位时十分方便，故又称其为“稳定显示模式”。 不足：当航向在 090° ～270° 之间，特别是 180° 附近时，船首线指向屏面下方，观测十分不习惯，容 易搞错左右舷角，这对避碰操作是十分不利的。 3、航向向上显示模式 需要输入航向，用 CRS UP 表示。 特点：（1 ）船首线指向屏面上方，图像与视外景一致，非常直观；（ 2）一般配有陀螺罗经稳定的 可动方位圈或电子方位刻度圈，可读目标的真方位和舷角；（3）本船转向时，船首线随航向转动， 固定目标回波则在屏上不动，保持了图像的稳定、清晰。当航向改变完毕，只要按一下 “新航向向 上”(New Course up)按钮，则船首线、图像及可动方位圈一起转动，直到船首线指向固定方位刻度圈 的 0° 为止。因此，它总是可以保持直观的观测。 优点：结合了船首向上和指北向上的优点，克服了两种显示模式的不足。 不足：使用起来不方便，特别是在高速运动和转向时，恢复时间受到了一定的限制 （三）真运动的显示方式 特点：代表本船位置的扫描中心及运动目标回波均按其真实航向及成比例航速在屏面上进行移动， 而固定目标回波不动。需要输入航向、航速。 分类：按速度类别来分，包括： 对水真运动与对地真运动显示方式，避碰用对水真运动方式更准； 按屏幕上方指向分，包括：北向上显示方式与航向向上显示方式 ；按速度输入源来分，包括：计程 仪真运动和模拟真运动。 1、北向上真运动显示方式 特点：显示屏正上方代表北，船首线指向实际航向值，本船转向时船首线移动，其它目标按原来的 运动方式不变 优点：直观、方便。就像在空中所看到海面上的实际情况一样，在狭水道航行时更有利。 不足：当航向处在 090° ～270° 之间时，观测、使用就会不大习惯，有时还容易搞错左、右舷，这对 避让及航行会造成不利。 2、航向向上真运动显示方式 特点：与相对运动航向向上显示方式一样， 唯一的区别是：扫描中心与实际速度成比例地在屏幕上 移动。 （四）两大显示方式的比较 需要外接信号情况 相对运动：无需外接信号或只需航向信号。真运动：需要航向、航速信号。 图像稳定情况 相对运动：一种图像不稳定显示，另两种图像稳定显示。真运动：全都属于图像稳 定显示。 各显示模式的全称 相对运动 船首向上图像不稳定的相对运动显示模式、指北向上图像稳定的相对运动显示模式、航向 向上图像稳定的相对运动显示模式 真运动 指北向上图像稳定的真运动显示模式、航向向上图像稳定的真运动显示模式
ARPA
陀螺罗经 、 计 程仪、 ＧＰ Ｓ的误 差 直 接影 响 Ａ ＲＰ Ａ 的 精 度 。罗 经 提 供 给 的真 北 信 号 一 般 都 有 误 差 ， 如果在罗经 保养方面有 问题的话 ， 还 可 能 使 陀
螺罗经产生 固定误差 。计程仪受风流的影响是有误差的， 引起 ＡＲＰ Ａ显示 的本船航速是不准确 的， 相应的经过计算处理得 出的 目标的参数也是不准 确 的 。ＧＰ Ｓ提 供 的位 置 信 息有 误差 ， 那 么 依 据 本 船 的位 置 变 化 推 算 出来 的 目标 的位置数据 也会有误差 的。 １ ． ２雷 达 本 身 的 性 能 引 起 Ａ ＲＰ Ａ 的 局 限性 １ ． ２ ． １ 雷达 波的水平波束宽度和脉冲重 复周 期的存在 ，决定 了 目标 的 方位测 量精度和距 离测 量精度 有限， 进而影响到 Ａ ＲＰ Ａ的跟 踪精度 。 １ ２ ． ２雷达 的天线转速有限 ，使得对 高速机 动的 目标和近 距离方位变 动 大 的 目标 的录 取 和 跟 踪 受 到 局 限 ， 容 易 出现 目标 丢 失 、 跟踪中断 、 漏警现
象。
５ ． １发展 和使用 新技术 ， 大 力提 高设备 的软硬件性能 随着计算机软硬件 技术地 快速发展，及时发展和使用新型雷达 天线 ， 在 设 备 工 作 可 靠 性 与 稳 定 性 上 提 高 雷 达 的 性 能 与 数 据 处理 效 率 。 改 进 雷 达 的收发机硬件 ， 提高雷达磁控管等核心部件的使用寿命 ， 优 化信 号、 图像处 理 功 能 。采 用 更 符 合 广 大 驾 驶 人 员 操 作 习 惯 的先 进 合 理 的 软件 程 序 ， 将 提
１ ． １传 感 器 误 差 引起 的 Ａ ＲＰ Ａ 的局 限性
４ ． ５ Ａ ＲＰ Ａ试操船 的局 限性 。 试操船计算的前提 是 目标船保速保 向， 一
雷达操作与模拟器专业培训
（观测值小数点后保留一位）
作图注意事项 （1）用来标绘的回波资料至少应为3次以上的观测所获得 的资料； （2）若标绘所得三船位点不在一直线上，如果时间允许， 可再观测一次，以便核查误差所在或判断来船是否采取了 某种行动，若排除后者的可能性，可进行误差处理； （3）切线的选择。圆外一点向圆作切线有两条，主要是根 据本船所采取的避让行动是向左转向还是向右转向； （4）允许误差。角度:±5° 速度:±2kn 时间:±1min
T.M.L
B VT
V0
A
O (本船)
T VR
R.M.L
一、海上相对运动原理
以本船为参照系，则有速度矢量三角形关系：
VT VR Vo
TB TA AB
式中： VR：来船相对速度矢量 VT：来船真速度矢量 Vo：本船速度矢量
T.M.L
SHM
B VT
V0
A
O (本船)
的记录如下：
观测时间080°
距离
8'.0 6'.5
0112
试求：
077°
5'.0
（1）来船的航速、航速 （2）DCPA，TCPA。
作图方法
（1）先在作图纸上确定本船的位置，记为O1； （2）在O1点上标绘本船航向线； （3）根据本船的航速，在本船航向线上标定本船在不同的 观测时间的船位点，并分别记为O2,O3 ； （4）根据本船在不同观测时间获得的本船的回波方位与距 离，分别以各观测船位点为基点标绘来船的船位，并分别记 为T1，T2 ,T3； （5）连接T1,T3点，矢量T1T3的方向为他船的真航向，长度 为他船在T1,T3两观测点时间间隔（12min）内的航程，并将 其转换成来船的航速。来船的航向TC= ，V= ；
《雷达标绘》幻灯片
§8、双物标的标绘
一、作图原那么
1、重点船的判断： 当多物标标绘时，首要的原那么是重点船的
判断。判断时应综合考虑DCPA，TCPA，以及 来船与本船的距离等因素。
2、关键： 本船对重点船的避让措施应移至其他物标进
展计算或判断，本船的措施幅度对其他物标而言 如果不够，那么应加大措施幅度。
二、例子：以右前和左前双物标作图为例
〔6〕判断1〕来船过本船首过/尾过 —— 相对运动 线
2〕最近会遇点在左舷
309º
pT15节 p0
p
o1
பைடு நூலகம்
o3 o2
L3
o'
L2 L1
3
经标绘：DCPA＝1.25n mile
TCPA=0131
§6、雷达相对运动作图
一、作图原理
1、原理： 本船固定于一点，为参照系，那么来船相
对位置标绘在雷达运动纸上。
2、关键： 本船相对静止，本船速度反向叠加在来船
上。
二、作图方法：
1、方法口诀：自始返航向终连。
2、目的：求取标绘6个目的。
〔1〕求相对运动线：判断是否存在碰撞危险
* AC的延长线即为相对运动线，其会进入本船的最 小平安距离圈〔通常设置为2´〕者即判定存在碰撞 危险，否那么，即不存在碰撞危险。
5′.0
二、作图方法：
〔1〕确定一点〔本船点〕，画本船航向、航程。
〔2〕在各观测点上标绘出来船的相应位置点。
〔3〕求得来船运动要素 V
如图来船航向TC＝L1L2
速度V ＝L1L2
〔4〕同理可以求出本船及来船未来某个时间的位置 及相对关系，如O4，L4
〔5〕求来船与本船的相对关系，即双方运动势态。
雷达与arpa实验报告
雷达与arpa实验报告1. 实验目的本实验旨在通过搭建雷达系统并了解其基本原理，亲自操作雷达设备，并尝试使用ARPA 技术进行目标跟踪和测量。
2. 实验器材和原理2.1 实验器材- 雷达设备（包括主机、天线、控制系统等）- 计算机- ARPA 软件2.2 实验原理雷达是一种利用无线电波进行探测和测量的设备。
它通过将无线电波发送出去，并接收到由目标物体反射回来的信号来探测目标的位置和速度。
雷达系统由三个主要部分构成：发射机、接收机和天线。
发射机产生并发送连续无线电波，天线将发射的信号辐射出去，当信号遇到目标物体时，会被反射回来并由接收机接收和处理。
ARPA（自动雷达目标追踪与测量）是一种将雷达技术与计算机技术相结合的技术。
利用计算机的处理能力，ARPA 可以实现对多个目标的同时跟踪和测量，提高雷达系统的应用效果。
3. 实验步骤3.1 搭建雷达系统首先，我们需要将雷达设备搭建起来。
根据实验指导书中的说明，完成相应的连接和调试工作，确保雷达设备能够正常工作。
3.2 验证雷达的基本功能在正式进行ARPA 实验之前，我们需要验证雷达设备的基本功能是否正常。
通过设置天线方向和范围等参数，观察和记录雷达设备发射的无线电波的覆盖范围，并根据接收到的信号判断是否存在目标物体。
3.3 进行ARPA 实验将计算机与雷达系统相连接，并在计算机上运行ARPA 软件。
通过ARPA 软件，可以实现对目标物体的跟踪和测量。
根据指导书中的步骤设置相应的参数，开始进行ARPA 实验。
在ARPA 实验中，我们可以观察到雷达的工作情况、目标物体的运动轨迹等信息。
根据ARPA 系统的分析，我们还可以获取目标物体的距离、速度等测量结果。
通过与实际情况的对比，评估ARPA 技术的准确性和可靠性。
4. 实验结果与分析4.1 雷达的基本功能验证结果在进行基本功能验证时，我们观察到雷达设备成功发射无线电波，并从一定范围内接收到回波信号。
根据接收到的信号，我们可以明显地看到目标物体的存在。
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《船载航行设备》
课程目标
第一章 船用雷达
本课程以课堂讲授为主并通过一定数量的实验 教学，使学生掌握航海雷达与ARPA、磁罗经、陀 螺罗经以及无线电导航、卫星导航系统的基本组成 、工作原理、性能（或功能）及操作使用方法；掌 握设备的维护保养及简单常见故障的判断方法，并 能正确地用于船舶定位、导航与避碰中。本课程的 教学目的是使得学生初步了解船舶重要导航设备的 基本原理和最新进展，并掌握部分设备操作的知识 和技能，锻炼学生综合运用知识的能力，培养学生 的实践能力。
2.1.1 普通船用雷达在船舶避碰中的应用
船舶避碰 预测：预测相遇船和本船在何时何处将同时占据
海面上同一点或存在碰撞危险； 避让：本船对危险船采取的避让机动，使二者不同
时占据同一点或摆脱两船碰撞危险的局面。
.1 相对运动雷达用于船舶避碰——人工标绘避碰法 CPA—Closed Point of Approach:最近会遇点 DCPA—Distance to CPA:本船到CPA的距离
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第一章 船用雷达
向右转向 新航向
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本船保向改速避让时的人工标绘
SHM
第一章 船用雷达
VR'
C2
R.M.L
C1
MIN CPA圆
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新航速
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合计
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讲课
4 6 2 6 4 6 6 4 4 6 4 52
实验
小计
0
4
0
6
0
2
0
6
2
6
0
6
0
6
0
4
0
4
0
6
2
பைடு நூலகம்
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《船载航行设备》
第一章 船用雷达
第二章 自动雷达标绘仪（ARPA）
ARPA —— 船用雷达发展历史上的里程碑
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第一章 船用雷达
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教学环节 — 学时分配
第一章 船用雷达
教学环节
课程内容 雷达基本工作原理及雷达设备 雷达使用性能及其影响因素 雷达定位与导航 ARPA的基本工作原理 雷达与ARPA的操作与使用 航海陀螺罗经的指北原理 航海陀螺罗经的结构、使用及维护 船用磁罗经分类、基本结构及使用 船用磁罗经自差矫正 无线电测向仪 卫星导航系统
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教学环节 — 教材
推荐教材： 《航海雷达与ARPA》 主 编：王世远 出版社：大连海事大学出版社 出版或修订时间：1998年
《航海仪器》 主 编：杨在金 出版社：大连海事大学出版社 出版或修订时间：1998年4月
相对运动雷达人工标绘避碰流程图
雷达
第一章 船用雷达
目标检测
人工标绘
计算目标的C、V、 R 、 θ 、 CPA 、 TCPA
危险船？ NO
人工设定MINCPA、 MINTCPA
保向保速
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YES
TCPA有余 NO 紧急操船 ？
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相对运动雷达人工标绘避碰流程图
第一章 船用雷达
YES
避碰规则、本船操纵性能、操船经验
权利船或 义务船
义务船
减速
改向或减速
权利船 改向
保向保速 加强了望
减速指令
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改向指令
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《船载航行设备》
普通船用雷达在船舶避碰中的应用
第一章 船用雷达
《船载航行设备》
相对运动显示人工标绘图
SHM CPA 预测视运动
DCPA
VS
o
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第一章 船用雷达
VT
VR
P
-VS
速度三角形 要诀：至始反航向终连
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本船保速改向避让时的人工标绘
SHM
C2
R.M.L
C1
MIN CPA圆
.2 普通雷达用于船舶避碰的局限性
（1）由于采用低亮度显示，只提供原始视频显示 回波图像，杂波处理简单，图像质量差，因而难以 确保在杂波干扰背景中可靠识别相遇船回波；
（2）由于采用实时扫描，只能显示目标的瞬时位 置、描绘目标和本船的位置，而不能直接显示目标 的航向、航速数据，更无预测未来及历史航迹的显 示功能，因而不能看清现场的运动态势，难以判断 本船和相遇船是否存在碰撞危险；
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《船载航行设备》
主要内容
2.1 绪论 2.2 ARPA的工作原理 2.3 ARPA的操作使用
第一章 船用雷达
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2.1 绪论
第一章 船用雷达
oceansky@
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课程性质
第一章 船用雷达
《船载航行设备》课程由航海雷达与ARPA、 航海仪器两部分组成，是海事管理专业必修的一 门专业课。根据专业培养目标的要求，本课程侧 重于了解目前在船舶上使用的航行设备的种类、 用途以及操作方法，能够初步掌握这些设备的基 本原理、使用方法以及维护与保养。本课程还结 合航海技术的发展趋势，介绍了一些近期的新型 航海仪器。
TCPA—Time to CPA:本船到CPA的时间 9
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相对运动显示人工标绘图
相对运动 方位线
VS 0°
第一章 船用雷达
VT
060°
VR
P
VS
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《船载航行设备》
第一章 船用雷达
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航运学院航海技术系
2005.08.30
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第一章 船用雷达
课程名称：《船载航行设备》
（Shipborne Navigational Equipments）
适用专业：海事管理 课程学时：50h 授课教师：刘成勇