雷达 第一节 最大探测距离及其影响因素
第三章使用性能及其影响因素1--大连海事大学选修课-雷达与雷达模拟器讲解
§3.1 最大探测距离及其影响因素
• 考虑地球曲率，天线和目标的高度及大气的折射影 响，雷达所能观测的最大距离
R 2.23
h1
h1 h2
几何地平 1.93
光学地平 2.07 雷达地平 2.23
天线雷达地平
目标雷达地平
h2 雷达地平和最大探测距离
受大气因素的影响较大
§3.3最小作用距离及其影响因素
rmin1
…………
qv
Half power line
Zero power line
rmin2
target range affected by VBW
二、影响因素
1、技术指标： 2、天线高度： 3、目标反射特性：
三、性能标准要求
天线高15 m，对于5 000总吨的船舶、10 m长的小船 及有效散射面积10 m2的导航浮筒，不动除量程外的 任何控钮开关，应在50米到1 n mile清楚显示。
• 1）工作波长： – ①长：最大作用距离远；雨雪、海浪杂波干扰小。 – ②短：距离分辨力高；测距精度高；（天线尺寸一定， 水平波束宽度小）方位分辨力、测方位精度高。 • 2）峰值功率Pt：功率大，最大作用距离远，杂波干扰强。 • 3）脉冲宽度： – ①窄：最小作用距离近；距离分辨力、测距精度高； 杂波干扰小。 – ②宽：最大作用距离远。
技术指标的影响：
• 4）天线增益GA：越大对最大作用距离越有利。 • 5）天线水平波束宽度：越小，测方位精度、方位分 辨力越高；最大作用距离增加；雨雪海浪杂波干扰小。 • 6）天线垂直波束宽度： – ①小：最大作用距离远；雨雪海浪杂波干扰小。 – ②大：最小作用距离近。 • 7）脉冲重复频率F：高，增加最大作用距离，但受显 示器最大量程限制。 • 8）最小可辩功率Prmin：小，最大作用距离远；杂波 干扰大。 • 9）噪声系数N：越小，最大作用距离越远。
船用雷达的使用性能及其影响因素
船用雷达的使用性能及其影响因素
《航海雷达与ARPA》
Ch3 性能指标
§3.4 距离分辨力及其影响因素
1、什么叫距离分辨力（△rmin）？
——表示雷达分辨同方位的两个相邻点物标的能力
要求：△rmin越小越好 2、△rmin大小
△rmin=（τ+ 1 / △f ）·C/2 + 2RD·d / D
[τ：脉冲宽度 ; RD：所在量程; △f ：接收机通频带； d： 光点直径； D：屏幕直径]
应选量程，使要测量回波位于1/2～2/3量程区域为宜
∵光点角尺寸较小，这里也说明QH↓越好。
• 另外说明：中心点测方位误差较小（角度扩大不影响）
2
船用雷达的使用性能及其影响因素
《航海雷达与ARPA》
Ch3 性能指标
§3.3 最小作用距离及其影响因素
1、什么是最小作用距离（rmin）？
——能在荧光屏上显示并测定物标的最近距离。 • 表示雷达探测近物标的能力。在此内区域——称为雷达
盲区
• 要求：rmin 越小越好
2、物标处在天线波束照射内情况
Ch3 船用雷达的使用性能及其影响因素
• 重点:航海雷达的使用性能及影响因素;航海 雷达的主要技术指标;影响雷达回波观测的 因素.
• 难点:航海雷达使用性能与技术指标的关系; 假回波的特点及识别.
船用雷达的使用性能及其影响因素
《航海雷达与ARPA》
Ch3 性能指标
Ch3 船用雷达的使用性能及其影响因素
2H 1 H 2 rmax
）
sin：0～1变化
∴ 0 ≤ r′max ≤ 2 rmax
船用雷达的使用指标
船用雷达的使用性能及其影响因素
雷达观测性能与观测技术
• （二）最大探测距离及其影响因素
1、目标雷达探测地平
• 在标准大气折射条件下的雷达地平距离DR可用下式表示：
•
•
（n mile）
• 如果考虑到物标高度，在标
准大气条件下，则船用雷达的 最大探测距离Rmax。应为：
•
（n mile）
• 式中：H1——雷达天线（高出水面）的高度(m)；
H2——物标（高出水面）的高度(m)。
• 在实际使用中，遇到的环境条件不可能都符合标准大气
条件，从而使得雷达波在传播过程中发生异常折射情况。
• 1.次折射（又称欠折射或负折射） • 2.超折射（又称过折射）
2、目标雷达最大作用距离 指在自由空间中，雷达能够探测到目标的最远距离。
注：由上式可以看出，雷达发射功率越强，天线的增益越高，波长越 长，接收门限功率越小，目标RCS越大，目标的发现距离就越远。
2、安装最小观测距离 当雷达安装在特定的船舶上时，由于垂直波
束不能覆盖的区域而产生的雷达盲区，称为安 装最小观测距离Rmin2。
观测最小距离范围：hA cotθV ＜Rmin2 ＜hAcot(θV/2)
注：确定范围后，通过观测实际目标来确定安装最小观测距离。
3、结论和IMO性能标准
目标的雷达最小探测距离，即雷达的近距，雷达最小探测 距离取决于最小观测距离。
1、理论最小探测距离
Rmin= C/2（τ+τ'）
式中：C= 3×108 m/s(电波传播速度)； τ——发射脉冲宽度(µs)；
τ'——收发开关实际恢复时间（约0.1µs～0.3µs） 现代雷达的理论最小距离通常在30m之内。 结论：τ越窄，τ'越短（为此，旧收发开关管应及时更新），则 雷达最小作用距离越小，雷达探测近距离物标的能力越好。
《雷达基础知识》专题一：距离
《雷达基础知识》专题一：距离雷达系统的基本功能是可以探测目标并测量相关参数，包括目标的距离、速度和角度等。
下图显示了雷达系统的基本处理过程，包括发射机、天线、接收机、显示器等部分。
雷达系统的处理过程雷达发射机产生信号，放大后通过天线以电磁波的形式辐射出去，遇到物体反射的回波被天线接收，雷达想要探测的物体称为“目标”，而将其他物体的回波称为“杂波”。
天线接收到的信号经过放大并进行信号处理，获得目标信息后由屏幕显示出目标的距离、速度和方向等多维度的信息。
距离的探测由于电磁波的速度恒定为c=3*10^8m/s，那么若能测量出接收目标回波时刻相对于发射时刻的时间差t，那么就可以通过R=ct/2来计算目标距离。
脉冲宽度与最小探测距离对于单站脉冲体制的雷达，由于在发射信号时并不接收目标回波，因此存在一定测距的盲区，也就是雷达有最小探测距离。
距离盲区与发射的脉冲宽度相关，对于脉冲宽度1us对应150m 的距离盲区，对于稍大脉宽的信号将有太大的距离盲区，例如100us 的脉宽就有15km距离盲区。
当然，采用收发分置或者连续波雷达将会解决距离盲区的问题，但会带来例如隔离等其他问题。
PRF与最大不模糊距离脉冲重复频率(PRF)是脉冲重复间隔(PRT)的倒数，PRT=1/PRF。
它将直接影响最大不模糊距离，也就是目标的回波在当前PRF即可返回。
如果目标的雷达回波信号在下一个或下几个脉冲回波中才回来，那么就存在距离模糊。
我们可以通过参差PRF来解决，根据回波在不同PRF脉冲中位置的不稳定性来解模糊。
点此查看：解距离模糊的方法当然，对于相控阵雷达，通过灵活的波束指向控制以不接收先前脉冲的回波也可以解决距离模糊的问题。
占空比如上图，占空比是脉冲宽度与脉冲重复间隔(周期)的比值，等于脉冲发射的平均功率与脉冲峰值功率的比值。
从雷达方程可以看出雷达最大的探测距离是与发射机的输出功率直接相关的，最大发射功率通常是受限的，但是可以通过提高占空比来增加平均功率，从而增加探测距离。
雷达(幻灯片)(04)
一、影响因素（P79） 1 方位同步系统误差
第七节 测方位精度及其影响因素 (Bearing Accuracy)
边沿 扫描方向
扫描起点 (本船) O
真实距离 测量距离
岛 A
(c) 雷达图像
扫描线 C
CRT边缘
二、海面镜面反射(Sea Mirror Reflecton)的影响（P73）
r’max=2rmaxsin[（2πH1H2）/（rmaxλ）] 1）垂直波束分裂，低空目标时隐时现
2）r’max有时为零，有时为2rmax 3）最低波瓣离开海面，仰角θ=λ/（4H1） `
二、标准
利用固定距标圈和活动距标圈测量物标距离，
误差不能超过所用量程最大距离的1.5%或者70米 中较大的一个值。实际的测距误差还与干扰杂波 的强度、海况及使用者的技术有关。
三、操作注意（P79）： 1）调节好控钮 2）选好合适量程 3）核实测距装置精度 4）选择合适切点 5）选择合适顺序 6）选用宽的Δf、窄的τ 7）选择合适的目标
第八节 显示方式 一．相对运动（P.48）
1.H.U. RM(Head Up
Unstabilised Relative Motion) 1)图像特点: ①船首线指固定方位盘0度,测 得的方位是相对方位。
②本船前进时，扫描中心不动 ，物标作相对于本船的运动， 固定物标作与本船相等的速度 、相反的航向的运动。
t (Minimum Range)
r 1、定义（P75）：雷达清晰显示回波τ 的最近距离
2、影响它的因素 rmin1=c（τ+tr）/2
rmin2=hActgφ/2≈hActgkθv 弱回波时可为hActg（θv/2） 3、标准：
R
min1
第章雷达目标距离的测量
图6.4 大气层中电波的折射
3. 测读方法误差
测距所用具体方法不同, 其测距误差亦有差别。 早期的脉 冲雷达直接从显示器上测量目标距离, 这时显示器荧光屏亮点 的直径大小、所用机械或电刻度的精度、人工测读时的惯性等 都将引起测距误差。当采用电子自动测距的方法时, 如果测读 回波脉冲中心, 则图6.3中回波中心的估计误差(正比于脉宽τ而 反比于信噪比)以及计数器的量化误差等均将造成测距误差。
式中，τ为距离分辨单元所对应的时宽。 当脉冲重复频率选定(即m1m2m3值已定), 即可按式(6.1.9a)
～(6.1.9c)求得C1、C2、C3的数值。只要实际测距时分别测到A1 、 A2、A3的值, 就可按式(6.1.8)算出目标真实距离。
2. “舍脉冲”
当发射高重复频率的脉冲信号而产生测距模糊时, 可采用“ 舍脉冲”法来判断m值。所谓“舍脉冲”, 就是每在发射M个脉冲 中舍弃一个, 作为发射脉冲串的附加标志。如图6.6(b)所示, 发 射脉冲从A1到AM, 其中A2不发射。与发射脉冲相对应, 接收到的 回波脉冲串同样是每M个回波脉冲中缺少一个。只要从A2以后, 逐个累计发射脉冲数, 直到某一发射脉冲(在图中是AM-2)后没有 回波脉冲(如图中缺B2)时停止计数, 则累计的数值就是回波跨越 的重复周期数m。
(6.1.6)
雷达的最大单值测距范围由其脉冲重复周期Tr决定。为保证单 值测距, 通常应选取
Rmxa为被测目标的最大作用距离。 有时雷达重复频率的选择不能满足单值测距的要求, 例如在脉冲 多卜勒雷达或远程雷达, 这时目标回波对应的距离R为
雷达第一节最大探测距离及其影响因素
• 超折射经常发生在热带及非常炎热的大 陆附近，如红海、亚丁湾等海域。在平 静的天气里，炎热的大陆上空温暖而干 燥的空气团压向冷而潮湿的海面，即出 现“上热下冷”和“上干下湿”的情况 时，经常会发生这种超折射现象。
3．大气波导现象
• 当超折射现象特别严重时，会形成大气波导状传播，即雷达波被 大气折射向海面，再由海面反射至大气，再由大气折射向海面， 如此往复，犹如在波导中传播一样，故又称之为“表面波导”现 象，在这种情况下。雷达的探测距离将大大增加，在雷达屏上产 生二次扫描假回波。
超折射经常发生在热带及非常炎热的大陆附近，如红海、亚丁湾等海域。
在海平面上的温度为15℃，高度每升高305m，即降低2 ℃ ； 相对湿度为60％（不随高度变化）。 此时，雷达波束向下弯曲而会传播到更远的地方，雷达的探测距离较之正常折射时要远。红海、亚丁湾等海域。
• 1.在海平面上大气压力为1013hpa，高度 当超折射现象特别严重时，会形成大气波导状传播，即雷达波被大气折射向海面，再由海面反射至大气，再由大气折射向海面，如此
往复，犹如在波导中传播一样，故又称之为“表面波导”现象，在这种情况下。
每升高305m，即降低36hpa； 在标准大气折射条件下,船用雷达的“最大探测距离Rmax
雷达波通过大气时也要产生折射，在标准大气折射条件下能辐射到的地平范围，比上述二者都要大些，即雷达地平
雷达波通过大气时也要产生折射，在标准大气折射条件下能辐射到的地平范围，比上述二者都要大些，即雷达地平
雷达波通过大气时也要产生折射，在标准大气折射条件下能辐射到的地平范围，比上述二者都要大些，即雷达地平
2．超折射(又称过折射)
• 3.相对湿度为60％（不随高度变化）。 在标准大气折射条件下,船用雷达的“最大探测距离Rmax
2014第5章雷达作用距离
1
S Simin FkT0 Bn o N o min
Rmax
2 2 PG 2 2 4 4 PG t t 3 3 (4 ) Si min (4 ) kT0 Bn Fn ( S N )o min
1
5
灵敏度
，
即，在远场条件（平面波照射的条件）下，目标处每 单位入射功率密度在接收机处的单位立体角内产生的 反射功率乘以4π。 导电良好、各向同性的金属球，其σ为几何投影面积。 外形复杂的实际目标，不同照射方向有不同的σ值。
解： Pr
(4 )3 R0 2
2 2 PG t
4
2 2 PG t t (4 )3 R04
11
恒虚警
虚警概率一定时，发现概率Pd才随信噪比的增加 而增加，因此检测系统要求虚警保持一个恒定的 值；但随着噪声电压的变化，其包络振幅的概率 密度可能会发生变化，导致一定门限值的虚警概 率Pfa发生变化，从而使得在给定信噪比下得不到 所需的发现概率。所以，噪声电平变化时，系统 门限电平应相应变化以获得恒虚警。
2 2
1 4
1 4
E S S S r N N 0 Bn N 0 N 0
检测因子
噪声功率谱密度
E S r N o min N 0 o min
Rmax
2 2 4 4 PG Pt A2 t 3 2 (4 ) kT0 Bn Fn D0 4 kT0 Bn Fn D0
1
1
E S D0 r N o min N 0 o min
检测目标信号所需的最小输出信噪比
能量形式的雷达方程
Et G Pt A Rmax 3 2 (4 ) kT0 Fn D0 4 kT0 Bn Fn D0
雷达的功率与探测距离关系
雷达的功率与探测距离关系雷达是一种利用电磁波进行探测和测量的技术装置。
它通过向目标物体发射一束电磁波并接收被目标反射回来的信号来判断目标的位置、速度等信息。
雷达的功率是指发射电磁波的能量大小，而探测距离则是雷达能够探测对象的最远距离。
雷达的功率与探测距离之间存在一定的关系，下面将从原理、功率对探测距离的影响和应用等方面来展开讨论。
首先，了解一下雷达的原理。
雷达利用电磁波在空间中传播的特性，以及电磁波在与物体相互作用时的反射、散射等现象来实现目标探测。
当雷达发射电磁波时，它会被目标物体部分吸收、散射或反射。
雷达接收到目标反射回来的信号后，通过对信号进行分析和处理，可以确定目标的位置、速度、形状等信息。
因此，雷达的功率越大，发射的电磁波就能够更好地穿透目标、被目标物体吸收、散射或反射并返回到雷达接收器。
其次，功率对雷达的探测距离有着直接的影响。
根据雷达的工作原理，可以得出一个简单的推断：功率越大，探测距离就越远。
这是因为功率的增大意味着发射电磁波的能量更大，能够在传播过程中保持较高的能量水平，从而使得电磁波能够更远地到达目标、被目标物体反射回来并被接收器接收到。
也就是说，当雷达的功率增大时，探测距离相应地也会增加。
这就解释了为什么在一些需要大范围监测目标的应用中，需要使用高功率雷达，以保证其能够覆盖更远的距离。
然而，功率并不是影响探测距离的唯一因素。
除了功率，还有其他一些因素也会对探测距离产生影响。
其中最重要的因素之一是信噪比。
信噪比是指接收到的信号与噪声的比值，它反映了雷达接收器对目标信号的敏感度。
当信噪比较低时，接收到的信号可能被噪声淹没，导致无法对目标进行准确的测量和判断。
因此，即使是功率较大的雷达，如果信噪比较低，也会限制其探测距离。
此外，雷达还受到波长、天线增益、目标物体特性等因素的影响。
波长是指电磁波的周期性变化的距离，它与频率之间有确定的关系。
波长越短，频率越高，电磁波的能量就会更集中，从而使得探测距离相对较远。
rdy多普勒雷达参数
rdy多普勒雷达参数RDY多普勒雷达参数多普勒雷达是一种利用多普勒效应来测量目标物体相对于雷达的运动状态的设备。
RDY多普勒雷达是一种常见的多普勒雷达系统，具有一系列的参数和特性，本文将对其参数进行详细介绍。
1. 雷达频率：雷达频率是指雷达发射的电磁波的频率。
RDY多普勒雷达通常工作在X波段或K波段，其频率范围一般为8-18 GHz。
选择合适的雷达频率可以提高雷达的探测距离和分辨率。
2. 发射功率：发射功率是雷达发射的电磁波的功率大小。
RDY多普勒雷达的发射功率通常为几十瓦到几百瓦不等。
较高的发射功率可以增强雷达的信号强度，提高目标探测的灵敏度和可靠性。
3. 接收灵敏度：接收灵敏度是雷达接收系统对目标回波信号的敏感程度。
RDY多普勒雷达的接收灵敏度通常在-100 dBm至-140 dBm之间。
较高的接收灵敏度可以提高雷达对弱目标的探测能力。
4. 雷达波束宽度：雷达波束宽度是指雷达发射的电磁波束的角度范围。
RDY多普勒雷达的波束宽度一般为2度至10度。
较小的波束宽度可以提高雷达的角度分辨率，减小误差。
5. 最大探测距离：最大探测距离是雷达能够探测到目标的最远距离。
RDY多普勒雷达的最大探测距离通常在几十公里到几百公里之间。
最大探测距离受到雷达工作频率、发射功率和接收灵敏度等因素的影响。
6. 最小可测速度：最小可测速度是雷达能够准确测量到目标运动速度的最小值。
RDY多普勒雷达的最小可测速度通常在0.1 m/s至1 m/s之间。
较小的最小可测速度可以提高雷达对低速目标的探测能力。
7. 最大测速范围：最大测速范围是雷达能够准确测量到目标运动速度的最大值。
RDY多普勒雷达的最大测速范围通常在几百米/秒到几千米/秒之间。
最大测速范围受到雷达工作频率和波束宽度等因素的影响。
8. 脉冲重复频率：脉冲重复频率是雷达发射脉冲的频率。
RDY多普勒雷达的脉冲重复频率通常在几千赫兹到几百千赫兹之间。
较高的脉冲重复频率可以提高雷达的测量精度和目标跟踪能力。
雷达 第二节 最大作用距离及其影响因素PPT课件
成正比。因此，增加发射功率，最大使用距 离增加并不显著，况且增加发射功率，付出 代价大，不可取。
• 2 ) rmax 与 Prmin 的 四 次 方 根 成 反 比 ， 减 小 Prmin (即提高接收机灵敏度)可增加rmax ，
但影响也不显著。
.
3
8
(2)球形物体
• 球体反射性能很差，只有正对圆心的才 返回；
(3)圆柱形物体
• 像烟囱、煤气罐、系船浮筒这类圆柱形 物标，则其水平方向的影响与球体相似， 垂直方向的影响则和平板一样；
(4)锥体
• 像灯塔、教堂尖顶及锥形浮标这类锥形 物标的反射性能很差，只有当射束于母 线垂直时，效果与圆柱相同。
.
• 3)从雷达方程中还可看出， rmax 与GA 和
λ的平方根成正比。
• 4)除了上述雷达技术参数外，显然雷达作用 距离还受到雷达极限探测距离的限制
.
4
2．物标反射性能的影响
• 物标反射雷达波性能的强弱显然会影响雷达的最大作用距 离。通常物标反射雷达波性能的强弱可用目标有效散射面 积来表示。目标有效散射面积的定义是：将物标看成各向 同性的等效散射体，它以相对于雷达波方向的截面积 ，
.
19
四、大气衰减的影响
• 大气衰减是指雷达波在大气层传播过程中受 到大气吸收或散射导致雷达波能量的衰减。这
在大气中有雾、云、雨和雪等含水量增大时更
为严重。
• 其特点是：
•
1．水蒸汽对3 cm雷达波的衰减比lO cm雷
达波大10倍多。
•
2．雨对雷达波的衰减随雨滴及密度的增
大而增加， 3 cm雷达波的衰减比对10 cm雷
雷达测距ppt课件
4.雷达测距的性能指标
1最大探测距离 2测距精度 3最小探测距离 4方位精度 5其他特殊情况
最大的探测距离
激光射束形状和扫描区域
探测领域随发射接收光面的沾污而劣化 垂 直 方 向 探 测 区 域
弯道的探测情况
5. 几种常见的雷达测距
5.1 毫米波雷达测距 5.2 激光雷达测距 5.3 超声波倒车雷达
全息传感器1
问题二
一般所说的雷达为一次雷达，通过目标的二次散射功率来发现 目标。二次散
射功率取决于目标接收到的功率和目标的雷达截面积。由于雷达截面积与目标的材质(导 电性能)、几何形状、尺寸、雷达波束的照射方向以及载波频率等诸多因素有关，不确定 性太大，要求雷达接收机有很大的动态范围。而且，二次散射功率向全空间辐射，返回 雷达接收天线的功率只占很小一部分，回波功率太弱会降低雷达作用距离。
米级，比微波雷达高近100倍，测角精度理论上比微波雷达高一义倍 以上。 遇到下雨或大雾等恶劣天气，穿透能力差，导致无法使用
激光雷达的组成如下图所示: 图3.2 激光雷达方框图
防追尾碰撞激光报警装置
该装置结构如图3.4所示。包括发光部、受光部、计 算车间距离的激光雷达、信号处理电路、显示装置、 车速传感器等构成。
1 误报率很高：由于路况十分复杂，而劣天气的影响，使得雷达对目标
的识 别十分困难 ，
解决此问题：需要采用多传感器间的信息融合技术，克服单一传感器
可靠性低，有效探测范围小等缺点
2 自身成本高， 生产雷达的主要材料GaAs和SiGe价格一直居高不下，
成为车用雷达推广应用的瓶颈由于自身成本的制约，仅装在少数高档轿车 上，随着汽车向安全 环保和节能的方向发展，车用雷达作为先进汽车安全 控制系统的关键组成部件之一，必须拥有广阔的市场前景。
雷达--------探测距离、分辨力、距离精度、方位精度、抗干扰力
雷达--------探测距离、分辨⼒、距离精度、⽅位精度、抗⼲扰⼒雷达的技术指标⼤致包括其探测距离、分辨⼒、距离精度、⽅位精度、抗⼲扰⼒等。
下⾯就详细介绍⼀下各项技术指标。
1、探测距离关于探测距离⾸先先从来了解⼀下雷达⽅程的简单⾏式。
（1）上式中右侧第⼀项表⽰的是增益为Gt的天线辐射功率为Pt在离雷达距离R处的功率密度。
右侧第⼆项的分⼦σ是⽬标截⾯积（平⽅⽶），是⽬标返回雷达⽅向的能量的度量；分母表⽰回波信号能量在返回向雷达的途径上随距离的发散程度（为⽬标截⾯积）。
这两项相乘得到的是每平⽅⽶上返回雷达的功率。
Ae称为有效孔径⾯积。
Pr为接收功率。
所以求得的雷达的最⼤作⽤距离应为接收功率Pr等于雷达最⼩可检测信号Smin时雷达的探测距离。
所以：（2）其中与发射增益Gt⼀样还有接收天线增益Gr。
⽽接收天线增益Gr与有效孔径⾯积Ae的关系为：（3）将3式代⼊2式中可得：（4）其中λ为雷达的信号波长。
上式中的Smin受噪声以及系统的限制。
可表⽰为：（5）其中k为玻尔兹曼常数，T0为噪声温度。
B为接收系统等效带宽。
Mn为识别系数。
Ls是系统损耗。
Nf为噪声系数。
2、分辨⼒包括距离分辨⼒和⽅位分辨⼒：距离分辨⼒：主要取决于码元宽度、码元宽度⼜取决于编码调制速率。
⽅位分辨⼒：与天线的⽅位波束宽度有关。
（对于⾮合成孔径雷达，⽅位分辨⼒仅取决于天线波束宽度。
当两个⽬标同时在波束内⽽且距离相等，雷达并不能判定⽬标数量，于是只能认为探测到⼀个⽬标。
天线孔径越⼤，这个指标越⾼，天线尺⼨越⼤）。
3、距离精度引起距离误差的误差源有热噪声、⽬标闪烁误差、码元前后沿抖动、距离标定误差、接收通道延迟变化、零点漂移等，其中主要是热噪声误差。
a）数据量化误差，由量化引起的误差为：R M--------最⼤探测距离，Q--------计算机字长。
b)脉冲抖动由信号发⽣器输出的定时同步脉冲抖动引起的测距误差c为光速，最⼤脉冲抖动量。
c)距离时钟量化fc为距离时钟频率。
雷达探测距离
雷达探测距离最大探测距离1．定义：最大探测距离Rmax是考虑地球曲率、天线高度、目标高度、电波折射时，雷达观测的最大距离。
最大作用距离rmax一、几种常见回波特性1．船舶回波范围：万吨船：10～16海里，救生艇：2海里2．浮标：增设角反射器，增强反射能力3．冰山：葫芦形冰山反射能力最差4．孤立小岛：定位好5．陡岸、岬角：定位导航用6．过江电缆：回波是一个点回波7．快速目标：回波是跳跃式回波（一串回波点，亮度较暗）8．平板形物体：光滑表面（如大建筑物的墙、礁石、冰山、沙滩及泥滩的斜面、没有植物覆盖的山坡等）：垂直入射波将全部返回，如入射角不是垂直方向，则反射波偏离雷达而去。
9．粗糙表面（如断裂成很多面的断崖峭壁、覆盖有树林灌木或鹅软石的斜丘等）：则不管入射角如何，仍有部分散射波返回雷达。
10．球形物体：反射性能很差，表面光滑者尤其如此。
11．圆柱形物体：如烟囱等，其水平方向的影响与球体相似，垂直方向与平板相似。
12．锥体：反射性能很差，只有雷达波与其母线垂直时，其反射性能才与圆柱形物体相似。
13．不同材料：导电性能好的材料其雷达波的反射系数也高。
l 最小作用距离rmin最小作用距离分为二种：rmin1、rmin2（要搞清楚两者与什么因素有关）rmin1与上图中所标注的因素有关。
rmin2与收发开关的恢复时间△t有关，还与脉冲宽度τ有关。
rmin1，rmin2取最小值为rmin，最小作用距离又称盲区。
观测法：雷达观测近距离内逐渐靠扰的小船，测出其亮点消失的距离即为盲区。
大气折射1.超折射2.次折射3.大气波导。
第三章使用性能及其影响因素1--大连海事大学选修课-雷达与雷达模拟器
目标反射特性的影响：
• 3）目标尺寸：面积大， 回波强。 – ①宽度： • a.小于水平波束宽 度，回波强度随宽 度成正比。 • b.大于水平波束宽 度，回波强度与各 段目标特性有关。 – ②高度：越高回波越 强，但要看坡度，高 山不一定有强回波。 – ③深度：雷达不能 “感觉”深度。
侧视图
俯视图
目标反射特性的影响：
• 4）目标材料：反射能力取决于基本电特 性。金属好，海水较好，木、冰差。 • 5）目标有效散射面积（雷达横截面积）： 表示对入射波的散射能力。大好。有效 散射面积与波长有关。
海面反射的影响
(1) 镜面 • 到达物标有直射波和海面反射波，两者互相作用造成雷达 波束在垂直方向上的分裂现象。回波将时隐时现。 • 最低波瓣仰角 q
技术指标的影响：
• 10）通频带宽度f0.707： – ①宽：距离分辨力、测距精度高；图象清晰。 – ②窄：最大作用距离远。 • 11）天线转速n： – ①高：图象完整；海浪干扰小；有利识别观测高速 目标。 – ②低：最大作用距离远。 • 12）天线极化类型： – ①水平极化：海浪干扰小，海面目标反射强。 – ②垂直极化：雨雪干扰小。 – ③圆极化：雨雪干扰很小；对称性目标回波减弱。
1. 正常辐射 2. 超折射 3. 次折射
次折射 正常辐射
超折射和次折射
超折射
§3.2 最大作用距离及其影响因素
在一定的电波传播条件下，雷达对某特定物标探 测的最大距离。表示雷达探测远距离目标的能力
影响因素 1、技术指标： 2、目标反射特性： 3、海面反射： 4、外界杂波干扰： 5、大气传播衰减：
§3.6测距精度及其影响因素
一、影响因素
1、同步误差 ：扫描开始与天线发射时刻不一致 2、固标和活标不准确： 3、扫描锯齿波的非线性：荧光屏上同样距离对应的时间不同 4、光点尺寸：越大越差 5、天线高度：越高越差 6、目标回波闪烁：
天气雷达的基本工作原理和参数
3、风场反演产品
风场反演产品：
多普勒雷达系统获取的径向速度分布数据，在某些假定的条件下通过反演可以 获取某高度平面上的平均风向风速(VAD)、二维水平风场、垂直剖面二维风场 及三维风场(VVP)等，除VAD技术比较成熟外，其余均在试验或试用阶段。
一个例子是：当一辆紧急 的火车（汽车）鸣着喇叭 以相当高的速度向着你驶 来时，声音的音调（频率） 由于波的压缩（较短波长） 而增加。当火车（汽车） 远离你而去时，这声音的 音调（频率）由于波的膨 胀（较长波长）而减低。
相干波:两束振幅、频率和相位完全相同的电磁波称为相干波。
相干发射：发射出振幅、频率和相位完全一样的脉冲波，所以各 个脉冲之间是相干的。
平面位置显示(PPI) 垂直最大回波强度显示 (CR) 等高平面位置显示(CAPPI) 距离高度显示(RHI)、 任意垂直剖面显示(VCS)
WSR-88D基本 数据产品
相对于风暴的
平均径向速度产 品图(SRM)
与基本速度产品类似，只不过减去了由风 暴
跟踪信息(STI)识别的所有风暴的平均运 动速度，
WSR-88D工作模式（Operational Mode）
两种工作模式，即降水模式和晴空模式。雷达的 工作模式决定了使用哪种VCP，而VCP又确定了 具体的扫描方式。
工作模式A：降水模式使用VCP11或VCP21，相 应的扫描方式分别为14/5 和9/6。
工作模式B：晴空模式使用VCP31或VCP32，两 者都使用扫描方式5/10。
全相干多普勒天气雷达：它的发射主控信号频率由稳定的晶体振 荡器产生，保证发射的高频相干。它的相干性能好，地物消除能 力强。
半相干（伪相干）多普勒天气雷达：它是通过对发生信号采样， 与本振混频以及锁相技术，以保证中频相干，达到测量频率变化， 它的发射部分采用同轴磁控管。它的相干性能差，消除地物的能 力较全相干多普勒天气雷达差。
雷达基本工作原理ppt课件
天线
回波 T/R
触发器
接收机
电源
船电
显示器
回波 船首线 方位
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3 雷达相关技术参数
1. 波长λ
S 波段 X 波段
10cm波长 2000~4000MHz 7.5~15cm 3050MHz
3cm波长 8000~12500MHz 2.4~3.75cm 9375MHz 。
天气好: X band; 天气坏(雨/雪) : S band
方位标志
固定距标圈 荧光屏边缘
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1.4 雷达的测距与测向原理
1. 雷达测距原理
Δt: 往返于天线与目标的时间,
C: 电 磁 波 在 空 间 传 播 速 度
3×108m/s。
R
=
1 C
×Δ
t
2
2. 雷达测向原理 借助于定向天线 － 扫描.
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2 雷达基本组成
微波传输线 发射脉冲
发射机
长脉冲 →窄范围的频谱 △f ↑→ 噪声↑→灵敏度↓→ 失真↓ △f ↓→ 噪声↓→ 灵敏度↑→ 失真↑ 兼顾: 远量程 △f ↓→ 灵敏度↑
近量程 △f ↑→ 灵敏度↓ 航海雷达 1～25 MHz
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3 雷达相关技术参数
8.天线增益
定向天线最大辐射方向的功率与点状天线各向均匀辐射的平均功率之比。
目标
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雷达目标
雷达所能发现的所有目标。
▪ 船舶 ▪ 岛屿（陆地） ▪ 浮标 ▪ 海浪杂波 ▪ 雨雪杂波
精品课件
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目标信息
相对位置（距离和方位） 真速度 真航向 CPA（Closest Point of Approach) TCPA(Distance to CPA)
雷达-第二节--最大作用距离及其影响因素
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• 若AB+BD-AD=2π*n
rmax’=2 rmax
• 若AB+BD-AD=π*(2n+1) rmax’=0
• 所以若存在镜面反射，作用距离有时为0，
有时等于无镜面放射的两倍；
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三、海浪干扰杂波的影响
• 1．离本船越近，海浪反射越强；随着距离增 加，则海浪反射强度呈指数规律迅速减弱。一 般风浪时，海浪回波显示范围可达6nmile～8 nmile，大风浪时甚至可达10nmile。海浪回波 在雷达荧光屏上显示为扫描中心周围一片不稳 定的鱼鳞状亮斑。
4)工作波长对反射性能的影响
• 目标的有效散射面积与雷达波长有关。对于尺
寸比雷达波长小很多的目标(如雨、雪)来说，
其有效散射面积与波长的4次方成反比，故3cm 雷达的雨雪干扰要比10cm雷达强得多。
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二、海面镜面反射对雷达最大 作用距离的影响
• 对海面低物标的探测能力，3 cm雷达要比10 cm雷达好。
• 2．海浪回波强度与风向有关，风向和海浪波 形关系如图1—3—14所示。海浪反射上风侧强， 显示距离远，下风侧弱，显示距离近。
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• 3．大风浪时，海浪回波密集而变成分布在扫描中心
周围的辉亮实体。如果是幅度较大的长涌，可在屏 上见到一条条浪涌回波。
• 4．海浪回波的强弱还和雷达的下述技术参数有关：
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• 1．雷达技术参数的影响
• 1)从雷达方程式可知，rmax与Pt的四次方根
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• 定义：在考虑地球曲率、天线高度、物 标高度及雷达电波传播空间大气折射影 响时的雷达可能观测的最大距离，称为 船用雷达的“最大探测距离”，又称 “极限探测距离”，以符号Rmax表示。
• 对于一个眼高h(m)的 测者来说，若不考虑 大气折射时，测者所 能看到的地平范围即 几何地平DG
在标准大气折射条件下,船用雷 达的“最大探测距离Rmax
• 式中：H1—雷达天线(高出水面)的高度(m)； • H2——物标(高出水面)的高度(m)。
异常折射
• 1．次折射(又称欠折射或负折射)
• 当气温随高度升高而降低的速率比正常大气 情况下变快，或相对湿度随高度升高而增大 时，会发生次折射现象，此时，大气的异常 折射会使雷达波束向上弯曲。这种情况可使 小船等物标的探测距离减小30％～40％。 • 次折射一般发生在极区及非常寒冷的大陆附 近，当大陆上空的冷空气移向温暖的海面上 空时，即出现“上冷下热”和“上湿下干” 的情况。发生这种现象的另一个条件是当时 的天气必须是平静的。
3．大气波导现象
• 当超折射现象特别严重时，会形成大气波导状传播，即雷达波被 大气折射向海面，再由海面反射至大气，再由大气折射向海面， 如此往复，犹如在波导中传播一样，故又称之为“表面波导”现 象，在这种情况下。雷达的探测距离将大大增加，在雷达屏上产 生二次扫描假回波。
高悬波导
• 当在平静的天气里，海面以上一定高度(如300 m) 上空出现一层温暖的反射层时(即存在逆温层时)， 那么将会发生另一种大气波导—，这种现象同样 会大大增大雷达探测距离。
• 在标准大气折射条件下， 测者能见到的地平范围 即光学地 平Dv，比 无折 射情况时有所增加 • 雷达波通过大气时也要 产生折射，在标准大气 折射条件下能辐射到的 地平范围，比上述二者 都要大些，即雷达地平
标准大气折射条件
• 1.在海平面上大气压力为1013hpa，高度 每升高305m，即降低36hpa； • 2.在海平面上的温度为15℃，高度每升高 305m，即降低2 ℃ ； • 3.相对湿度为60％（不随高度变化）。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2．超折射(又称过折射)
• 与上述发生次折射的情况相反，即当气温随高 度升高而降低的速度比正常情况下变慢，或相对 湿度随高度升高而减小时，则会发生超折射现象。 此时，雷达波束向下弯曲而会传播到更远的地方， 雷达的探测距离较之正常折射时要远。
• 超折射经常发生在热带及非常炎热的大 陆附近，如红海、亚丁湾等海域。在平 静的天气里，炎热的大陆上空温暖而干 燥的空气团压向冷而潮湿的海面，即出 现“上热下冷”和“上干下湿”的情况 时，经常会发生这种超折射现象。