雷达作用距离计算_楼宇希
雷达距离估算
经典雷达距离估算2.1 引言对于自由空间中特定目标的检测（该目标的检测受热噪声的限制），雷达最大作用距离估算的基本物理机理从雷达出现起就为人所熟知。
本章的术语自由空间指以雷达为球心、半径远远延伸到目标之外的球形空域内仅有雷达和目标。
本章采用的自由空间定义对具体的雷达而言是相当准确的，而通用定义是冗长的，且用处不大。
该定义还暗示，自由空间内可被检测的雷达频率电磁波除了来源于雷达自身的辐射外，仅来自于自然界热或准热噪声源，如2.5节所述。
尽管上述的条件是不可能完全实现的，但是它接近许多雷达的实际环境。
在许多非自由空间和完全非热噪声的背景下，估算问题要复杂得多。
这些在早期分析中没有考虑到的复杂性也是由接收系统电路的信号和噪声关系的改变（信号处理）引起的。
在本章中将给出自由空间方程，讨论基本的信号处理，以及考虑一些十分重要的非自由空间环境下的方程和信号处理。
另外还将考虑一些常见非热噪声的影响。
虽然不可能涉及所有可能的雷达环境，但是本章所叙述的方法将简要地说明那些适合于未考虑到的环境和条件的必然方法的一般性质。
一些要求采用特定分析的专用雷达将在后面章节中叙述。
定义雷达作用距离方程包含许多雷达系统及其环境的参数，其中一些参数的定义是相互依赖的。
正如2.3节所讨论的，某些定义含有人为因素，不同作者使用不同的作用距离方程因子定义是常见的。
当然，若存在被广泛接受的定义，则采用该定义。
但更重要的是，虽然某些定义允许一定的随意性，但是一旦一个距离方程因子采用特定的定义，则一个或更多的其他因子的定义将不再具有随意性。
例如，脉冲雷达的脉冲功率和脉冲宽度的定义各自均具有很大的随意性，但是一旦任何一个定义被确定，那么另一个定义将由限制条件决定，即脉冲功率与脉冲宽度的乘积必须等于脉冲能量。
在本章中将给出一套定义，该定义遵循上述准则，并已被权威组织采纳。
约定由于传播途径因子和其他距离方程因子的变化很大，因此在这些因子的具体值未知的标准条件下，某些约定是估算作用距离所必需的。
建筑安全激光雷达在楼宇结构监测中的应用
建筑安全激光雷达在楼宇结构监测中的应用近年来，随着城市发展的加速和人们对建筑安全的关注度增高，建筑安全监测技术也变得越来越重要。
其中，激光雷达技术在楼宇结构监测中的应用引起了广泛关注。
本文将从激光雷达技术的原理，楼宇结构监测需求以及其在该领域的应用等方面进行探讨。
激光雷达技术是一种通过测量光束在空间中传播时间与距离关系来实现距离测量的技术。
它具有高精度、非接触性以及高速数据获取等特点，使其在建筑安全监测领域中具备了广阔的应用前景。
在楼宇结构监测中，激光雷达技术可以用于对建筑物的结构进行三维形态的监测。
通过对建筑物表面进行扫描，激光雷达可以快速获取建筑物的精确三维模型，包括建筑物的外形、轮廓、几何特性等。
这对于评估建筑物的稳定性和安全性具有重要意义。
同时，激光雷达技术还可以使用反射率数据来识别建筑物表面的变形和破损，从而及时发现和修复潜在的安全隐患。
除了对建筑物的形态进行监测，激光雷达技术还可以用于对楼宇结构的变形进行监测。
在建筑物使用过程中，由于各种因素的影响，如气候、负荷等，建筑物的结构往往会出现一定程度的变形。
激光雷达技术可以通过多次测量和比较，精确地监测建筑物结构的变形情况。
这种变形监测技术不仅可以帮助工程师们评估建筑物的结构稳定性，还可以用于指导建筑物的保养和维护工作。
除了应用在大型建筑物的监测中，激光雷达技术在住宅楼宇结构监测中也有广泛的应用。
住宅楼宇往往由多个单元组成，每个单元的结构和承重情况都会有所不同。
激光雷达技术可以通过对每个单元进行单独的扫描和测量，快速获得住宅楼宇的整体结构数据。
这对于楼宇结构的评估和改进设计具有重要作用。
然而，激光雷达技术在楼宇结构监测中也存在一些挑战。
首先，激光雷达的测量范围和精度会受到光线和物体材质等因素的影响。
其次，激光雷达需要在建筑物周围建立起测量控制点，这对于某些场景可能会增加工作难度。
此外，激光雷达的设备和系统也相对昂贵，这限制了其在一些小型项目中的推广应用。
经典雷达资料-第2章--雷达距离估算
第2章雷达距离估算Lamont V. Blake2.1 引言对于自由空间中特定目标的检测（该目标的检测受热噪声的限制），雷达最大作用距离估算的基本物理机理从雷达出现起就为人所熟知。
本章的术语自由空间指以雷达为球心、半径远远延伸到目标之外的球形空域内仅有雷达和目标。
本章采用的自由空间定义对具体的雷达而言是相当准确的，而通用定义是冗长的，且用处不大。
该定义还暗示，自由空间内可被检测的雷达频率电磁波除了来源于雷达自身的辐射外，仅来自于自然界热或准热噪声源，如2.5节所述。
尽管上述的条件是不可能完全实现的，但是它接近许多雷达的实际环境。
在许多非自由空间和完全非热噪声的背景下，估算问题要复杂得多。
这些在早期分析中没有考虑到的复杂性也是由接收系统电路的信号和噪声关系的改变（信号处理）引起的。
在本章中将给出自由空间方程，讨论基本的信号处理，以及考虑一些十分重要的非自由空间环境下的方程和信号处理。
另外还将考虑一些常见非热噪声的影响。
虽然不可能涉及所有可能的雷达环境，但是本章所叙述的方法将简要地说明那些适合于未考虑到的环境和条件的必然方法的一般性质。
一些要求采用特定分析的专用雷达将在后面章节中叙述。
定义雷达作用距离方程包含许多雷达系统及其环境的参数，其中一些参数的定义是相互依赖的。
正如2.3节所讨论的，某些定义含有人为因素，不同作者使用不同的作用距离方程因子定义是常见的。
当然，若存在被广泛接受的定义，则采用该定义。
但更重要的是，虽然某些定义允许一定的随意性，但是一旦一个距离方程因子采用特定的定义，则一个或更多的其他因子的定义将不再具有随意性。
例如，脉冲雷达的脉冲功率和脉冲宽度的定义各自均具有很大的随意性，但是一旦任何一个定义被确定，那么另一个定义将由限制条件决定，即脉冲功率与脉冲宽度的乘积必须等于脉冲能量。
在本章中将给出一套定义，该定义遵循上述准则，并已被权威组织采纳。
约定由于传播途径因子和其他距离方程因子的变化很大，因此在这些因子的具体值未知的标准条件下，某些约定是估算作用距离所必需的。
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。
相控阵雷达距离计算
相控阵雷达的距离测量是通过测量目标返回信号的时间延迟来实现的。
当雷达向目标发射脉冲信号后，目标会将部分能量反射回来。
雷达接收到返回信号后，通过测量返回信号与发射信号之间的时间差，可以计算出目标与雷达之间的距离。
相控阵雷达的距离测量精度受到多种因素的影响，包括系统的工作频率、天线增益、波束宽度、脉冲宽度等。
因此，相控阵雷达的距离计算是一个复杂的过程，需要综合考虑各种因素。
此外，相控阵雷达的距离计算还需要考虑到地球曲率的影响。
由于地球是球形，雷达波在传播过程中会受到地球曲率的影响，这也会对雷达的距离测量造成一定的误差。
以上信息仅供参考，如果需要更专业的信息，建议咨询电子工程领域相关专家或查阅相关研究文献。
雷达方程公式
雷达方程公式雷达是一个常用的电子设备，它能够使用无线电波来探测周围环境中的物体。
雷达技术在军事、航空、天气预报等领域有着广泛的应用。
雷达的核心是雷达方程公式，它是雷达技术的基础，本文将详细介绍雷达方程公式的含义、推导过程和应用。
一、雷达方程公式的含义雷达方程公式是描述雷达探测能力的数学公式，它可以计算雷达的最大探测距离、最小探测目标尺寸等参数。
雷达方程公式的一般形式为：P_r=frac{P_tG_tG_rlambda^2sigma}{(4pi)^3R^4L} 其中，P_r是接收功率，P_t是发射功率，G_t是发射天线增益，G_r是接收天线增益，λ是雷达的工作波长，σ是目标的雷达截面积，R是雷达与目标之间的距离，L是系统的损耗因子。
从公式中可以看出，雷达方程公式包含了雷达探测能力的各种因素，如发射功率、天线增益、波长、目标雷达截面积、距离和系统的损耗因子。
这些因素综合影响着雷达的探测能力。
因此，通过雷达方程公式的计算，可以评估雷达的探测性能，对雷达的设计和使用具有重要意义。
二、雷达方程公式的推导过程雷达方程公式是基于电磁学原理推导出来的。
雷达是通过发射电磁波并接收反射回来的信号来探测目标的，因此，雷达方程公式的推导需要考虑电磁波在空间中的传播和反射。
首先，考虑雷达发射天线向外发射电磁波的情况。
发射天线的功率可以表示为：P_t=frac{E^2}{2Z_0}其中，E是电场强度，Z_0是自由空间的特征阻抗。
根据电磁波的传播原理，电场强度与距离的平方成反比，即：E=frac{E_0}{R}其中，E_0是发射天线上的电场强度，R是雷达与目标之间的距离。
将上式代入发射功率公式中，得到：P_t=frac{E_0^2}{2Z_0R^2}接下来，考虑雷达接收天线接收到的信号功率。
根据电磁波的反射原理，当电磁波照射到目标表面时，会发生反射，反射回来的信号功率可以表示为：P_r=frac{E_r^2}{2Z_0}其中，E_r是接收天线上的电场强度。
影响功能仿真中雷达作用距离的若干因素
出 。
７
０
Ｏ
０
０
１
Ｏ
０
传输损耗０ ０ ０ 、 波束 形状 损耗 、 门限损耗 、 带宽失配 损耗等 。功 能 仿真 中这部分总损耗一般 取 Ｌ ＝１ ２～１ Ｂ １ ７ｄ ｌ 。综 上 ， 总的 ８ ３ 嘶 ５ 吣
损 耗 因子
２４ ．
３ Ｏ ８
Ｌ＝Ｌ ＋Ｌ ６ 目标 Ｒ Ｓ Ｃ
连 续 波
Ｍ ＴＩ
Ｐ 为平均噪声功率 ， 由公式 （ ） ２ 计算得到 ｊ 。
Ｐ ：Ｋ ｏ ， ＴＢ （） ２
式 中： Ｋ＝１３ ． ８×１ ＪＫ， 波尔兹 曼常数 ；ｏ＝２ ０Ｋ， ０ ／ 为 Ｔ ９ 为
２ ２ 方 向 图 因子 ．
标 准室温 ； ， 日 为雷达接 收机 有效带宽 ， 由参 数配置时 自定 义 ； Ｆ 为 噪声 系数 ， 取值一般 为 ０—１ Ｂ 。 ５ｄ ］
为实现 雷达模型的通用化设计 ， 使其具 备不 同体 制 的雷 达 的探测效果 ， 要加 入 改善 因子 ， 进 行修 正 。对于 一般 需 。 的雷达 ， 均 取 ｌ 而对于频率 分集 、 变频 、 冲压缩 、 ， ； 捷 脉 连续
波、 脉冲多普勒 、 Ｔ 等体制 的雷达 ， 用表 １中给 出的公式 ＭＩ ，
０
表 ２ 云 中电磁 波单程损耗 系数
０
０
Ｏ
１ ６ ２ ∞
Ｏ ０ Ｏ
水云
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
单脉冲雷达设计
1 雷达距离方程:其中, P t 为发射功率，G 为天线增益，σ为目标雷达横截面积，λ为传播波长，S min 为最小可检测信号。
但是由于：（1） 最小可检测信号的统计特征（接收机噪声决定）。
（2） 目标雷达横截面积的起伏和不确定性。
（3） 雷达系统的损耗。
（4） 地球表面和大气层引起的传播效应。
因此，距离指标必须包括雷达探测一个特定距离上规定目标的概率，且在无目标回波出现时有规定的虚假检测概率。
雷达作用距离将是检测概率P d 和虚警概率P fa 的函数。
检测概率和虚警概率是由用用户对系统的要求所确定。
根据确定的检测概率和虚警概率，可以求出最小的信噪比S/N 。
关于三者之间的关系，Albersheim 研究出一个简单的检经验公式： S/N=A+0.12AB+1.7B 注：信噪比是一个数字，不用dB 表示。
式中: A=ln[0.62/P fa ]和B=ln[P d /(1-P d )]2 脉冲积累对检测性能的改善：多个脉冲积累后可以有效提高信噪比，从而改善雷达的检测能力。
实际情况下，利用检波后积累都存在积累损耗。
利用统计检测理论，可以求得检波后积累效率和所要求的每个脉冲信噪比（S/N ）n ,积累损耗和积累改善因子可由书本查出，他们()4max 322max 422min 44R G P R A P S P t r t i r πσλπλσ===只随检测概率和虚警概率稍稍变化。
如果同样的n个脉冲由理想的检波后积累器积累，得到信噪比要小于单个信噪比的n倍。
则存在损耗，检波后积累效率可定义为：E i(n)=(S/N)1/n(S/N)n积累损耗（dB）定义为:L i(n)=10log[1/E i(n)]积累n个脉冲后，雷达方程为：R max4=P t GA eσ/(4π)2kT0BF n(S/N)n方程中除（S/N）n是n个要积累的相同脉冲中每个脉冲的信噪比以外，其余参数与先前使用相同。
当n为确定参数时，查询表可得E i(n)。
雷达作用距离
接收脉冲相位稳定性所 允许的脉冲积累个数
Radar principles
积累脉冲数的确定
① 天线机械扫描 取决于天线波束的扫描速度，扫描平
面上天线波束的宽度，雷达脉冲重复频率 等。
② 天线电扫描 由预置的脉冲数决定，而且回波脉冲不
受天线方向图调制。
Radar principles
目标截面积及其起伏特性
简单形状目标的雷达散射截面积见 书上列表。
Radar principles
目标散射特性与极化的关系
线极化波
水平极化分量 垂直极化分量
水平极化入射场 垂直极化入射场
水平极化散射场 垂直极化散射场 水平极化散射场 垂直极化散射场
Radar principles
散射矩阵
ETH和ETV表示在目标
EEE到成VHHVHHrrrVHHEE的分VH,rrE目和444EEVrHHVVHHrr标垂VHRRR分HH222散 直HHVH别4VH4V42H2H2射 极H表VRHRRHHV场 化V22V2V示VVHHVHV中成2H2垂 H2接H水水VHEE的分EE直VV平收V平HTTVVHTTH极水极垂天极水水化平化EE直化线平平VHTT入极入极入极所极射射化化射化化收时入时时入入正射正同射射处极其天标平交时交时极时天化中线H方极正极正化同和线 和 上 产 向交化交化极的V所 垂 标 生 和极的极化 的散分辐 的 垂T直化散化散的射别表射 电 直极的射的射散截代示散截的 场 方化散截射面表发射面射水 向,电面截积下水射截积截面 平 。场积面面积, 积积 VV HH4VV4R2R24V2VH2RH2V2垂V水直平极极垂化化直入 入极射射化时时入同同射极极时化化同的极的散化射散截的射面散截积射面截积面积
球体：
精选第5章雷达作用距离资料
第 5 章 雷达作用距离
5.1 雷达方程 5.2 显小可检测信号 5.3 脉冲积累对检测性能的改善 5.4 目标截面积及其起伏特性 5.5 系统损耗 5.6 传播过程中各种因素的影响 5.7 雷达方程的几种形式
第 5 章 雷达作用距离
5.1 雷 达 方 程
5.1.1 基本雷达方程
P2
S1
第 5 章 雷达作用距离
立体角相关概念
一个锥面所围成的空间部分称为“立体角”。 在平面上定义一段弧微分S与其矢量半径r的比值为其对应的圆心
角记作dθ=ds/r；所以整个圆周对应的圆心角就是2π； 立体角是以锥的顶点为心，半径为1的球面被锥面所截得的面积
来度量的，度量单位称为“立体弧度”。与圆心角定义类似，定 义立体角为曲面上面积微元ds与其矢量半径的二次方的比值为此 面微元对应的立体角记作dΩ=ds/r^2；则闭合球面立体角是4π。
现信号检测, 在这种情况下, 检测目标信号所需的最小输出信
噪比称之为检测因子Do较合适, 即
D0
Er N0
o min
S N
o min
(5.2.5)
第 5 章 雷达作用距离
Si min
kT0BnF
n
S N o min ＝Do
匹配 接收机
检波器
检波后 积累
检测 装置
影响的程度。Pi min Si min kT0FBn M
雷达总是在噪声和其它干扰背景下检测目标的, 再加上复杂目 标的回波信号本身也是起伏的，故接收机输出的是随机量。 雷达作用距离也不是一个确定值而是统计值, 对于某雷达来讲, 不能简单地说它的作用距离是多少, 通常只在概率意义上讲, 当虚警概率(例如10-6)和发现概率(例如90%)给定时的作用距 离是多大。
经典雷达资料-第2章--雷达距离估算
经典雷达资料-第2章--雷达距离估算第2章雷达距离估算Lamont V. Blake2.1 引言对于自由空间中特定目标的检测（该目标的检测受热噪声的限制），雷达最大作用距离估算的基本物理机理从雷达出现起就为人所熟知。
本章的术语自由空间指以雷达为球心、半径远远延伸到目标之外的球形空域内仅有雷达和目标。
本章采用的自由空间定义对具体的雷达而言是相当准确的，而通用定义是冗长的，且用处不大。
该定义还暗示，自由空间内可被检测的雷达频率电磁波除了来源于雷达自身的辐射外，仅来自于自然界热或准热噪声源，如2.5节所述。
尽管上述的条件是不可能完全实现的，但是它接近许多雷达的实际环境。
在许多非自由空间和完全非热噪声的背景下，估算问题要复杂得多。
这些在早期分析中没有考虑到的复杂性也是由接收系统电路的信号和噪声关系的改变（信号处理）引起的。
在本章中将给出自由空间方程，讨论基本的信号处理，以及考虑一些十分重要的非自由空间环第2章雷达距离估算·19·境下的方程和信号处理。
另外还将考虑一些常见非热噪声的影响。
虽然不可能涉及所有可能的雷达环境，但是本章所叙述的方法将简要地说明那些适合于未考虑到的环境和条件的必然方法的一般性质。
一些要求采用特定分析的专用雷达将在后面章节中叙述。
定义雷达作用距离方程包含许多雷达系统及其环境的参数，其中一些参数的定义是相互依赖的。
正如2.3节所讨论的，某些定义含有人为因素，不同作者使用不同的作用距离方程因子定义是常见的。
当然，若存在被广泛接受的定义，则采用该定义。
但更重要的是，虽然某些定义允许一定的随意性，但是一旦一个距离方程因子采用特定的定义，则一个或更多的其他因子的定义将不再具有随意性。
例如，脉冲雷达的脉冲功率和脉冲宽度的定义各自均具有很大的随意性，但是一旦任何一个定义被确定，那么另一个定义将由限制条件决定，即脉冲功率与脉冲宽度的乘积必须等于脉冲能量。
在本章中将给出一套定义，该定义遵循上述准则，并已被权威组织采纳。
雷达作用距离
10 000
1a 0.5 a
1000
30 d
门限一定时，带宽越
14 d 7d
宽，虚警时间越小；
100
3d
2d
1d
10
带宽一定时，门限越
12 h
高，虚警时间越大，
1
1h
虚警概率越小。
0.1 89
15 min
10 11 12 13 14 15
(U
2 T
/
22)
/
dB
Radar principles
② 虚警总数：表示在平均虚警时间内所有 可能出现的虚警总数。
4
S2 min
4
② 目标的雷达散射截面积σ
③ 最小可检测信号功率 Smin
Radar principles
目标的雷达散射截面积 (Radar Cross Section, 简称RCS)
P2
S1
P2 S1
P
P2
4
S1 4
4
P S1
返回接收机每单位立体角的回波功率
n
S N o min ＝Do
匹配 接收机
检波器
检波后 积累
检测 装置
检测门限
S N
o m in
S N 0 Bn
S
N0
Er N0
o m in
D0 检测因子
用检测因子表示的雷达方程
Radar principles
1/4
1/ 4
Rmax
i
4
S1A1 /(4 )
雷达距离估算
经典雷达距离估算2.1 引言对于自由空间中特定目标的检测（该目标的检测受热噪声的限制），雷达最大作用距离估算的基本物理机理从雷达出现起就为人所熟知。
本章的术语自由空间指以雷达为球心、半径远远延伸到目标之外的球形空域内仅有雷达和目标。
本章采用的自由空间定义对具体的雷达而言是相当准确的，而通用定义是冗长的，且用处不大。
该定义还暗示，自由空间内可被检测的雷达频率电磁波除了来源于雷达自身的辐射外，仅来自于自然界热或准热噪声源，如2.5节所述。
尽管上述的条件是不可能完全实现的，但是它接近许多雷达的实际环境。
在许多非自由空间和完全非热噪声的背景下，估算问题要复杂得多。
这些在早期分析中没有考虑到的复杂性也是由接收系统电路的信号和噪声关系的改变（信号处理）引起的。
在本章中将给出自由空间方程，讨论基本的信号处理，以及考虑一些十分重要的非自由空间环境下的方程和信号处理。
另外还将考虑一些常见非热噪声的影响。
虽然不可能涉及所有可能的雷达环境，但是本章所叙述的方法将简要地说明那些适合于未考虑到的环境和条件的必然方法的一般性质。
一些要求采用特定分析的专用雷达将在后面章节中叙述。
定义雷达作用距离方程包含许多雷达系统及其环境的参数，其中一些参数的定义是相互依赖的。
正如2.3节所讨论的，某些定义含有人为因素，不同作者使用不同的作用距离方程因子定义是常见的。
当然，若存在被广泛接受的定义，则采用该定义。
但更重要的是，虽然某些定义允许一定的随意性，但是一旦一个距离方程因子采用特定的定义，则一个或更多的其他因子的定义将不再具有随意性。
例如，脉冲雷达的脉冲功率和脉冲宽度的定义各自均具有很大的随意性，但是一旦任何一个定义被确定，那么另一个定义将由限制条件决定，即脉冲功率与脉冲宽度的乘积必须等于脉冲能量。
在本章中将给出一套定义，该定义遵循上述准则，并已被权威组织采纳。
约定由于传播途径因子和其他距离方程因子的变化很大，因此在这些因子的具体值未知的标准条件下，某些约定是估算作用距离所必需的。
雷达技术第五章雷达作用距离15-20
检测因子D0 (1)由M个相叠加，有
D0(M )
D0 (1) M
雷达最大作用距离扩大了多少倍？
随机噪声 统计独立 M个噪声功率之和
Rmax ' Rmax 4 M
29
5.3 脉冲积累对检测性能的改善
（1）对于非相参积累， M个等幅脉冲积累后对检测
o min
S N
o min
定义：Do是在接收机匹配滤波器输出端(=检波器输入端)单个脉 冲达到所需检测性能的最小信号噪声功率比值。
发现概率Pd 虚警概率Pfa
单脉冲和多脉冲 信噪比哪个大？
5.3脉冲积累
17
5.2 最小可检测信号
最大作用距离方程 用信噪比表示
Rmax
Simin kT0 Bn Fn D0
检测因子
S N
o
D0
p fa , pd
16
5.2 最小可检测信号
多数现代雷达利用统计判决方法来实现信号检测,此时, 检 测目标信号所需的最小输出信噪比称之为检测因子
(Detectability Factor)Do, 即
D0
Er N0
dr
exp
UT2
2 2
检测门限
p (r)
UT 2 ln Pfa
0.6
噪声输出包 络
0.5
门限
0.4
UT
0.3
0.2
虚警概率
0.1
0 1 2 3 4 5 6 7 r /
图5.4 门限电平和虚警概率
22
5.2 最小可检测信号
虚警宽度tk：虚假回波(噪声超过门限) 的时间
雷达 第二节 最大作用距离及其影响因素
• 定义：一台雷达在一定的电波传播条件 下，对某一特定的物标，雷达能满足一 定发现概率时所能观测的物标最大距离 即为该雷达的最大作用距离，用符号 rmax表示，它表示雷达探测远距离目标 的能力物标反射性能对rmax的影响
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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 达波大10倍左右，故雨天宜选用10 cm雷达。
1)工作波长：3cm雷达波受海浪影响比10cm雷达波 要大近10倍。
2)波束的入射角：天线垂直波束越宽或天线高度越 高，则雷达波束对海浪的入射角越大，因而海浪回 波则越强。
3)雷达波的极化类型：若采用水平极化天线发射水 平极化波，则要比用垂直极化波时减少海浪反射
l／4～1／10。
4)脉冲宽度和水平波束宽度：这两者的宽度较宽时， 则海浪同时反射面积大，因而海浪回波也强。
• 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。
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面积越大，则回波越强 • 就宽度而言，若物标宽度比雷达水平波
束窄，则回波强度与其宽度成正比；反 之，则回波强度与目标总宽度无关。 • 就物标高度而言，一般物标高度与回波 强度成正比 • 就物标深度而言，物标的深度往往雷达 不能加以显示。
雷达距离精度公式
雷达距离精度公式
雷达方程又叫雷达距离方程，最大距离的计算。
1.首先是发射功率Pt,发射天线增益G
2.目标反射截面积RCS（Radar Cross-Section，σ西格玛）
雷达散射截面是度量目标在雷达波照射下所产生回波强度的一种物理量，简称RCS。
它是目标的假想面积，用一个各向均匀的等效反射器的投影面积来表示，该等效反射器与被定义的目标在接收方向单位立体角内具有相同的回波功率。
一般用符号σ表示目标的雷达散射截面。
有两种表达方式：
1平方米：一架飞机的RCS不是一个单值，对于每个视角、不同雷达频率等都对应不同的RCS。
例如F-16的某个波段的RCS 值正前方为4平方米，而侧向则大于100平方米
2分贝平方米（dBsm）：用雷达散射截面的对数值的十倍来表示，符号是σdBsm，单位是分贝平方米（dBsm），即σdBsm ＝10lgσ。
例如，RCS值0.1平方米对应的是－10分贝平方米（即－10dBsm）。
此时雷达天线接收到功率为：
接收机能检测到回波信号的最小功率为S_min,即P_r >S_min （下面是P_r）
于是：。
雷达作用距离方程
雷达作用距离及其方程----------08032328冯绍红摘要：雷达是利用电磁波探测目标的电子设备。
即发射电磁波对目标进行照射并接收其回波，由此获得目标至电磁波发射点的距离、距离变化率（径向速度）、方位、高度等信息。
所谓道高一尺魔高一丈，针对现代航空技术的迅猛发展，飞行器隐身性能已成为飞行器先进作战技能指标之一，隐身性能直接决定着战斗的成败，而唯一能克制隐身性能的法宝雷达自然越来越受到重视。
通过查询和学习了解雷达的作用原理及雷达作用距离，并在此基础上继续分析雷达作用距离方程，为对雷达的学习和理解奠定基础。
关键词：雷达；作用距离；距离方程雷达的任务及作用雷达的最基本任务是探测目标并测量其坐标，因此，作用距离是雷达的重要性能指标之一，它决定了雷达能在多大的距离上发现目标。
作用距离的大小取决于雷达本身的性能，其中有发射机、接收系统、天线等分机的参数，同时又和目标的性质及环境因素有关。
雷达所起的作用和眼睛和耳朵相似，当然，它不再是大自然的杰作，同时，它的信息载体是无线电波。
事实上，不论是可见光或是无线电波，在本质上是同一种东西，都是电磁波，传播的速度都是光速C, 差别在于它们各自占据的频率和波长不同。
其原理是雷达雷达设备的发射机通过天线把电磁波能量射向空间某一方向，处在此方向上的物体反射碰到的电磁波；雷达天线接收此反射波，送至接收设备进行处理，提取有关该物体的某些信息(目标物体至雷达的距离，距离变化率或径向速度、方位、高度等)。
测量距离实际是测量发射脉冲与回波脉冲之间的时间差，因电磁波以光速传播，据此就能换算成目标的精确距离。
测量目标方位是利用天线的尖锐方位波束测量。
测量仰角靠窄的仰角波束测量。
根据仰角和距离就能计算出目标高度。
测量速度是雷达根据自身和目标之间有相对运动产生的频率多普勒效应原理。
雷达接收到的目标回波频率与雷达发射频率不同，两者的差值称为多普勒频率。
从多普勒频率中可提取的主要信息之一是雷达与目标之间的距离变化率。
第 5 章 雷达作用距离
采用建立在统计检测理论基础上的统计判决方法来实现信号检测, 在这种情况下, 检测目标信号所需的最小输出信噪比称之为检测 因子(Detectability Factor)Do较合适, 即
Er S D0 N 0 o min N o min
S Si min kT0 Bn Fn N o min
(5.2.3)
第 5 章 雷达作用距离
对常用雷达波形来说, 信号功率是一个容易理解和测量的参
数, 但现代雷达多采用复杂的信号波形, 波形所包含的信号能量 往往是接收信号可检测性的一个更合适的度量。例如匹配滤波 器输出端的最大信噪功率比等于Er/No,其中Er为接收信号的能量, No为接收机均匀噪声谱的功率谱密度, 在这里以接收信号能量Er 来表示信号噪声功率比值。 从一个简单的矩形脉冲波形来看, 若 其宽度为τ、信号功率为S, 则接收信号能量Er=Sτ; 噪声功率N和噪 声功率谱密度No之间的关系为N=NoBn。Bn为接收机噪声带宽,一 般情况下可认为Bn≈1/τ。这样可得到信号噪声功率比的表达式如 下:
(5.1.6)
单基地脉冲雷达通常收发共用天线, 即Gt=Gr=G, At=Ar, 将此
第 5 章 雷达作用距离
由式(5.1.4)~(5.1.6)可看出, 接收的回波功率Pr反比于目标与
雷达站间的距离R的四次方, 这是因为一次雷达中, 反射功率经 过往返双倍的距离路程, 能量衰减很大。接收到的功率Pr必须超 过最小可检测信号功率Si
第 5 章 雷达作用距离
P
R S1
图 5.1 目标的散射特性
第 5 章 雷达作用距离
5.2 最小可检测信号
5.2.1 最小可检测信噪比