第五章 雷达定位与导航
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《航海雷达与ARPA》
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三、雷达定位方法
1、单物标方位、距离定位； 2、两个或两个以上距离定位； 3、两个或两个以上方位定位； 4、三物标； 5、混合定位。
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❖ 测距：活标圈内沿与目标回波前沿相切，次 序为先正横，后首尾。
❖ 测方位：（点目标、突堤） 次序：先首尾后正横。 横摇时：测正横方向目标方位 纵摇时：测首尾方向目标方位。
《航海雷达与ARPA》
§5.3 雷达航标
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海图 序 航标 上符 电 号 种类 号表 源
示
图形
作用 距离
作用
原理
角状 反射 1器
(Refle
ction)
无 源
增强回 波及作 用距离
边长 3Nm →7N m
提高作 用距离 （或提 高回波 强度）
反射
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一般在进出港、狭水道航行、能见度低等 情况，方便、有效。
一、距离避险线法
❖ 选用避险方位标尺线（活标圈定出避险线距 离相对应 的一根平行方位标尺线）
❖ 使危险目标回波处在避险线外侧。
二、方位避险线法
❖ 先海图上确定危险方位，用方位尺置于该方 位上。
❖ 船位确实于方位避险线的安全一侧 三、注意事项（自学）
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2、物标辨认 根据海图等资料，研究海面及岸上各种物标特点， 应选择特征明显而不易混淆的物标（如孤岛、灯塔 等）。
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雷达定位与导航习题及答案
雷达定位与导航第一节物标的雷达图像2203. 船用导航雷达的显示器属于哪种显示器__________。
A．平面位置B．距离高度C．方位高度D．方位仰角2204。
船用导航雷达发射的电磁波属于哪个波段__________。
A．长波B．中波C．短波D．微波2205。
船用导航雷达可以测量船舶周围水面物标的__________。
A．方位、距离B．距离、高度C．距离、深度D．以上均可2206。
船用导航雷达显示的物标回波的大小与物标的__________有关。
A．总面积B．总体积C．迎向面垂直投影D．背面水平伸展的面积2207. 船用导航雷达发射的电磁波遇到物标后，可以__________。
A．穿过去B．较好的反射回来C．全部绕射过去D．以上均对2208. 本船雷达天线海面以上高为16米，小岛海面以上高为25米，在理论上该岛在距本船多远的距离内才能探测得到__________。
A．20米B．20海里C．20千米D．以上均不对2209。
本船雷达天线海面以上高度为16米，前方有半径为4海里的圆形小岛，四周平坦，中间为山峰,海面以上高度为25米。
当本船驶向小岛时，雷达荧光屏上首先出现的回波是小岛那个部分的回波__________。
A．离船最近处的岸线B．离船最远处的岸线C．山峰D．A、C一起出现2210. 本船雷达天线海面以上高度16米，前方有半径为2海里的圆形小岛，四周低,中间为山峰，海面以—上高度为49米门当本船离小岛4海里时，雷达荧光屏上该岛回波的内缘（离船最近处）对应于小岛的__________。
A．山峰B．离船最近的岸线C．山峰与岸线间的某处D．以上均不对2211。
对于一个点目标，造成其雷达回波横向扩展的因素是__________。
A．目标闪烁B．水平波束宽度C．CRT光点直径D．A+B+C2212. 远处小岛上有两个横向分布的陡峰，间距为1海里，海面以上高度均为36米,本船雷达天线海面以上高度为16米,本船离岛至少__________海里外时，小岛回波将分离成两个回波。
《雷达定位与导航》课件
利用相位控制天线阵列，通过接收信 号的相位差来确定方向角，精度较高 但技术复杂。
速度测量
多普勒频移法
利用多普勒效应原理，通过测量发射信号与接收信号的频率差来计算相对速度 ，适用于动态目标检测。
跟踪法
通过雷达系统对目标进行连续跟踪，根据目标位置的变化来计算速度，适用于 稳定跟踪场景。
04
导航雷达技术
特点
高灵敏度、低噪声、动态 范围大。
天线
功能
定向发射和接收电磁波。
类型
抛物面型、八木天线、缝隙天线等。
特点
方向性强、增益高、抗干扰能力强。
信号处理系统
功能
对接收到的信号进行加工处理 ，提取有用的信息。
组成
信号处理器、数据处理器等部 分。
技术
脉冲压缩技术、动目标检测技 术等。
特点
处理速度快、精度高、稳定性 好。
雷达定位与导航系统主要由雷达、数据处理设备和终端显示设备等组成。雷达是系统的核心，负责发 射和接收电磁波；数据处理设备负责对接收到的回波进行处理和计算，提取出目标的位置信息；终端 显示设备则将处理后的数据显示出来，供用户使用。
雷达定位与导航的原理
雷达定位与导航的基本原理是利用电磁波传播的特性。雷达发射的电磁波在传播过程中遇到目标后会被反射回来，反射回来 的电磁波会被雷达接收并处理。通过测量电磁波的传播时间、相位变化等信息，可以计算出目标相对于雷达的距离、方位和 高度等参数，从而确定目标的位置和运动轨迹。
总结词
利用陀螺仪和加速度计等惯性传感器来测量物体运动过程中的加速度和角速度，并通过 积分运算来推算物体位置和姿态的方法。
详细描述
惯性导航是一种自主的导航方式，它不依赖于外部信息源，而是通过测量自身的运动状 态来推算位置和姿态。惯性导航系统通常由陀螺仪和加速度计等传感器组成，可以提供 高精度的角速度和加速度信息，并通过积分运算得到位置和姿态信息。这种导航方式常
《雷达定位与导航》课件
3 方位测量
雷达利用天线的旋转或 相控阵技术来确定目标 的方位角。
雷达定位的应用领域
军事
雷达在军事领域中用于目标探测、目标跟踪 和导弹制导等方面。
航空
雷达在航空领域中用于飞行管制、地面导航 和防撞系统等。
气象
雷达可以检测大气中的降水、雷暴等天气现 象，用于气象预报和监测。
海洋
雷达可用于海洋中的船舶定位、海上目标探 测和导航等。
雷达导航的应用领域
航天
雷达导航在航天领域中用于卫星定位和航天 器导航。
航空
雷达导航在航空领域中用于飞行导航和空中 交通管制。
航海
雷达导航在航海领域中用于船舶定位和海上 导航。
陆地
雷达导航在陆地领域中用于车辆导航和位置 服务等。
雷达导航系统的组成
1 定位器件
包括雷达天线、传感器 和接系统通过卫星和地面设备共同工作，实现全球范围的导航和定位功 能。
卫星导航系统的发展历程
1
GPS系统
美国开发的全球定位系统，成为卫星
GLONASS系统
2
导航的先驱。
俄罗斯开发的全球卫星导航系统。
3
北斗系统
中国开发的全球卫星导航系统。
雷达信号处理器
用于对雷达信号进行处理和分 析的装置。
雷达信号处理技术概述
雷达信号处理技术包括目标检测、滤波、参数估计和图像重建等方面，旨在 提取目标信息并实现目标定位与跟踪。
雷达信号处理的主要方法
1
雷达脉冲压缩
通过信号处理方法，压缩脉冲雷达接收信号，提高距离和速度分辨率。
2
自适应波束形成
根据环境和目标情况，实时调整雷达天线的发射和接收模式，实现波束的优化。
雷达定位的分类
《雷达定位与导航》课件
干涉仪测姿技术
总结词
利用多个天线接收信号的相位差来测量目标的位置和姿态变化。
详细描述
干涉仪测姿技术通过比较不同天线接收到的信号相位差，可以精确测量目标的位置和姿态变化。这种 技术具有高精度和动态响应快的优点，常用于精确制导武器和无人机的导航定位。
基于信号特征的识别技术
总结词
利用不同物体对雷达信号的反射特性来 识别目标类型和姿态。
导航
确定和引导飞行器、船舶、车辆等运 动体的方向和位置，以及提供位置、 航行、气象等信息服务的技术。
雷达定位与导航的应用领域
军事应用
雷达定位与导航技术在军事领域有广泛的应用，如导弹制导、战场侦察、目标 跟踪等。
民用应用
雷达定位与导航技术在民用领域也有广泛应用，如航空导航、航海导航、车辆 自主导航等。
详细描述
多模态融合的导航定位技术将结合多种传感器和导航 系统的数据，如GPS、北斗、惯导、轮速传感器等， 实现多源数据的融合和互补，提高导航定位的精度和 可靠性。这种技术将有助于解决复杂环境下的导航定 位难题，满足各种应用场景的需求。
基于人工智能的雷达数据处理技术
总结词
基于人工智能的雷达数据处理技术将利用机器学习和深 度学习算法，提高雷达数据处理的速度和准确性。
VS
详细描述
基于信号特征的识别技术通过分析雷达回 波的频率、幅度和散射特性等信息，可以 识别出目标类型、距离、速度和姿态等参 数。这种技术具有高分辨率和抗干扰能力 强的优点，常用于复杂环境下的目标识别 和跟踪。
05 雷达定位与导航的应用案 例
无人机航迹规划与控制
无人机航迹规划
根据任务需求，规划无人机的飞行路径，确 保无人机能够高效、安全地完成任务。
第五章雷达定位与导航
• 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。
• 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。
• θH=57゜、3（d*2R/D*RT）
• 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。
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。
•
• 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。
• 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。
• 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。
雷达原理教学课件—第五章 雷达作用距离
① 虚警概率（门限）一定时，信噪比越大，发 现概率越大。信噪比对发现概率的影响较大。
② 虚警率越低，则门限电平越高。
第五章 雷达作用距离
雷达系统中采用的是CFAR检测器（ 恒虚警检测器） 检测概率和虚警概率(采样)的直观 理解(A/D变换后回波的离散采样)
作业
第五章 雷达作用距离
的噪声是宽带高斯噪声, 其概率密度函数由下
式给出:
p(v)
1
2
exp(
v2
2 2
)
高斯噪声通过窄带中频滤波器(其带宽远小于
其中心频率)后加到包络检波器, 根据随机噪声
的数学分析可知, 包络检波器输出端噪声电压
振幅的概率密度函数(瑞利分布)为
p(r)
r
2
exp(
r2
2 2
)
r0
第五章 雷达作用距离
1、雷达带宽B=50kHz,平均虚警时间为10分钟，则该 雷达的虚警概率是多少？虚警总数又是多少？
解：
雷达的虚警概率为： Pfa
1
BIF Tfa
1 50 103 10 60
3.33 108
雷达的虚警总数为： nf
1
Pfa
3 107
第五章 雷达作用距离
★ 脉冲积累NS o对min ＝D检o 测性能的改善
虚警 真实目标A、B、C
第五章 雷达作用距离
当按图中所设的门限电平2来进行检测判决时，此时会出现 虚警现象，即
除了目标A、B和C三个真实目标可以被检出外，在D和E 处的噪声电平因为超过门限值，因而也被误认为是目标信号
检测判决准则
第五章 雷达作用距离
雷达系统中主要使用检测概率和虚警概率 这两个物理量。
第五章雷达定位
2.测真方位;
3.确定安全方位;
4.保持船舶航行在方位避险线安全的一侧。
Range 12 nm
§5.4 雷达航标
5.4.1 角反射器
在一个很宽的角度范围内，电磁波入射进入 角内的能量将以完全相反的方向反射出来。从而 增大发现这些航标的距离。
角反射器通常用于：
1. 浮标/木制渔船（2－6 n mile） 2. 救生艇（3－7n mile）
• 选择包含目标的小量程。 • 确定扫描中心是否在荧光屏中心。 • 先测前后目标，后测左右目标。 • 选择突出点.点物标，直角边缘。 • 经常检查显示效果. • 海况较差时, 防止测偶点方向的方位（倾斜摇摆误差）.
§5.2 雷达定位
5.2.1 目标选择
回波应稳定，明亮清晰，在海图上容易查找。 近距离可靠目标。 多目标定位。
第五章 雷达定位
利用雷达测得的物标距离和方位，进行海图作业，求得本船 船位的过程
两物标距离定位
§5.1 距离方位测量
5.1.1 测距
• 选择饱含目标的小量程. • 用距标圈内切目标前沿. • 先测左右目标，后测前后目标. • 经常检查距标圈以保证测量准确. • 避免测量目标后沿.
5.1.2 测方位
5.2.2 定位精度
1. 3 距离定位. 3. 2 距离. 5.单物标距离+方位. 7. 2方位.
2. 2 距离 +1 方位. 4. 2 方位+1距离. 6. 3方位.
对航海雷达:
测距定位优于测方位定位. 近距离物标定位优于远距离物标定位. 3 线定位优于 2 线定位. 定位线交角: 2－90°,3－120°. 尽量选择孤立的目标.
缺点：无编码识别，易混淆。
5.4.2 方位信标 （Ramark）
船用雷达与定位与导航
雷达导航系统
探测障碍物
利用雷达发射的电磁波探测周围 障碍物，提供实时、准确的距离
和方位信息。
气象监测
雷达系统可以监测海洋气象信息， 如风向、风速、海浪等，为航行提 供参考。
自动避障
通过雷达探测周围障碍物，自动调 整航向和航速，避免碰撞事故。
惯性导航系统
船用雷达的应用场景
船用雷达广泛应用于船舶导航、避碰、气象观测和海洋调查等领域。在船舶导航中，雷达可以帮助船员探测周围的目标，避 免碰撞事故的发生。
在避碰中，雷达可以实时监测周围船舶的动态，为船舶提供安全航行的信息。在气象观测中，雷达可以探测降雨、风向和风 速等信息，为航行提供气象保障。在海洋调查中，雷达可以用于探测海底地形、水深和流速等信息，为海洋科学研究提供数 据支持。
标准化和互操作性
为了促进集成系统的广泛应用和发展，需要制定统一的标准和规范， 提高不同设备和系统之间的互操作性和兼容性。
05 安全与法规考虑
安全与法规考虑 国际海上避碰规则
雷达设备的合规性
船用雷达设备必须符合国际电工委员会（IEC）和国际海事组织（IMO）的相关标准和规定，以确保其性 能、安全性和可靠性。在使用船用雷达设备时，应确保其符合相关法规和标准的要求，并定期进行维护和 校准。
船用雷达与定位与导航
目录
• 船用雷达系统 • 定位系统 • 导航系统 • 船用雷达与定位与导航的集成应用 • 安全与法规考虑
01 船用雷达系统
船用雷达工作原理
船用雷达通过发射电磁波并接收反射 回来的信号来探测目标，根据目标距 离、方位和高度等信息，形成雷达图 像。
雷达波在传播过程中会受到气象、海 浪等因素的干扰，因此需要对接收到 的信号进行滤波、放大和去噪等处理 ，以提高探测精度。
航海技术毕业论文——雷达定位与导航研究
航海技术毕业论文——雷达定位与导航研究0 航用雷达定位及导航的研究【摘要】雷达作为一无线电的导航和定位系统，经过了接近一个世纪的发展，在现代的人类社会中得到了广泛的应用。
航海雷达作为一种重要的船舶导航设备，随着科学技术的发展，其功能不断完善。
它与计算机技术相结合，具有自动处理信息的功能，可以自动、迅速准确地完成测量、显示、控制，在保障船舶航行安全，加快营运周期，减轻航海人员的劳动强度发挥越来越大的作用，是船舶必备的主要导航设备。
本文通过航海实际观测、记录使用不同的雷达定位方法进行定位的数据，分析其精度状况及影响精度的因素；论述提高定位精度方法的可能性。
通过此研究工作，分析雷达的定位与导航应用、各种定位方法及影响精度的诸因素，为正确使用雷达提供参考。
【关键词】雷达；定位；距离；方位；精度The Analysis on Various Positioning Precision of Radar［Abstract］Radar of the ship as an important navigational aids, and its function from the initial target identification to target the development of modern radar is not only a superior expansion of people's senses of sensors, which are related to computers, automatic control technology, etc. with automatic processing of information, automatically, quickly and accurately complete the measurement, display, control, to some extent, substitute for human thinking and work, in the national economy, scientific research to play an increasing role. The role of marine radar is to protect the safety of navigation of ships, speed up the operating cycle, reduce the labor intensity of mariners, the ship must have the primary navigation equipment. Through observation, the radar records of the use of different methods of positioning data to analyze the accuracy of the situation and the factors that affect the accuracy; discussed ways to improvepositioning accuracy. The purpose of this study is to better understand the various positioning methods and radar positioning accuracy of the impact of various factors, to master the use of various positioning methods and measures to improve its accuracy.[Key words]Radar；Positioning ；Distance；Azimuth；Precision0引言 (1)1 雷达的组成及基本原理 (1)1.1 雷达基本组成及各部分作用 (1)1.2. 雷达测距测向原理 (3)1.3 航海雷达发展的方向 (4)2 雷达使用与航行安全 (4)2.1 船用雷达的使用常识 (4)2.2 船用雷达物标识别及其局限性 (7)3 船用雷达定位 (8)3.1 雷达回波识别与方位、距离的测定 (8)3.1.1 雷达回波识别辨认 (9)3.1.2 物标方位测定 (9)3.1.3 用雷达观测物标的距离 (10)3.2 方位定位 (10)3.2.1 两方位定位 (10)3.2.2 三方位定位 (11)3.2.3 雷达方位误差的调整方法 (11)3.3 距离定位 (11)3.3.1 定位方法 (12)3.3.2 距离定位船位误差 (12)3.3.3 提高物标距离定位精度方法 (12)3.4 方位距离定位 (12)4 雷达在船舶导航中的应用 (13)4.1 雷达导航方法 (13)4.11 距离避险线法 (13)4.12 雷达方位避险法 (14)4．13 雷达连续定位法 ........................... 错误！未定义书签。
最新05导航雷达第五章雷达观测解析PPT课件
影响雷达测方位精度的误差因素也可分为系统误差、 随机误差以及观测者的操作误差等三类。 1．系统误差 波束宽度误 像素误差 艏线误差 罗经指示误差 统一公共基准点误差 方位同步误差及天线主瓣偏离 角与波束不对称误差等。
2．随机误差 船舶运动和气象海况的影响，引起回波闪烁，从而影
响雷达的方位精度。 在船舶横摇时，测方位误差在船舶艏艉方向最大，正横
反之，目标尺寸的增加只是增加了回 波的大小，但回波的亮度并不增强，即 回波强度与目标宽度和高度无关。
【大面积的陆地回波、近距离大型船舶 和雨雪干扰杂波 】
图 5-2-1 辐射单元
二、典型目标观测特性
（一）陆地回波
陆地的回波基本是一 个整体，很难分辨细微的 山岭或建筑物。陆地回波 最有意义的是岸线 。
A.20米 B.19.8海里 C. 20千米 D.以上均不对
bab
4.本船雷达天线海面以上高度16米，前方有半径为2海 里的圆形小岛，四周低，中间为山峰，海面以上高 度为49米，当本船离小岛4海里时，雷达荧光屏上该 岛回波的内缘（离船最近处）对应于小岛的＿ 。
A.山峰
B.离船最近的岸线
C. 山峰与岸线间的某处 D.以上均不对
不平整的冰面在屏幕上较稳定，边界明显 。 最危险的是融化剩余的残碎冰山，水面以上不大，但水下 的体积巨大 。
（六）其他海上目标
1、跨海大桥：使通畅的水道看起来无法通行； 2、横跨水道的空中电缆 ：点目标 ； 3、低空飞行的飞机 ：快速跳跃的回波 。
三、雷达航标
从功能上分：导航雷达航标、搜救寻位雷达航标； 从工作原理上分：无源雷达航标、有源雷达航标。
高大陆地 小岛
波束宽度失真 脉冲宽度失真 河口完全看不见 雷达波束 雷达岸线 实际岸线
雷达定位与导航
雷达定位与导航1．正确选择定位物标的原则：1）：选清晰稳定，海图上精确标识的目标回波。
（如孤立小岛、岬角等。
避免选用平坦的岸线、山坡等回波有严重变形或位置难以在海图上确定）2）：选择近的物标：近距物标定位精度高，特别是测方位。
尽可能用测距定位，不用测方位定位，因为雷达测距精度高于测方位。
3）：三条位置立角≈120°二条位置线立角≈90°2．定位优劣次序：雷达测距精度高于测方位。
尽可能用测距定位，不用测方位定位。
所以有下列定位次序。
1）：三目标距离定位2）：二目标距离+一目标方位3）：二目标距离4）：二目标方位+一目标距离5）：一目标距离+方位6）：三目标方位7）：二目标方位。
雷达导航方法：连续短时间定位、距离避险线（又称雷达安全距离线）法、方位避险线（又称安全方位线）法三种。
一、距离避险线法使船舶在航行中离岸、或选定目标点（参考物标）保持一定距离，从而确保航行安全。
航行时必须使船舶始终保持在距离避险线的外侧。
1．适用范围：当各危险点与计划航线接近垂直时可用距离避险2．实际操作时，可用方位标尺线协助：将方位标尺指向航向，并用活动距标圈定出避险线距离相对应的一根平行方位标尺线(避险方位标尺线)，航行时随时保持使危险物标(上述各危险点)的回波处在上述避险方位标尺线的外侧即可。
二、方位避险线法当船舶的航向和岸线或多个危险物连线的方向近于平行时，为了安全地避离航线附近的危险物标，可用方位避险线来表明危险物标的所在方位。
航行中，应将物标回波始终放在方位避险线外侧，船首线始终放在方位避险线的安全一侧。
1．适用：当船舶的航向和岸线或多个危险物连线的方向近于平行时。
2．使用方法：使参考物标处于方位避险线（平行标尺）的外侧，以此来保障航向安全。
雷达定位与导航
（一）雷达定位 1、目标识别 1）便于识别的目标：岸线突出位置、孤立小岛、岩礁、
岬角、突堤、特征浮标、灯塔、灯桩等。 2）识别方法：根据回波特征、目标在海图上的轮廓特征、未 知物标和已知目标相对位置关系识别；还可根据Racon编码或 AIS AtoN报告信息识别。 2、目标选定（原则） 1）回波位置能够与海图精确对应、稳定、清晰、测量
采用北向上，导航时随时调 整船位，适时更换参考目标。
3）雷达导航注意事项（P446）
4、雷达定位精度：三物标距离定位
两物标距离加一物标方位定位
两物标距离定位
两物标方位加一物标距离定位
位
三物标方位定位
两物标方位定位
Hale Waihona Puke 单物标距离方位定（二）雷达导航
1、平行线导航 在特殊水域（狭水道、岛礁区）利用导航代替雷达定位，保
持船舶航行在计划航线上。 1）应用环境 在水文地理复杂的狭窄航道； 沿岸有较好的雷达参考目标。 2）操作方法
精度高的目标； 2）尽量选择近距离、失真小、便于确认的目标； 3）多目标定位，位置线交角符合航海定位要求。
3、雷达定位方法 1）单目标方位距离定位：方便、快速、两条船位线垂直相交。 2）两个或三个目标距离定位：精度最高。注意：尽量缩短操作时 间，先测左右舷目标，后测首尾向目标，先难后易。 3）两个或三个目标方位定位：作图方便，但雷达测方位精度低， 较少用。 4）多目标方位、距离混合定位：两距离一方位、两方位一距离、 一目标方位距离和另一目标的距离或方位。
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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。
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：
• 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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ；
•
d—光点直径；
•
D——荧光屏直径。
• 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。
雷达导航原理
雷达导航原理
雷达导航是一种利用雷达技术进行导航的方法，它通过发送和
接收无线电波来探测目标的位置和运动状态。
雷达导航原理主要包
括发射、接收和信号处理三个基本部分。
首先，雷达导航的发射部分是指雷达系统发射无线电波的过程。
当雷达系统工作时，发射天线向目标发射一束无线电波，这些无线
电波会被目标反射回来，然后由接收天线接收。
发射天线和接收天
线可以是同一个天线，也可以是分开的两个天线。
接收部分是指雷达系统接收目标反射回来的无线电波的过程。
当目标反射回来的无线电波被接收天线接收后，会产生接收信号。
接收信号会包含目标的位置、速度等信息，这些信息可以帮助雷达
系统确定目标的位置和运动状态。
信号处理部分是指雷达系统对接收信号进行处理的过程。
接收
到的信号会经过放大、滤波、解调等处理，最终得到目标的位置和
速度等信息。
通过对接收信号的处理，雷达系统可以实现对目标的
跟踪和定位。
雷达导航原理的核心是利用无线电波来探测目标的位置和运动
状态。
通过发射、接收和信号处理这三个基本部分的协同作用，雷
达系统可以实现对目标的准确跟踪和定位。
雷达导航在航空、航海、军事等领域有着广泛的应用，它为人们提供了一种高效、准确的导
航手段。
总结一下，雷达导航原理包括发射、接收和信号处理三个基本
部分，通过这三个部分的协同作用，雷达系统可以实现对目标的跟
踪和定位。
雷达导航在各个领域都有着重要的应用，它为人们的生
活和工作提供了便利和安全保障。
希望通过本文的介绍，读者对雷
达导航原理有了更深入的了解。
雷达与导航考研专业课资料
雷达与导航考研专业课资料雷达与导航是考研专业课中的重要内容，它们是航空航天领域的核心技术之一。
本文将介绍雷达与导航的基本概念、原理以及在航空航天领域中的应用。
一、雷达的概念与原理雷达（Radar）是利用电磁波的回波来探测和识别目标的一种无线电探测和测距设备。
雷达工作的基本原理是：通过发射电磁波，当它遇到目标时，部分能量将被目标反射回来，雷达接收到这些回波后进行分析，从而获得目标的位置、速度等信息。
雷达的工作过程可以简单分为三个步骤：发射、接收和信号处理。
首先，雷达发射电磁波，可以使用不同频率的波束来适应不同的应用需求。
然后，雷达接收目标所反射回来的回波信号。
最后，通过信号处理，雷达可以对回波信号进行分析，从而获取目标的信息。
二、雷达在航空领域的应用雷达在航空领域有着广泛的应用。
其中，最常见的就是飞机雷达和雷达高度表。
1. 飞机雷达飞机雷达是指安装在飞机上的雷达设备。
它主要用于飞行中的目标探测和避免碰撞。
通过飞机雷达，飞行员可以更加准确地掌握周围环境的情况，从而做出更加合理的飞行决策。
2. 雷达高度表雷达高度表是用于测量飞机在空中的高度的设备。
它通过发射雷达波束，测量从雷达到地面的距离，从而计算得到飞机的高度。
这对于飞行员来说非常重要，可以确保飞机在飞行过程中保持合适的高度。
三、导航的概念与原理导航是指通过各种手段和设备找到航行目标位置并确定航向、航速以及飞行路径的过程。
导航的基本原理是通过测量和计算，包括测量航行目标与参考点之间的距离、角度等信息，以确定目标的位置和路径。
导航的方式多种多样，包括星历导航、惯性导航、无线电导航等。
其中，惯性导航在航空领域应用最为广泛。
四、导航在航空领域的应用导航在航空领域起着至关重要的作用。
它不仅可以帮助飞行员准确地确定飞机的位置，还可以指导飞机按指定的航线进行飞行。
1. 星历导航星历导航是通过测量和计算天体位置来确定目标位置的一种导航方式。
通过观测星体的位置和轨迹，飞行员可以借助星历表等工具来确定目标的位置和方向。
2019年-第五章雷达定位与导航-PPT精选文档
(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：
• 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
• 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。
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。
•
• 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。
• DR=2.23√h • h-天线在海面上的高度，单位为m。
• Dmax=2.23(√h1+√h2)
• 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。
航海学第五章雷达定位课件
雷达定位与导航
3．雷达方位、距离定位 应修正由于水平波束宽度引起的测方位的 误差：
对于点状小物标，可测定回波影像中心的方 位。 测定狭长物标一侧的方位或利用海角测方位 时，则应修正1．距离位置线导航 ▪ 保证船舶航行在计划航线上 ▪ 距离位置线避险 2．方位位置线导航 ▪ 保持在计划航线上航行 ▪ 方位位置线避险
条或三条距离位置线的交点，就是两物标和 三物标距离定位。 雷达测距离时
应选择回波好、距离近、位置线交角好、 点状、孤立小岛、或突出岬角应量取回波内 缘即近边距离
雷达定位与导航
影响雷达测距精度的因素： 测量点误差 距标误差 调整误差 天线与驾驶台之间有一段距离
雷达定位与导航
精度比较：
距离定位较方位定位精确；近距离较远距离 精确；与测量方法、速度及作图方法、熟练 程度有关 。 1、三物标距离定位 2、两物标距离加一物标方位定位 3、两物标距离定位 4、两物标方位加以物标距离定位 5、单物标方位距离定位 6、三物标方位定位 7、两物标方位定位
水平波束宽度的影响 测量岬角方位则会引起向海方向1／2个水
平波束宽度的误差
雷 达 水 平 波 束 宽 度
雷达定位与导航
➢ 偏心误差 扫描中心与荧光屏中心不重合，使用机械 方位标尺测量方位，则会产生偏心误差
➢ 同步误差 当扫描线和天线不同步时，将产生方位误 差，其数值随方位而变
雷达定位与导航
➢ 视差 方位标尺与荧光屏之间具有一定距离
峭的海岸等显著物标
雷达定位与导航
避免选用 平坦的海滩和内陆的物标(包括内陆的灯塔、 山峰等)
因为这些物标的回波测量点难以在海图上确 定
雷达定位与导航
②选择离船近些的物标 ③选择物标时还须考虑位置线的交角。
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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。
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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。
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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(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：
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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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。
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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(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。
精 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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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。