航海学(13c1)) 船用雷达的使用性能及其影响因素
雷达主要技术指标及其对使用性能的影响
雷达主要技术指标及其对使用性能的影响学习目标：了解雷达的主要技术指标；熟悉雷达主要技术指标对其使用性能的影响。
重点难点：雷达主要技术指标对其使用性能的影响。
前面子模块介绍了船用雷达的各项使用性能及影响这些使用性能的因素。
本子模块将要介绍船用雷达主要技术指标及其对使用性能的影响。
这些技术指标是设计和生产部门为满足各项使用性能而制定的各项参数，它标志着雷达的技术特性与质量水平。
一、工作波长λ雷达的工作波长λ与最大作用距离、距离分辨力、方位分辨力、测方位准确度及抗杂波干扰能力等密切相关。
1. 工作波长λ与最大作用距离r max的关系从自由空间的雷达方程式（2-3）可见，最大作用距离r max与工作波长λ的平方根成正比，λ越大，则r max越大。
但在天线口径尺寸一定时，λ越大，则天线增益G A越小，又使r max减小。
实际上，10cm雷达的天线增益受天线尺寸的限制比3cm雷达的要小，所以10cm雷达的r max仅稍大于3cm的r max。
从物标反射性能看，只有当物标尺寸比雷达波长λ小很多时，物标有效散射面积与波长平方成反比，即λ越小，则物标有效散射面积σ0越大，因而r max越大。
从电磁波传播在大气中的衰减看，λ越大，大气衰减越小，r max也越大。
综上所述，工作波长λ与最大作用距离r max的关系较为错综复杂，分析和实践证明，就常用的两种不同波长的雷达（10cm和3cm雷达）来比较其最大作用距离r max的性能，情况如下：（1）正常天气观测时，10cm雷达的r max仅稍大于3cm的r max；（2）雨雪天，则10cm雷达的r max要比3cm的r max大得多。
2. 工作波长λ与距离分辨力Δr min、测距精度的关系雷达的距离分辨力Δr min和测距精度主要取决于发射脉冲的脉冲宽度τ和脉冲前沿的长短。
脉冲宽度τ越小及脉冲前沿越短（它也是脉冲宽度的组成部分），则距离分辨力和测距精度越能提高。
但是，由于建立射频脉冲的高频振荡需有一个过程，此过程即脉冲前沿，约需几十个振荡周期。
09第三章使用性能2
第七节 影响回波正常观测的因素
六、天线安装位置的影响
1、盲区：波束照射不到的区域。主要影响最小作用距离 、盲区：波束照射不到的区域。 2、阴影扇形： 、阴影扇形： 由于雷达波束被本船上的粗大构件或建筑物、 由于雷达波束被本船上的粗大构件或建筑物、它 岛屿或陆上的高大障碍物阻挡， 船、岛屿或陆上的高大障碍物阻挡，在荧光屏上这些 物标回波后面形成的一个扇形暗区 扇形暗区。 物标回波后面形成的一个扇形暗区。 3、阴影扇形测定： 阴影扇形测定： 1）在弱海浪干扰杂波中 ） 测无海浪干扰的方位角 2）在浮标附近缓慢回转 ） 测浮标出没的方位角 3）在船图上测量 或 ） 在天线前用六分仪测量。 在天线前用六分仪测量。 非常粗略不准确
第七节 影响回波正常观测的因素
2、对图像质量的影响 、 1）亮度太大：对比度变坏，不利于目标识别； 对比度变坏，不利于目标识别； ）亮度太 亮度太 丢失小目标及目标前沿， 亮度太暗：丢失小目标及目标前沿，辨认 错误或测量错误 2）增益太大：噪声杂波太强，淹没正常回波； 噪声杂波太强，淹没正常回波； ）增益太 可能使接收机过载饱和，影响正常显示； 可能使接收机过载饱和，影响正常显示；会 使图像散焦，回波边缘模糊，影响测量精度； 使图像散焦，回波边缘模糊，影响测量精度； 增益太 增益太小：丢失小目标 3）调谐调节不当会使回波变弱甚至接收不到 ）调谐调节不当会使回波变弱甚至接收不到 4）聚焦调节不当会使图像模糊、边沿不清 ）聚焦调节不当会使图像模糊、 5）STC、FTC等使用不当影响很大，要么干扰 等使用不当影响很大， ） 、 等使用不当影响很大 消除不够，要么连真正的目标回波也消除了。 消除不够，要么连真正的目标回波也消除了。 这十分危险， 这十分危险，要十分谨慎
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
舰载雷达设计考虑因素分析
舰载雷达设计考虑因素分析舰载雷达是舰艇上应用最为广泛的雷达之一，它是船舰上的“眼睛”，为舰艇的作战提供重要的依据。
设计一款高质量的舰载雷达需要考虑许多因素。
因此，本文将从以下几个方面分析舰载雷达设计时需要考虑的重要因素。
首先，舰载雷达必须考虑的一个关键因素是其功能需求。
这些功能需求可能因舰艇的用途、任务、发射平台以及使用情况而有所不同。
例如，现代海军舰船的雷达通常需要具有多模式功能，以便在不同方面的海上任务中更好地发挥作用。
此外，雷达的探测距离、空中目标探测能力和地面目标探测能力，也是设计中需要考虑的因素。
其次，雷达的位置和环境条件也会影响其设计。
在船舶上，雷达的位置可能受到限制，因此需要根据舰体结构进行优化设计。
同时，雷达的环境也会影响其设计，例如，在海上使用雷达时，需要考虑海水的反射和强烈的电磁辐射的干扰，这些都需要在设计中考虑到。
第三，雷达系统的可靠性、稳定性和维护性也是设计过程中需要考虑的关键因素。
这些因素能够确保整个系统的长期工作并降低维护成本。
例如，确保系统的每个部分都经过充分测试，以确保其在压力和极端条件下的工作，这是保证雷达系统可靠性的重要部分。
稳定性方面，雷达必须具有能够跟踪运动目标，准确预测未来运动轨迹的能力，使其能够更好地服务于舰艇战斗。
最后，为了避免向其他船只或飞机发射信号，雷达系统必须考虑发射机的辐射控制。
这部分技术包括使用射频隐身材料和降低噪声水平等技术，以减少雷达系统对环境的影响。
总之，舰载雷达设计是一个复杂的过程，需要考虑许多因素，包括功能需求、位置和环境条件、可靠性、稳定性和维护性等。
在这些因素之间取得平衡，以确保适合不同任务的高质量雷达系统，是船舰设计中必不可少的一部分。
相关数据是指在同一时间和空间范围内，所收集的相关变量之间的关系数据。
数据分析是指对这些数据进行检查、转化、分析以及研究，以了解数据之间的相关关系，为进一步的决策提供有价值的信息。
在这篇文章中，我们将探讨如何收集相关数据的方法以及对数据的分析。
《航海学—天文、地文、仪器》教学课件—11船舶导航雷达
测距原理
雷达电源设备：
➢ 电源设备的作用是把各种船电变换成雷达所需的具 有一定频率、功率和电压的专用电源。
➢ 雷达考虑了各种因素均采用中频电源供电，频率一 般在400 Hz～2 000 Hz之间。
船用雷达设备的单元构成
三单元雷达：
➢ 天线 ➢ 收发机 ➢ 显示器
二单元雷达：
➢ 天线收发机 ➢ 显示器
发射机主要技术指标
脉冲宽度：
➢ 脉冲宽度就是射频脉冲振荡持续的时间，一般用τ表 示。
➢ 在船用雷达中常用us（微秒）为单位。船用雷达中， τ一般选在0. 05 us～2us之内。
发射机主要技术指标
脉冲宽度：
➢ 发射功率可分为峰值功率Pk和平 均功率Pm。
➢ 峰值功率是指在脉冲期间的射频 振荡的平均功率，一般较大，船 用雷达的峰值功率在3 kW～75 kW之内。
磁控管振荡器
磁控管的检查：
➢ 磁控管未通电时 ➢ 磁控管通电工作进行磁
控管电流检查
磁控管振荡器
磁控管使用注意事项：
➢ 在检修维护保养时，要谨防特高压触电伤人。 ➢ 严防大功率超高频电磁波损伤人脑及眼睛。 ➢ 接触磁控管时，应先脱去手表，以防手表磁化。 ➢ 加高压前，应保证阴极已充分预热(3 min-5 min)。 ➢ 严禁敲打、震动。 ➢ 要保证负载匹配。 ➢ 新管或长期保存（超过6个月）未用的管子，加高压前要
➢ ④每年按说明书规定给天线基座内的齿轮涂一次油脂或更新齿轮箱润滑油， 并紧固基座内螺栓（当直流电机电刷磨损严重时需及时更换）。
➢ ⑤在天线基座内发现水迹时，必须及时采取措施消除，并通知专业修理人员 找出原因，予以解决。
➢ ⑥对安装在露天的波导和电缆，应仔细检查其是否紧固牢靠及有无损坏情况， 并经常涂漆。
船用雷达详细介绍
如发射功率不足、发射脉冲宽 度不正确或发射机频率不稳定 等。
接收机故障
如接收机灵敏度下降、接收机 噪声增大或接收机动态范围减 小等。
显示器故障
如显示器黑屏、显示器亮度不 足或显示器色彩失真等。
故障排除流程和方法
观察故障现象
首先观察雷达的故障 现象，了解故障的具 体表现。
分析故障原因
根据故障现象，分析 可能的原因，缩小故 障范围。
检查发射机的工作状态，测试 发射功率和波形，确保符合规 定要求。
天线系统
检查天线转动是否灵活，馈线 连接是否良好，天线罩是否破 损。
雷达主机
检查主机外观是否完好，各部 件连接是否紧固，散热系统是 否正常工作。
接收机
检查接收机灵敏度、噪声系数 等参数，确保接收性能良好。Fra bibliotek电源系统
检查电源输出电压和电流是否 稳定，电池组是否正常充电和 放电。
将雷达与其他传感器（如红外、光电等）数据进 行融合，提高探测和识别能力。
多功能一体化设计趋势
导航与避碰一体化
将雷达导航与自动避碰系统相结合，实现船舶安全航行。
雷达与通信系统融合
通过共享硬件和信号处理算法，实现雷达探测与通信功能的集成。
多频段、多极化技术
采用多频段、多极化技术，提高雷达抗干扰能力和探测性能。
正确使用操作规范
开机前检查
在开机前，应对雷达系统进行检查，确保各 部件连接正确、紧固可靠。
参数设置
根据航行需要和海况条件，合理设置雷达参 数，如量程、增益、雨雪抑制等。
正确开机
按照规定的开机顺序进行操作，避免误操作 导致设备损坏。
观察与瞭望
在使用雷达时，应始终保持对周围海况和航 行环境的观察与瞭望。
航海学(13c1)) 船用雷达的使用性能及其影响因素
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
《航海雷达与ARPA》
Ch2
船用雷达设备
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）
《航海雷达与ARPA》
Ch2
船用雷达设备
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。
08 雷达使用性能
④工作波长： 工作波长： 尺寸<<λ： 尺寸 ： 尺寸>>λ： 尺寸 ： 实际物标有效散射面积很难用上式计算
目 标 小型货船 中型货船 大型货船 拖网渔船 快 艇 有效散射面积 （ｍ2） 1．4×102 7．4×103 1．5×104 750 100 目 标 有效散射面积 （ｍ２） 37～140 150 7500 15000 14000
潜艇（在水面） 小型运输舰 中型运输舰 大型运输舰 巡洋舰
对最大作用距离的影响（ 二、海面镜面反射 对最大作用距离的影响（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） 所以对海面低物标的探测能力 3cm雷达比10cm雷达好
1 2
• Target shape, texture, size, atmospheric condition and radar frequency shall influence the range.
Geometric horizon 1.93 Optical horizon 2.07
h1
Antenna radar horizon Target radar horizon
三、海浪干扰 (Sea Clutter)（P73） （ ）
1）特点： ）特点： 减弱，一般为6~8海里，大时 海里， ①近时强，距离增加时以1/r4减弱，一般为 近时强，距离增加时以 海里 海里。 达10海里。 海里 ②上风舷强。 上风舷强。 ③一般为扫描中心附近鱼鳞状亮斑，大风浪呈亮盘。长涌 一般为扫描中心附近鱼鳞状亮斑，大风浪呈亮盘。 为条状回波。 为条状回波。 ④强度还与雷达技术指标有关： 强度还与雷达技术指标有关： a：λ ： b：入射角 ： c：极化类型:水平极化波较垂直极化波干扰小 ：极化类型 水平极化波较垂直极ar horizon 2.23
论雷达为游艇航行提供安全保障
论雷达为游艇航行提供安全保障随着生活水平的提高，现代越来越多的人喜欢自驾畅游大海，但出海总是有一定风险的，不像陆地，地面上有什么我们可以用肉眼看得到，而大海是被深蓝色的海水盖住的，而我们的船却是浮在海面上游行，前面有什么，会不会有“雷”，我们用肉眼是看不到的，如果是一座冰山，等你看到时，早已为时已晚，随着科技的进步，为了解决这一问题，一个新的护航设备—雷达，进入了我们的游艇驾驶生活，但要充分利用好这一保驾护航的“扫雷“设备，我们对雷达得有个充分的了解，我们应该充分的掌握它的使用注意事项和使用方法，才能让我们的航行生活安全和顺畅。
就雷达使用过程中的注意事项作了详尽说明，并就游艇驾驶员如何提高自身安全使用雷达技术提出了一些建议。
标签：游艇驾驶；雷达；雷达技术近年来，随着人们对大海的热爱与向往，在许多沿海城市，群众类型的游艇活动得到迅速发展，越来越多的个人及家庭可以开着游艇驶向远处的岛屿以及外海。
而现代越来越先进的助航仪器，使游艇驾驶变得既简单又容易掌握，雷达即是其中的一种。
雷达的优点是在能见度不良的海况下能探测远距离的目标，并有一定的穿透能力。
然而由于驾驶员对雷达性能和局限性的掌握不全，误解雷达信息，雷达使用和操作不当，就容易造成紧迫局面。
现代游艇材料多半为玻璃钢，价格不菲，一旦发生事故，将直接危及艇上人员的生命安全，并且造成巨大损失。
为此，游艇驾驶员有必要对雷达工作的特点和使用方法进行详细了解，确保航行安全。
1游艇驾驶员在使用雷达时究竟应注意哪些事项雷达是利用电磁波探测目标的电子设备。
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）、方位等信息。
其突出特点是在能见度不良时能探测远距离的目标，且不受雾、云和雨的阻挡，有一定的穿透能力。
但是作为游艇驾驶员不能片面依赖于雷达，还应注意以下一些事项。
1.1雷达天线的设置和维护依据雷达工作的基本原理，即通过天线发射-物标反射-天线接收电磁波，来测定目标至电磁波发射点的距离、距离变化率（径向速度）、方位等信息。
船用雷达详细介绍课件
感谢观看
THANKS
THE FIRST LESSON OF THE SCHOOL YEAR
显示器通常具有高亮度和高分辨率，以便在恶劣海况下清楚显示目标。
目标跟踪与数据处理
目标跟踪与数据处理是船用雷达系统的重要功能之一，它能够实时跟踪多 个目标，并进行数据处理和分析。
通过自动或手动方式设定航路点和危险区域等参数，雷达系统能够自动检 测和跟踪目标，并实时更新目标位置、速度和航向等信息。
数据处理系统还能够对多个目标进行分类、过滤和融会处理，以提高目标 检测和辨认的准确性。
保持雷达的软件和固件最新，以获得最佳性能和安全性。
检查电源和接地
确保雷达的电源和接地良好，没有安全隐患。
常见故障排除与处理
1 2
雷达无响应
检查电源、电缆和雷达本身是否正常工作。
图像模糊或失真
可能是由于天线、发射机或接收机的问题，需要 专业维修。
3
显示特殊
检查雷达的显示部件是否正常工作，可能需要更 换。
助航设备联动控制
助航设备联动
雷达可以与船舶的助航设备进行联动控 制，如灯光、警报等，根据雷达探测到 的目标信息，自动调整助航设备的状态 ，提高航行的安全性和效率。
VS
自动辨认系统
通过与自动辨认系统（AIS）的配合使用 ，雷达可以获取船舶的航行信息，如航向 、速度等，有助于船员全面了解航行过程 中的船舶动态。
01
船用雷达的未来发 展
新技术应用
01
02
03
雷达信号处理技术
利用先进的信号处理算法 ，提高雷达的探测精度和 抗干扰能力，降低虚警率 。
雷达组网技术
通过多部雷达协同工作， 实现更大范围的覆盖和更 高精度的定位，提高目标 跟踪和辨认能力。
掌握雷达助航利与弊,保障航行安全
掌握雷达助航利与弊，保障航行安全雷达作为内河船舶助航设备，从无到有，从落后到先进，是现代船舶助航设施的一大进步，但由于雷达自身的设计和技术限制，它不能完全真实的显示物体本质，况且它受安装位置、天况变化、通航环境、建筑物等诸多因素的影响，雷达助航存在一定的缺陷，造成我们引航操作判断上的失误，不能作为唯一的导航设备。
但是，我们部分驾引人员，在引航操作中，过分依赖雷达，忽略了望远镜、听觉、高频电话、探照灯（川江）及其它有效了望手段，给航行安全带来了严重威胁，重则发生碰撞事故，造成重大财产损失和沉船死人事故；轻者发生触礁、搁浅等事故，造成损失和减少营运收入。
为此，我们驾引人员在航行中要运用一切有效手段，加强了望，避免过分依赖雷达而导致事故发生。
下面就根据雷达助航的利与弊及注意事项作如下论述。
雷达助航的优点：一是船舶在航行中能远距离的发现目标，给驾引人员提供先期的应对准备和采取有效的避让措施；二是在航行中，能用雷达观察前方航道情况，航标位置，岸形、岸嘴轮廓，为驾引人员提供航路选择的初步依据；三是在不良天况下（如能见度不良、雾天等），能帮助驾引人员及时发现目标，掌握、了解航行环境情况和来往船舶动态；四是船舶作业时，特别是在能见度不良或夜间作业时，能为船舶提供作业水域情况，为驾引人员操作提供参考依据；五是船舶锚泊时，使用雷达可观察锚泊定位情况，以及时发现船舶是否走锚，同时可用雷达观察附近来往船舶动态，尤其在雾天抛锚更显突出；六是在会让时能观察对方船舶航向、航路变化基本情况，为安全避让提供依据。
雷达的优点很多，除上述优点外，还能判断船舶站船船位、风中航行、岸距的选择、前后船距离的判断提供依据。
雷达自身由于存在间接反射、多次反射、旁瓣、二次扫描假回波和阴影扇形等影响，加上受在船舶安装高低、天况、周围环境和跨河建筑物的影响以及来往船舶雷达信号干扰等因素，雷达助航就存在很多缺陷，需要我们驾引人员引起高度重视。
一是雷达阴影扇形（及盲区），使进入盲区目标消失，不能发现；二是假回波的影响，会使雷达图像显示虚假目标，容易引起与真实目标的混淆，使驾引人员产生错觉；三是在不良天况下，如下雨、下雪、风浪等情况下，雷达不能准确显示目标物，甚至会显示一些假图标，误导驾引人员；四是受跨河建筑物（如桥梁、过江电缆等）和他船雷达信号干扰的影响，雷达可能显示假目标，降低了真正目标物的显示；五是在近距离范围内，雷达无法及时显示目标物的动态趋势，容易造成了望上的误区，导致事故发生；六是在近岸航行时，岸嘴和岸线在雷达图像反映的船舶岸距往往与实际岸距相差悬殊，船舶首尾线不重合，甚者出现本船与岸线粘连，特别是在峡区航段和川江原始航段尤为明显；六是在弯曲航段，由于受岸线的影响，雷达无法显示前方航道和船舶动态目标等。
大连海事大学航海学院_雷达基本工作原理
R
min2
4.4 距离分辨率
指雷达分辨同方位的两个相邻物标的能力，取决于：
量程选择 脉冲宽度和回波波形 屏幕大小及象素点 接收带宽
距离分瓣率
A B
带 宽 失 真
荧 光 屏 边 缘
4.5 方位分辨率
指雷达分辨距离相同方位相邻的两个物标的能力， 取决于：
3 对方位分辨率和测方位精度的关系
工作波长越短，天线水平波束宽度越窄，方位分辨率和测方位进 度越高
4 抗杂波干扰能力的关系
工作波长越短，雨雪海浪等对雷达波德反射越强，干扰越大
5.2 脉冲宽度对使用性能影响
1 对最大作用距离的影响
脉冲宽度越大，能量越大，作用距离越大
方位标志 EBL
固定距标圈 量程: 12 nm
雷达不能“感知”目标的背面， 245 因此目标的后沿是不可见的.
Fig. 距离与方位测量
雷达平面
180
荧光屏边缘
1.4 雷达的测距与测向原理
1. 雷达测距原理 Δ t: 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 2 2. 雷达测向原理 借助于定向天线 － 扫描. C ×Δ t
脉冲前沿越短有利于缩短脉冲宽度提高距离分辨率3对方位分辨率和测方位精度的关系?工作波长越短天线水平波束宽度越窄方位分辨率和测方位进度越高4抗杂波干扰能力的关系?工作波长越短雨雪海浪等对雷达波德反射越强干扰越大52脉冲宽度对使用性能影响?脉冲宽度越大能量越大作用距离越大1对最大作用距离的影响2对最小作用距离的关系脉冲宽度越小?脉冲宽度越小rmin越小r越小wwwdlmueducn3对距离分辨率和测距精度的关系?脉冲宽度越小rmin越小距离分辨率越高?脉冲宽度越小雷达回波图像外侧的图像扩大效应越小图像失真小有利于提高测距精度4对抗杂波干扰能力的关系?脉冲宽度越短缩短照射在雨雪及海浪上的时间干扰回波较弱53天线波束宽度对使用性能影响??hh越小ga越大rmax越大hh越小amin越小方位分辨率越高hh越小回波图像的角向肥大hh2越小测方位精度越高高hh越小照射到海浪雨雪等范围小杂波干扰回波强度小2天线垂直波束宽度vv????1天线水平波束宽度hhwwwdlmueducn????vv越小ga越大rmax越大vv越大最小作用距离越小vv越小vv越小照射到海浪雨雪等范围小杂波干扰回波强度小????53天线转速对使用性能影响?在天线h与f一定的情况下天线波束扫过物标时可增加照射物标的次数获得更多的回波脉冲累积数增加雷达最大作用距离1天线转速低2天线转速高2天线转速高wwwdlmueducn?图像连续性较好?有利于观察高速运动的物标?有利于抗海浪干扰
船用雷达详细介绍
阳极
磁控管结构
输出环
三、磁控管振荡器
第一节 雷达发射机（Transmitter）
1.作用：产生大功率超高频微波振荡（正弦波）
2.组成：阴极和灯丝、阳极、输出耦合系统、磁铁
3.工作条件：
1）灯丝加6.3 V交流电压，加热阴极使其发射电子
二、雷达单元构成
1、三单元雷达： 收发机（触发电路、发射机、接收机、收发开关） 显示器、天线、中频电源 2、二单元雷达： 天线收发机、显示器、中频电源
三、雷达传感器与IBS
现代雷达
IBS的重要组成部分
定位、导航、避碰
如△t = 1μs，则，R = 150 m；对应于1 nm 距离， △t ＝12.35 μs
1、利用收发定向天线 ，只向一个方向发射雷达波且 只接收此方向上的目标的反射回波 2、天线旋转依次向四周发射雷达波，则可探知周围 物标的方位——天线的方向即目标的方向
一. 雷达测距原理
t
u
1
0.9
0.1
0
tr
tf
Δu
脉冲波形
3）二者关系
1）峰值功率 pt: 在脉冲持续时间内的平均功率
2）平均功率 Pm: 一个脉冲重复周期内输出功率的平均值
5.脉冲波形：发射脉冲的包络
理想脉冲: 矩形
实际波形:
波形：
1）越接近矩形，能量越大， 作用距离越远
2）前沿越陡，测距精度越高
3）后沿越陡，距离分辨力 越高
回波
发射机
接收机
电源
船电
船首线
微波传输线
天线
方位
回波
T/R
触发器
Transmitter
【精品】雷达的发展与其在航海中的应用
目录引言第一章雷达的背景及其功能1。
1雷达的产生背景1。
2雷达的发展过程1.3雷达的概念和意义1.4雷达在航运事业中的应用第二章雷达的发展2。
1影响未来雷达发展的因素2。
2雷达在避碰中的应用2.3雷达的现状第三章雷达的组成与检查3.1雷达的组成及其作用3.2雷达的检查3。
3雷达的维护与保养3。
4国际上对雷达的发展研究结论鸣谢雷达的发展与其在航海中的应用航海技术,1,倪康指导教师：陈永洪摘要海雷达作为现状船舶必不可少的重要助航设备，主要用于船舶的避碰和导航。
在船舶避碰方面，通过目标跟踪功能可以获取目标的航向、航速、CPA、TCPA、过船头距离、过船头时间等参数，为驾驶人员进行船舶避碰提供直接的数据支持，还可通过试操船功能校核避让决策的有效性,增强了避碰决策的辅助能力。
在船舶导航方面,船舶导航雷达经历了几十年的发展,虽然在技术上有很大的进展，但在体制上却没有大的改变，因此，可以认为船舶导航雷达需要相当长的时间才会发生根本性的变化。
关键词:雷达发展导航避碰Abstract：Searadarasthepresentsituationofshipindispensableimportantnavigational AIDS，ismainlyusedforcollisionavoidanceandnavigationoftheship。
Intermsofshipcollisionavoidance，throughthecourseandspeedoftargettrackingfunctiontogetthetarget,CPAand requirement,thedistancefromthebow,bowparameterssuchastime，asadriverforvesselcollisionavoidanceprovidesdirectdatasupport，canalsobethroughthetestfunctionofshipmaneuveringcheckthevalidityofthe collisionavoidancedecision-making,enhancethecollisionavoidancedecision—makingabilityofauxiliary。
船用雷达技术要求和使用要求
船⽤雷达技术要求和使⽤要求1. 主题内容和适⽤范围本标准适⽤于船⽤导航雷达。
1.1 ⽆线电频率雷达设备⼯作的⽆线电频率在任何时刻均应在国际电信联盟颁发的“⽆线电规则”所规定的范围内。
2. ⽬的雷达设备应能相对于本船的其他⽔⾯船舶和障碍物、浮标、海岸线以及导航标志的位置，这将有助于导航和避碰。
设备的安装应满⾜该设备所规定的性能标准。
3. 性能要求所有雷达设备均应满⾜下述最低要求。
3.1 作⽤距离在正常传播条件下，当雷达天线架设在海⾯以上15⽶⾼度时，在⽆杂波的情况下，设备应清楚地显⽰出：3.1.1 海岸线⾼度为60⽶的陆地，距离为20海⾥。
⾼度为6⽶的陆地，距离为7海⾥。
3.1.2 ⽔⾯⽬标对5000吨（总吨，下同）的船舶，不管其⾸向如何，距离为7海⾥。
对10⽶长的⼩船，距离为3海⾥。
对有效反射⾯积约10平⽅⽶的导航浮标之类的⽬标，距离为2海⾥。
3.2 显⽰3.2.1 雷达设备应提供⾸向向上⾮稳定相对平⾯位置显⽰，在没有外部放⼤装置的情况下，其有效显⽰直径不⼩于下列规定：3.2.1.1 500 吨到1600 吨以下的船舶为180毫⽶；3.2.1.2 1600 吨到10000 吨以下的船舶为250毫⽶；3.2.1.3 10000 吨和10000 吨以上的船舶，⼀台雷达的显⽰器为340毫⽶，另⼀台雷达的显⽰器为250毫⽶。
3.2.1.4 若放⼤后的显⽰精度在本标准的精度范围内，也可以使⽤光学放⼤装置。
3.2.1.5 与雷达导航或避碰⽆关的任何信息只允许显⽰在屏幕有效直径的外⾯。
3.2.2 设备应供应下列两组显⽰量程中的任⼀组：3.2.2.1 1.5、3、6、12、24海⾥以及⼀档不⼩于0.5海⾥且不⼤于0.8海⾥的量程组；3.2.2.2 1、2、4、8、16、32海⾥的量程组。
3.2.3 设备还可以提供其他量程。
3.2.3.1 所提供的其他量程应⽐第3.3.2条所要求的最⼩量程更⼩，或者⽐第3.3.2条所要求的最⼤量程更⼤。
雷达实验报告
船用导航雷达系统实验报告一、实验目的1、掌握船用导航雷达系统的工作原理和各主要模块的功能；2、掌握船用导航雷达系统的操作使用方法。
二、实验内容1、结合实用船用导航雷达系统学习其工作原理和各主要模块的功能；2、结合实用船用导航雷达系统学习掌握其操作使用方法；3、应用实用船用导航雷达系统测试三个不同方位目标的距离和方位值。
三、船用导航雷达系统工作原理1、基本知识雷达（RADAR）是英文”radio detection and ranging”的缩写，意思是“无线电探测和测距”。
这一发明被用于第二次世界大战。
在发明雷达前，船只在大雾中航行时，只能通过发出短促汽笛、灯光和敲钟的方法，利用回声传回的时间来大致估算与目标之间的位置从而避免碰撞。
雷达发出的射频电磁波，通过计算电磁波反射回来所需的时间来确定到达目标的距离，这是在已知雷达波传播速度是接近恒定的也就是光速的前提下实现的。
这样通过计算雷达波从发出到从目标反射回到天线的时间，就可以计算出船只到目标的距离。
这个时间是往返的时间，将它除以2才是电磁波从船只到达目标的单程距离的时间。
这些都是由雷达内部的算法来自动完成的。
雷达确定目标的方位是通过雷达天线发射波束在空间的扫描来实现的。
雷达天线发射波束在空间是不均匀分布的，其主波束内的功率密度远大于副瓣内的功率密度，因而主波束内目标反射的信号强度远大于副瓣内目标反射的信号强度，所以此时雷达探测到的目标信号可以认为是来自主波束内目标反射的信号，且认定目标方位处于雷达天线主波束的最大方向上。
当天线波束最大方向瞄准某一个目标时，如果另一个目标恰好处在天线波束第一零点方向上，则回波信号完全来自天线波束最大方向的那个目标。
因此，天线的分辨率为第一零点波束宽度的一半，即FNBW/2。
例如，当天线的FNBW=20时，具有10的分辨率，可用来辨别方位上相距10的两个目标。
船用导航雷达天线是在水平360°方位上匀速转动，将天线方位位置信号实时送入信息处理机，信息处理机就知道了目标回波信号与目标方位的对应关系。
大学航海学考试(习题卷15)
大学航海学考试(习题卷15)说明：答案和解析在试卷最后第1部分：单项选择题，共98题，每题只有一个正确答案,多选或少选均不得分。
1.[单选题]当两条船位线的交角很小时，采用__________均方误差图形来评 判船位好。
A)三角形B)四边形C)圆D)椭圆2.[单选题]陆标定位中,以下物标应首先选用的是:( )A)灯塔B)灯浮C)岬角D)山峰3.[单选题]用雷达观测法实测风流压差,调整电子方位线与固定弧立物标相对运动轨迹平行,如电子方位线偏在航向线右面5,罗经差2E,则实测风流压差为:A)@+5B)@ -5C)@ +3D)@-34.[单选题]关于雷达TT功能,下列说法正确的是( )。
A)雷达可以稳定跟踪屏幕显示的所有目标B)雷达启动TT功能,就可以跟踪目标C)需要人工/自动录取目标后,雷达启动TT功能D)雷达TT可以读取目标的静态信息5.[单选题]测者眼高为9m,物标高程为36m,则物标地理能见距离为_________海里。
A)@6.27B)@ 12.54C)@ 18.81D)@19.846.[单选题]在雷达荧光屏上的阴影扇形内出现的回波有可能是( )。
A)雨雪干扰B)多次反射回波C)间接反射回波D)不可能出现任何回波7.[单选题]我船航向090,某船位于我船舷角200,若该船航向为110,则我船位于该船舷角:( )A)0C)40左D)无法确定8.[单选题]船舶要加入以船舶搜索救助为目的的报告系统,只需向该系统中心()。
( )A)连续报告船位B)提交航行计划报告C)每天三次报告船舶动态D)每天提交中午报告9.[单选题]当低潮发生后,海面有一段时间停止升降的现象称为()。
( )A)平潮B)停潮C)转潮D)候潮10.[单选题]台风对潮汐的影响是()。
( )A)引起"增水"B)引起"减水"C)引起降雨D)产生狂浪11.[单选题]太阳日逐日长短不等的原因是____。
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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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Ch2
船用雷达设备
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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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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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。
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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[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：
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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）
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°
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
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
Hale Waihona Puke 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
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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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船用雷达设备
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船用雷达设备
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
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
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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
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。
（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
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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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
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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Ch2
船用雷达设备
恒虚警率处理（Constant False Alarm Rate Processing）——CFAR
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船用雷达设备
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
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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)
船用雷达设备
3）正确使用方法： 根据干扰大小，酌情调节。 4）注意事项：
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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Ch2
船用雷达设备
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。
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