航海学(13c1)) 船用雷达的使用性能及其影响因素

1、三、干扰回波 （一）雨雪干扰回波（一）雨雪干扰回波 特点：一片无明显边缘的疏松的棉絮状连续亮斑。特点：一片无明显边缘的疏松的棉絮状连续亮斑。 原因：雨雪较大时，空气中的雨雪反射电磁波。原因：雨雪较大时，空气中的雨雪反射电磁波。 回波的强弱与降雨降雪量的大小有关，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。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。目标的能力，回波变弱或不能显示。 影响因素：影响因素： 降雨降雪量的大小、雨点（雪花）大小、降雨降雪量的大小、雨点（雪花）大小、 天线波束宽度、脉冲宽

2、度。天线波束宽度、脉冲宽度。 雨雪雨雪干扰特点干扰特点 航海雷达与ARPACh2 船用雷达设备 云回波 雨雪回波 消除雨雪干扰回波的方法 同时抑制了弱小回波，因同时抑制了弱小回波，因 此弱小回波容易丢失。此弱小回波容易丢失。 雨滴或雪花雨滴或雪花反射圆极化波的能力比反射水平极化波弱反射圆极化波的能力比反射水平极化波弱，因此可，因此可 减小雨雪干扰，但探测能力下降，减小雨雪干扰，但探测能力下降，可能丢失对称物体的回波。可能丢失对称物体的回波。 雨雪反射较长波长的电磁波能力弱，因此可抑制雨雪干扰，雨雪反射较长波长的电磁波能力弱，因此可抑制雨雪干扰， 尤其适合尤其适合探测雨雪区后的远距离目标探测雨雪

3、区后的远距离目标。 探测雨雪区后的物标，应关掉探测雨雪区后的物标，应关掉FTC，并适当增大增益，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。含水量高的低云回波类似雨雪回波，消除方法相同。 （二）海浪干扰回波海浪干扰回波 原因：原因： 船舶周围的海浪反射电磁波船舶周围的海浪反射电磁波 特点：特点： 在雷达荧光屏扫描中心周围呈一片亮点或在雷达荧光屏扫描中心周围呈一片亮点或 时隐时现的光点时隐时现的光点 2. 与风向有关与风向有关： 上风舷（侧）：强，距离远；上风舷（侧）：强，距离远； 下风舷（侧）：弱，距离近。下风舷（侧）：弱，距离近。 影响因素：影响因素： 1. 与距离有关与

4、距离有关： 离本船较近，干扰越大离本船较近，干扰越大使扫描中心周围一片，不稳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。定的鱼鳞状亮斑，随距离增加呈指数规律迅速减弱。 一般风浪时一般风浪时68 n mile；大风浪时；大风浪时10 n mile 3. 雷达本身特性雷达本身特性：天线种类、高度和转速，工作波长、：天线种类、高度和转速，工作波长、 波束宽度，脉冲宽度等波束宽度，脉冲宽度等 海浪回波及其抑制 （a）抑制前 A （b）抑制后 A 68 NM 海浪杂波干扰 -近大远小 原理特点 消除海浪干扰回波的方法 STC可抑制可抑制68（最大可达（最大可达10）n mil

5、e范围的范围的 回波，对回波，对68海里以外的回波没有影响；海里以外的回波没有影响； 会降低探测弱小回波的能力。会降低探测弱小回波的能力。 海浪反射海浪反射10cm雷达电磁波能力弱。雷达电磁波能力弱。 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；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。可能丢失强度与海浪干扰强度相近的回波或远处小物标。 可能丢失远处弱回波，也可能丢失强杂波边缘的小回波。可能丢失远处弱回波，也可能丢失强杂波边缘的小回波。 （三）同频干扰回波（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，且两工

6、作在同一频段，脉冲重复频率相同或接近相同，且两 船相距较近的时候，相互接收对方发射的电磁波。船相距较近的时候，相互接收对方发射的电磁波。 原因：原因： 特点：特点：随脉冲重复频率差别呈现不同的特点。随脉冲重复频率差别呈现不同的特点。 脉冲重复频率脉冲重复频率 完全相同：辐射状光点完全相同：辐射状光点 相差较小：螺旋状光点相差较小：螺旋状光点 相差较大：散乱光点相差较大：散乱光点 处理方法：处理方法： 选用近量程，或选用另一波段的雷达；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、打开同频干扰抑制器，并将增益、调谐、STC等等 调到最佳位置，并关掉调到最佳位置，并关掉F

7、TC。 同频干扰现象同频干扰现象 航海雷达与ARPACh2 船用雷达设备 同频干扰图像 (a) 近量程(b) 量程增加(c) 远量程 被干扰的小目标岸线基本不受影响 同频干扰抑制效果 4）明暗扇形干扰回波）明暗扇形干扰回波 5）电火花干扰）电火花干扰 产生原因：自动频率跟踪（产生原因：自动频率跟踪（AFC)电路失调；电路失调； 消除方法：改为手动。消除方法：改为手动。 v原因：原因：机内器件跳火或接触不良引起的现象，机内器件跳火或接触不良引起的现象， v位置固定或不固定的亮线，如果严重应立刻关机。位置固定或不固定的亮线，如果严重应立刻关机。 第三章第三章 雷达观测雷达观测 重要内容重要内容 v

8、 显示方式分类：显示方式分类： 按扫描中心（起点）按扫描中心（起点）-动？动？/ / 不不 动？动？ 1 1、相对运动（、相对运动（RMRM） 2 2、真运动（、真运动（TMTM） v RMRM显示方式：显示方式： 不管本船如何运动，代表本船位置的扫描起点始终固定不不管本船如何运动，代表本船位置的扫描起点始终固定不 动。动。 目标回波相对于本船作相对运动。目标回波相对于本船作相对运动。 v TMTM显示方式显示方式： 代表本船位置的扫描起点，按本船的实际航向、航速在荧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。光屏上移动。 目标回波按自己的航向、速度在荧光屏上移动（目标回波

9、按自己的航向、速度在荧光屏上移动（好象在好象在 直升飞机上观测）。直升飞机上观测）。 航海雷达与ARPACh2 船用雷达设备 按按HLHL指向：指向： 1 1、船首向上船首向上（Head UpHead Up）：不管本船如何运）：不管本船如何运 动，动，HLHL始终指向固定方位刻度盘始终指向固定方位刻度盘0 0上。上。 2 2、真北向上真北向上（North UpNorth Up）：）：HLHL指在本船的指在本船的 实际航向上，固定方位刻度零度代表真北。实际航向上，固定方位刻度零度代表真北。 3 3、航向向上航向向上（Course UpCourse Up）：）：HLHL指在本航的指在本航的 实际航

10、向上，又可以指向实际航向上，又可以指向0 0上。上。 v 结合，有好几种显示方式。结合，有好几种显示方式。 航海雷达与ARPACh2 船用雷达设备 二、相对运动雷达显示方式二、相对运动雷达显示方式 1 1、船首向上图像不稳相对运动显示、船首向上图像不稳相对运动显示 （Head up Unstability Relative MotionHead up Unstability Relative Motion） 例子例子 航海雷达与ARPACh2 船用雷达设备 航海雷达与ARPACh2 船用雷达设备 特点：特点： v扫描中心：始终不动；扫描中心：始终不动； v目标回波：做相对运动，固定目标相反方向

11、运；目标回波：做相对运动，固定目标相反方向运； vHLHL指向：始终指向固定方位刻度盘指向：始终指向固定方位刻度盘0 0上；上； v测角方式：相对方位（舷角）；测角方式：相对方位（舷角）； v当本船改向时（或船首偏荡时）；当本船改向时（或船首偏荡时）； HLHL指向：不动指向：不动 ； 目标回波：以相反方向旋转，且留下一段弧形目标回波：以相反方向旋转，且留下一段弧形 余辉；余辉； v优点：直观，回波图像与观察左右舷一致；优点：直观，回波图像与观察左右舷一致； v缺点：本船转向时，图像模糊，影响观测；缺点：本船转向时，图像模糊，影响观测； v适用场合：了望、避让；适用场合：了望、避让； v输入数

12、据（航向、速度输入数据（航向、速度) )：无需：无需。 航海雷达与ARPACh2 船用雷达设备 三、三、真北向上图像稳定相对运动显示真北向上图像稳定相对运动显示 N-up Stability RMN-up Stability RM 航海雷达与ARPACh2 船用雷达设备 特点：特点： v扫描中心：扫描中心：始终不动；始终不动； v目标回波：目标回波：做相对运动，固定目标向相反方向运动；做相对运动，固定目标向相反方向运动； vHLHL指向：指在实际航向上；指向：指在实际航向上； v测角方式：真方位；测角方式：真方位； v当本船改向时（或船首偏荡时）当本船改向时（或船首偏荡时） HLHL指向：指向

13、：动：随本船航向动；动：随本船航向动； 目标回波：目标回波：固定目标不动；固定目标不动； v优点：图像稳定；优点：图像稳定； v缺点：容易搞错左右舷（当目标缺点：容易搞错左右舷（当目标9090至至270270之间之间）；）； v适用场合：定位，导航（但不利避让）；适用场合：定位，导航（但不利避让）； v输入数据（航向、速度）：本船航向。输入数据（航向、速度）：本船航向。 航海雷达与ARPACh2 船用雷达设备 3 3、航向向上图像稳定相对运动显示、航向向上图像稳定相对运动显示 （Course up Unstability Relative MotionCourse up Unstability

14、 Relative Motion） 航海雷达与ARPACh2 船用雷达设备 特点：特点： v扫描中心：始终不动；扫描中心：始终不动； v目标回波：做相对运动，固定目标向相反方向运动；目标回波：做相对运动，固定目标向相反方向运动； vHLHL指向：指在实际航向上；指向：指在实际航向上； v测角方式：相对方位、真方位；测角方式：相对方位、真方位； v当本船改向时（或船首偏荡时）当本船改向时（或船首偏荡时） HLHL指向：动指向：动, ,随本船航向动；随本船航向动； 目标回波：固定目标不动；目标回波：固定目标不动； 当按下当按下“新航向向上新航向向上”按钮，按钮，HLHL与回波一起转一个与回波一起转

15、一个 航向角；航向角； v优点：优点：直观；直观；图像稳定图像稳定（两者兼之）；（两者兼之）； v适用场合：适用场合：避让，避让，定位导航定位导航，均可用；均可用； v输入数据（航向、速度输入数据（航向、速度) )：本船航向。：本船航向。 航海雷达与ARPACh2 船用雷达设备 扫描扫描 中心中心 物标物标静止物静止物 标标 刻度盘刻度盘 零度零度 刻度盘刻度盘 读数读数 转向时转向时 船首向上船首向上 相对运动相对运动 不动不动 相对本相对本 船运动船运动 与本船与本船 等速反等速反 向运动向运动 本船船本船船 首首 舷角舷角物标反向物标反向 旋转旋转 北向上北向上 相对运动相对运动 不动不

16、动 相对本相对本 船运动船运动 与本船与本船 等速反等速反 向运动向运动 真北真北真方位真方位 物标不动物标不动 航向向上航向向上 相对运动相对运动 不动不动 相对本相对本 船运动船运动 与本船与本船 等速反等速反 向运动向运动 设定的设定的 航向航向 相对方相对方 位或真位或真 方位方位 物标不动物标不动 北向上北向上 真运动真运动 运动运动 相对静相对静 止物标止物标 运动运动 不动不动真北真北无无物标不动物标不动 4 4、对水稳定真运动、对水稳定真运动 对地稳定真运动对地稳定真运动 v概念概念 风、流影响、风流压差角；风、流影响、风流压差角； 船首向（对水航向）；船首向（对水航向）； 航

17、迹向（对地航向）；航迹向（对地航向）； 航迹向航迹向= =船首向船首向+ +风流压差角（速度矢量风流压差角（速度矢量 三角形的关系）。三角形的关系）。 航海雷达与ARPACh2 船用雷达设备 航海雷达与ARPACh2 船用雷达设备 对水、对地稳定真运动显示特点：对水、对地稳定真运动显示特点： 特点特点 显示显示 方式方式 图图 象象 显显 示示 运动运动 目标目标 固定固定 目标目标 适用适用 场合场合 对水稳定显对水稳定显 示示（或称为或称为 水面稳定显水面稳定显 示）示） 图象图象 以水以水 面为面为 基准基准 以水面为基以水面为基 准在运动准在运动 以风流方向相以风流方向相 反、速度相等

18、反、速度相等 在移动在移动 避让避让 对地稳定显对地稳定显 示示（或称为或称为 地面稳定显地面稳定显 示）示） 图象图象 以地以地 面为面为 基准基准 以地面为基以地面为基 准在运动准在运动 固定不动固定不动 狭水道狭水道 航行航行 航海雷达与ARPACh2 船用雷达设备 第四章第四章 雷达定位、雷达航标与雷达导航雷达定位、雷达航标与雷达导航 一、雷达定位一、雷达定位 v物标尺寸对反射性能的影响：物标尺寸对反射性能的影响： 物标的大小、宽度、高度、深度；物标的大小、宽度、高度、深度； v物标的形状、表面结构及雷达波入射角的影响：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

19、体；平板、球体、圆柱体、椎体； v物标材料的影响：物标材料的影响： 金属、海水、冰、石头、木头等各不相同，对回金属、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。波强弱差异的影响较其他因素小。 2、雷达回波的识别、雷达回波的识别 v根据雷达荧光屏上物标回波形状与海图上物标形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；状进行比较进行识别； v根据已知准确船位识别；根据已知准确船位识别； v根据雷达航标特点识别。根据雷达航标特点识别。 3、选择定位物标的原则、选择定位物标的原则 v应尽量选择图像清晰、位置能与海图精确对应的应尽量选择图像清晰、位置能与海图精

20、确对应的 回波，避免选用平坦的岸线和山坡；回波，避免选用平坦的岸线和山坡； v应尽量选用近且便于确认的可靠物标；应尽量选用近且便于确认的可靠物标； v多物标定位时多物标定位时 三条位置线交角接近三条位置线交角接近120120或两或两 条位置线交角接近条位置线交角接近9090。 4、雷达定位方法与精度 v三物标距离定位；三物标距离定位； v两物标距离加一物标方位；两物标距离加一物标方位； v两物标距离定位；两物标距离定位； v两物标方位加一物标距离定位；两物标方位加一物标距离定位； v单物标方位距离定位；单物标方位距离定位； v三物标方位定位；三物标方位定位； v两物标方位定位。两物标方位定位。

21、 v 测距：测距：活标圈内沿与目标回波前沿相切，活标圈内沿与目标回波前沿相切， 次序为次序为先正横，后首尾先正横，后首尾。 v测方位：测方位：（点目标、突堤）（点目标、突堤） 次序次序：先首尾后正横先首尾后正横。 横摇时横摇时：测正横方向目标方位。：测正横方向目标方位。 纵摇时：纵摇时：测首尾方向目标方位。测首尾方向目标方位。 序序 号号 航标航标 种类种类 海图海图 上符上符 号表号表 示示 电电 源源 图图 形形 作用作用 距离距离 作作 用用原原 理理 1 雷达雷达 应答应答 器器 （ Racon ） 有有 源源 (被被 动动) 莫尔斯莫尔斯 编码编码 的脉冲的脉冲 信号信号 17 30

22、 Nm 可能产可能产 生假回生假回 波。波。 测应答测应答 器：器： 距离距离 方位方位 接收到接收到 雷达信雷达信 号约号约 0.5us后，后， 自动发自动发 射应签射应签 脉冲信脉冲信 号号 航海雷达与航海雷达与ARPAARPA 二、雷达航标二、雷达航标 序序 号号 航标航标 种类种类 海图海图 上符上符 号表号表 示示 电电 源源 图图 形形 作用作用 距离距离 作作 用用原原 理理 2 雷达雷达 方位方位 信标信标 （ Rama rk） 有有 源源 (主主 动动) 203 0 Nm 可能产可能产 生假回生假回 波。波。 测信标测信标 方位方位 间隔间隔 （15S） 发射发射 信号信号

23、一条夹角一条夹角 1313径径 向点线或向点线或 扇形扇形 航海雷达与航海雷达与ARPAARPA 航海雷达与航海雷达与ARPAARPA 序序 号号 航标航标 种类种类 海图海图 图示图示 电电 源源 图形图形 作用作用 距离距离 作用作用原理原理 3 雷达雷达 反射反射 器器 (Refle ction) 无无 源源 增强回增强回 波及作波及作 用距离用距离 边长边长 3nm 7n m 提高作提高作 用距离用距离 （或提（或提 高回波高回波 强度）强度） 角反角反 射、射、 透镜透镜 反射反射 航海雷达与航海雷达与ARPAARPACh5 Ch5 定位与导航定位与导航 序序 号号 航标航标 种类种

24、类 海图海图 上符上符 号表号表 示示 电电 源源 图形图形 作用作用 距离距离 作用作用原理原理 4 搜救搜救 雷达雷达 应答应答 器器 有有 源源 被被 动动 同一方同一方 位上位上12 个短划个短划 线，总线，总 长长8 nm 5nm 便于搜便于搜 救定位救定位 接收到接收到 3cm雷雷 达信号达信号 约约0.5us 后，发后，发 射一串射一串 脉冲信脉冲信 号号 SART回波示意图 （a）通常回波 （b）1 n mile左右回波 （c）近距离回波 三、雷达导航 一般在进出港、狭水道航行、能见度低等情况，一般在进出港、狭水道航行、能见度低等情况， 方便、有效。方便、有效。 （一）、距离避

25、险线法一）、距离避险线法 v 选用避险方位标尺线（活标圈定出避险线距离相选用避险方位标尺线（活标圈定出避险线距离相 对应对应 的一根平行方位标尺线）；的一根平行方位标尺线）； v 使危险目标回波处在避险线外侧。使危险目标回波处在避险线外侧。 （二）、方位避险线法二）、方位避险线法 v 先海图上确定危险方位，用方位尺置于该方位上；先海图上确定危险方位，用方位尺置于该方位上； v 船位确实于方位避险线的安全一侧。船位确实于方位避险线的安全一侧。 航海雷达与航海雷达与ARPAARPA 虚警？虚警？假目标假目标-当真目标当真目标 虚警产生的原因：虚警产生的原因： a机内噪声机内噪声 a干扰干扰 虚警危

26、害虚警危害 a观测困难观测困难 a计算机饱和计算机饱和 虚警率：虚警率：是在没有目标时，雷达却认为有目标是在没有目标时，雷达却认为有目标 的概率。的概率。 恒虚警率恒虚警率：保持虚警率恒定不变：保持虚警率恒定不变 航海雷达与ARPACh2 船用雷达设备 处理方法：处理方法： w门限自适应：门限自适应： 门限值自动随噪声大小而变化。门限值自动随噪声大小而变化。 a a、慢门限处理方法：、慢门限处理方法： 针对机内噪声引针对机内噪声引 起。起。 b b、快门限处理方法：、快门限处理方法： 针对雷达雨雪、针对雷达雨雪、 海浪干扰。海浪干扰。 w使用方法：使用方法：根据干扰大小，酌情调节。根据干扰大小

27、，酌情调节。 w注意：注意：一些小目标可能会丢失。一些小目标可能会丢失。 航海雷达与ARPACh2 船用雷达设备 1 1、抗雨雪干扰电路、抗雨雪干扰电路 （或称为：（或称为：FTCFTC快时间控制电路）。快时间控制电路）。 1 1）雨雪）雨雪干扰特点干扰特点： 棉絮状的回波亮斑，无明显边缘。棉絮状的回波亮斑，无明显边缘。 雨雪回波为雨雪回波为-宽的视频脉冲。宽的视频脉冲。 航海雷达与ARPACh2 船用雷达设备 航海雷达与ARPACh2 船用雷达设备 3 3）正确使用方法：正确使用方法： 根据干扰大小，根据干扰大小，酌情调节酌情调节。 4 4）注意事项：注意事项： a 可能丢失的小目标（可能丢

28、失的小目标（经微分后）；经微分后）； a 应加强了望（减少回波能量为代价）。应加强了望（减少回波能量为代价）。 wIMOIMO要求：应能手动可调（抑制程度）。要求：应能手动可调（抑制程度）。 航海雷达与ARPACh2 船用雷达设备 1 1）什么叫雷达同频干抑制电路？什么叫雷达同频干抑制电路？ 相邻两部同频段雷达，相互产生干扰相邻两部同频段雷达，相互产生干扰。 w分为：分为： a同频同频同步同步干扰干扰 相同频段，脉冲重复周期相同相同频段，脉冲重复周期相同（T T1 1=T=T2 2）。）。 a同频同频异步异步干扰干扰 相同频段，脉冲重复周期不同相同频段，脉冲重复周期不同（T T1 1TT2 2）。）。 航海雷达与ARPACh2 船用雷达设备 2 2）干扰现象：干扰现象： w 同频同频同步同步射线状虚线射线状虚线 w 同频同频异步异步 aT T1 1T T2 2相差不大相差不大螺旋虚线螺旋虚线 aT T1 1T T2 2相差较大相差较大杂乱斑点杂乱斑点 w 随随量程增大，更明显量程增大，