航海学(13c1)) 船用雷达的使用性能及其影响因素

《航海雷达与ARPA》
Ch2
船用雷达设备
同频干扰现象
被干扰的小目标
岸线基本不受影响
(a) 近量程
(b) 量程增加
(c) 远量程
同频干扰图像
同频干扰抑制效果
4）明暗扇形干扰回波
产生原因：自动频率跟踪（AFC)电路失调 消除方法：改为手动
5）电火花干扰
原因：机内器件跳火或接触不良引起的现象。 位置固定或不固定的亮线，如果严重应立刻关机
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3）正确使用方法： 根据干扰大小，酌情调节。 4）注意事项：
① 不管本船如何运动，代表本船位置的扫描起点始终固定不
动。 ② 目标回波相对于本船作相对运动。

TM显示方式：
① 代表本船位置的扫描起点，按本船的实际航向、航速在荧
光屏上移动。 ② 目标回波按自己的航向、速度在荧光屏上移动（→好象在 直升飞机上观测）。
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（三）同频干扰回波
工作在同一频段，脉冲重复频率相同或接近相同， 原因： 且两船相距较近的时候，相互接收对方发射的电磁 波 特点：随脉冲重复频率差别呈现不同的特点
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完全相同：辐射状光点
脉冲重复频率 处理方法： ★ 选用近量程，或选用另一波段的雷达 ★ 打开同频干扰抑制器，并将增益、调谐、STC等 调到最佳位置，并关掉FTC 相差较小：螺旋状光点 相差较大：散乱光点
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序 号
航标 种类
海图 上符 号表 示
电 源
图形
作用 距离
作用
原理
雷达 方位 2 信标 （Ra mark）
有 源 (主 动)
一条夹角 20~3 1~3°径 向点线或 0 Nm 扇形
可能产 生假回 波。 测信标 方位
间隔 （15S） 发射 信号
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序 号
航标 种类 雷达 反射 器 (Refle ction)
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二、相对运动雷达显示方式
1、船首向上图像不稳相对运动显示 （Head up Unstability Relative Motion） 例子
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特点：
扫描中心：始终不动 目标回波：做相对运动，固定目标相反方向运 HL指向：始终指向固定方位刻度盘0°上 测角方式：相对方位（舷角） 当本船改向时（或船首偏荡时） HL指向：不动 目标回波：以相反方向旋转，且留下一段弧形 余辉 优点：直观，回波图像与观察左右舷一致 缺点：本船转向时，图像模糊，影响观测 适用场合：了望、避让 输入数据（航向、速度)：无需
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对水、对地稳定真运动显示特点：
特点 显示 方式 对水稳定显 示（或称为 水面稳定显 示） 对地稳定显 示（或称为 地面稳定显 示） 图象 显示 图象 以水 面为 基准 图象 以地 面为 基准 运动 目标 固定 目标 适用 场合
以水面为基 准在运动
以风流方向相 反、速度相等 在移动

特点：
扫描 中心 船首向上 相对运动 北向上 相对运动
物标
静止物 标 与本船 等速反 向运动 与本船 等速反 向运动 与本船 等速反 向运动 不动
刻度盘 刻度盘 零度 读数 本船船 首 真北 舷角
转向时 物标反向 旋转
不动 相对本 船运动 不动 相对本 船运动
真方位 物标不动
航向向上 不动 相对本 相对运动 船运动 北向上 真运动 运动 相对静 止物标 运动
三、干扰回波
（一）雨雪干扰回波
原因：雨雪较大时，空气中的雨雪反射电磁波 特点：一片无明显边缘的疏松的棉絮状连续亮斑 影响因素：降雨降雪量的大小、雨点（雪花）大小、 天线波束宽度、脉冲宽度
★回波的强弱与降雨降雪量的大小有关，
但与雨区的面积和体积无关 ★能够降低探测被雨雪区遮挡的远距离 目标的能力，回波变弱或不能显示
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
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恒虚警率处理（Constant False Alarm Rate Processing）——CFAR
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视频放大电路
1、抗雨雪干扰电路 （或称为：FTC—快时间控制电路） 1）雨雪干扰特点： 棉絮状的回波亮斑，无明显边缘。 雨雪回波为--------宽的视频脉冲
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2）抑制原理——
微分， 削波
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三、真北向上图像稳定相对运动显示 N-up Stability RM
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特点：
扫描中心 ：始终不动 目标回波：做相对运动，固定目标向相反方向运动 HL指向 ：指在实际航向上 测角方式：真方位 当本船改向时（或船首偏荡时）
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扫描中心：始终不动 目标回波：做相对运动，固定目标向相反方向运动 HL指向：指在实际航向上 测角方式：相对方位、真方位 当本船改向时（或船首偏荡时） HL指向：动,随本船航向动 目标回波：固定目标不动 当按下“新航向向上”按钮，HL与回波一起转一个 航向角 优点：直观；图像稳定（两者兼之） 适用场合：避让，定位导航，均可用 输入数据（航向、速度)：本船航向
①虚警？假目标----当真目标 ②虚警产生的原因：
机内噪声 干扰
③虚警危害
观测困难 计算机饱和
④虚警率：是在没有目标时，雷达却认为有目标 的概率。 ⑤恒虚警率：保持虚警率恒定不变
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⑥处理方法： 门限自适应： 门限值自动随噪声大小而变化 a、慢门限处理方法： ——针对机内噪声引 起 b、快门限处理方法： ——针对雷达雨雪、 海浪干扰 使用方法：根据干扰大小，酌情调节。 注意：一些小目标可能会丢失。
按HL指向： 1、航首向上（Head Up）：不管本船如何运 动，HL始终指向固定方位刻度盘0°上。 2、真北向上（North Up）：HL指在本船的实 际航向上，固定方位刻度零度代表真北。 3、航向向上（Course Up）：HL指在本航的 实际航向上，又可以指向0°上。 结合，有好几种显示方式。
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雨雪干扰特点
云回波
雨雪回波
消除雨雪干扰回波的方法
1. 使用雨雪干扰抑制（FTC）旋钮 2. 使用“增益”旋钮进行抑制 3. 使用S波段雷达
雨雪反射较长波长的电磁波能力弱，因此可抑制雨雪干扰， 尤其适合探测雨雪区后的远距离目标。
同时抑制了弱小回波，因 此弱小回波容易丢失

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二、雷达航标
电 源 图形 作用 距离 作用 原理
序 号
航标 种类
海图 上符 号表 示
1
雷达 应答 器 （ Racon ）
有 源 (被 动)
莫尔斯 编码 的脉冲 信号
17 ~ 30 Nm
可能产 生假回 波。 测应答 器： 距离 方位
接收到 雷达信 号约 0.5us后， 自动发 射应签 脉冲信 号
海图 图示
电 源
图形
作用 距离
作用
原理
3
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）
角反 射、 透镜 反射
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Ch5 定位与导航
序 号
航标 种类
海图 上符 号表 示
电 源
图形
作用 距离
作用
原理
4
搜救 雷达 应答 器
有 源 被 动
同一方 位上12 个短划 线，总 长8 nm
4.使用圆极化天线
雨滴或雪花反射圆极化波的能力比反射水平极化波弱，因此可 减小雨雪干扰，但探测能力下降，可能丢失对称物体的回波
5.选用窄脉冲宽度（提高距离分辨率）
★探测雨雪区后的物标，应关掉FTC，并适当增大增益 ★含水量高的低云回波类似雨雪回波，消除方法相同
（二）海浪干扰回波
原因： 船舶周围的海浪反射电磁波 特点： 在雷达荧光屏扫描中心周围呈一片亮点或 时隐时现的光点 影响因素： 1. 与距离有关： 离本船较近，干扰越大→使扫描中心周围一片，不稳 定的鱼鳞状亮斑，随距离增加呈指数规律迅速减弱。 一般风浪时6～8 n mile；大风浪时10 n mile 2. 与风向有关： 上风舷（侧）：强，距离远； 下风舷（侧）：弱，距离近。 3. 雷达本身特性：天线种类、高度和转速，工作波长、 波束宽度，脉冲宽度等
设定的 航向 真北
相对方 物标不动 位或真 方位 无 物标不动
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4、对水稳定真运动 对地稳定真运动
概念
风、流影响、风流压差角 船首向（对水航向） 航迹向（对地航向） 航迹向=船首向+风流压差角（速度矢量三角形的
关系）
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2、雷达回波的识别 根据雷达荧光屏上物标回波形状与海图上物标形 状进行比较进行识别 根据已知准确船位识别 根据雷达航标特点识别 3、选择定位物标的原 则 应尽量选择图像清晰、位置能与海图精确对应的 回波，避免选用平坦的岸线和山坡。 应尽量选用近且便于确认的可靠物标。 多物标定位时 三条位置线交角接近120°或两 条位置线交角接近90°
避让
以地面为基 准在运动
固定不动
狭水道 航行
第四章 雷达定位、雷达航标与雷达导航 一、雷达定位 1、物标的性质及形状对雷达反射波的影响 物标尺寸对反射性能的影响 物标的大小、宽度、高度、深度 物标的形状、表面结构及雷达波入射角的影响 平板、球体、圆柱体、椎体 物标材料的影响 金属、海水、冰、石头、木头等各不相同，对回 波强弱差异的影响较其他因素小。

HL指向 ：动：随本船航向动 目标回波 ：固定目标不动
优点：图像稳定 缺点 ：容易搞错左右舷（当目标90至270°之间） 适用场合 ：定位，导航（但不利避让） 输入数据（航向、速度）：本船航向

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3、航向向上图像稳定相对运动显示 （Course up Unstability Relative Motion）
5nm
便于搜 救定位
接收到 3cm雷 达信号 约0.5us 后，发 射一串 脉冲信 号
（a）通常回波 （b）1 n mile左右回波 SART回波示意图
（c）近距离回波
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三、雷达导航
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
（a）抑制前
（b）抑制后
A 海浪回波及其抑制
A
海浪杂波干扰 ---近大远小
6～8 NM
特点
原理
消除海浪干扰回波的方法
1. 使用海浪干扰抑制（STC）旋钮和增益 ★ STC可抑制6～8（最大可达10）n mile范围的 回波，对6～8海里以外的回波没有影响。 ★ 会降低探测弱小回波的能力 2. 使用S波段雷达 ★ 海浪反射10cm雷达电磁波能力弱 3. 使用对数放大器 ★ 对数放大器输出信号的强度与输入信号的强度对数成正比 ★ 可能丢失强度与海浪干扰强度相近的回波或远处小物标 4. 使用恒虚警率(CFAR)处理电路 ★ 可能丢失远处弱回波，也可能丢失强杂波边缘的小回波
4、雷达定位方法与精度
三物标距离定位 两物标距离加一物标方位
两物标距离定位
两物标方位加一物标距离定位 单物标方位距离定位 三物标方位定位 两物标方位定位
***按定位精度由高到低排列***
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。

第三章 雷达观测
一. 雷达显示方式
1）分类 按本船在荧光屏上的运动形式分： 真运动 、相对运动 按船首向的指向及显示的物标方位划分： 船首向上 、真北向上、航向向上
2）常用的显示方式 船首向上相对运动、北向上相对运动、 航向向上相对运动、北向上真运动
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船用雷达设备
[重要内容] 显示方式分类：[ 按扫描中心（起点）--动？/ 不 动？] 1、相对运动（RM） 2、真运动（TM） RM显示方式：