第五章 雷达定位与导航
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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。
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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。
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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。
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。
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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。
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。
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。
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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
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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：
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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)
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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。
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。
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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。
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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
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(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。
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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。
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。
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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。
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(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）
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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。
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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。
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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。
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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。
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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。
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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。
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。
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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。
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。
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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。
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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
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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：
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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)
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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。
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。
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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。
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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
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(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。
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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。
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。
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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。
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(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）
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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。
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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。
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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。
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