导航雷达第一二章引言测量显示原理

1、船舶导航雷达序号知识体系1雷达基本原理2雷达系统配置及工作原理3雷达的操作4雷达观测5雷达定位与导航6雷达目标跟踪与AIS目标报告7雷达安装验收与维护管理航海仪器船舶导航雷达 刘彤 主编 大连海事大学出版社 2012“雷达”译自英文词汇RadarRadar Radio detection and ranging 无线电探测和测距定义：雷达是一种通过发射电磁波和接收 目标反射回波，对目标进行探测和 测定目标信息的设备第一章 引言（雷达是什么？） 雷达技术的发展（怎么来的？）1886-1888赫兹(Germany): 实现了电磁波振荡、发射、接收。1897 波波夫(Russian):提出了回声探测

2、器雷达的初始模型。1936沃森瓦特 (England):制造对空警戒雷达-第一部实用军事雷达1936 德国“海军上将施佩尔伯爵”号战列舰装备舰载雷达-第一部实用的舰载雷达1938美国海军“New York” 巡洋舰XAF型雷达-第一部舰载对空警戒雷达After WWII 成为了发展快速的导航仪器。 雷达发展的技术历程：模拟数字计算机系统航海雷达的用途（干什么用？）三个主要用途:航海雷达特点: 厘米波长（3厘米，10厘米）微波脉冲发射脉冲雷达距离，方位，速度，航向，2测量目标参数(2) 无视线限制(1) 远距离探测1尽早发现目标(1) 避碰 (2) 定位3导航(3)目标识别与跟踪、地理参考信息显

3、示 航海雷达实船安装（1） 航海雷达实船安装（2）第二章 雷达目标探测与显示基本原理第一节 雷达目标测距测方位一、 雷达图像特点（能看到什么？）雷达所能发现的目标(回波）： 船舶 岛屿（陆地） 浮标 海浪杂波 雨雪、云雾杂波 雨雪、云雾杂波方向扫描量程:回波 (at 10 nm)t123.5 s荧光屏边缘本船目标岛屿12 nm目标船90245245EBL901802700方位标志海图平面雷达平面距离与方位测量扫描线固定距标圈HL岛屿本船雷达不能“感知”目标的背面，因此目标的后沿是不可见的.（一）雷达图像基本元素【传统PPI极坐标雷达】雷达荧光屏上除了显示回波图像还包括： CCRP(CONSIS

4、TENCE COMMON REFERENCE POINT) 测量工具（扫描线方位刻度圈HLEBLVRMRR) 操作菜单 状态及数据显示 【现代光栅雷达1】【现代光栅雷达2】SART（二）雷达图像特点：1雷达回波图像为水面目标迎向天线面的垂直投影，无法探测到水下目标；2雷达只能探测目标的前沿，后沿及被遮挡的部分无法探测和显示；3目标的低矮部分（如沙滩）可能会被遮挡或回波微弱，也无法被探测到；4雷达回波由于雷达本身技术参数所限可能导致回波扩展、变形；（二）雷达图像特点：5目标对雷达波的反射能力不同，造成回波强度差别较大，图像明暗不均 6船舶运动、涌浪波动及雷达设备因素引起回波位置闪烁不定，目标边缘

5、不清晰；7由于地理、气象海况以及船舶吃水的变化会造成图像与实际不符或图像发生变化。8由于操作不当或雷达性能下降会导致雷达图像失真和/或目标丢失；【上所有因素综合影响，使雷达图像经常很难与海图和视觉影像对应。】二、雷达测量目标基本原理对应于1 nm(1852m) 距离， t 12.35 s（一）雷达测距原理2、测距公式：R = 1/2 C t1、物理基础：超高频无线电波在空间直线传播； 遇物标能良好反射；t ： 往返于天线与目标的时间C: 电磁波在空间直线传播速度 C = 300 m/ s1、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

6、波，则可探知周围物标的方位天线的方向即目标的方向（二）雷达测方位原理二、雷达测量目标基本原理第二节 雷达显示方式真运动(TM)相对运动(RM)显示方式艏向上(H-up)真北向上(N-up)航向向上(C-up)相对方位（RB)真方位（TB)按运动分按图像指向分按扫描中心（起始点）位置分：中心显示、偏心显示一、相对运动（RMRelative Motion）显示：1、在雷达屏幕上，代表本船位置的CCRP（以及扫描中心）固定不动；2、运动目标以其自身航速和本船航速的合速度作相对于本船的运动；3、与本船同向同速行驶的船在荧光屏上固定不动，海上固定目标则与本船等速反向运动； 按图像指向可以分为：首向上（H

7、UP)、航向向上（CUP)、北向上（NUP)三种方式。 270(T)240(T)Chart planCourse 240Course 270Navigation scenario0Head up 船首向上（Head-up）图象不稳相对运动（RM)显示：3）本船大幅度快速转向时，回波会出现目标拖尾现象，影响观测 ；4）适合宽阔水域且平静海况时船舶避碰，不利于定位、导航和航向频繁机动的航行环境，如船舶进港、狭水道以及大多数情况的沿岸航行。 （无需接入罗经航向信号）1）具有以上相对运动显示的特点；2）艏线起自CCRP且指向屏幕正上方固定不动，回波在屏幕上的分布与驾驶员视觉瞭望分布情况一致，仅能测得目

8、标的相对方位。船首向上（Head-up）图象不稳相对运动显示特点：0固定方位圈(读舷角)活动方位圈(读真方位)2409030330270固定方位圈0代表船首,始终向上配活动方位圈的雷达可以测得真方位，为HUP-TB显示方式真北向上（North-up）图象稳定相对运动（RM) 显示：270(T)240(T)Chart planCourse 240Course 270Navigation scenario02700240North up 真北向上图象稳定相对运动（North-up）显示特点：1.特点：3）船首在风浪中偏荡或本船转向时，艏线随艏向转动，目标回波保持稳定清晰，便于观测。4）适合于定位、

9、导航和航向频繁机动的环境，如船舶进港、狭水道以及大多数情况的沿岸航行。5）偏南航向时雷达图像左右舷分布和实际相反，应注意区分。1）具有前文提到相对运动显示的特点 ，必须接入罗经航向；2）屏幕正上方代表地理真北，艏线起自CCRP且指向本船艏向，雷达回波在屏幕上的分布与所用海图类似 ；0固定方位圈(读真方位)9030240180固定方位圈0代表真北,始终向上船首随时指向航向270EBLNUP可随时测读真方位航向向上（Course-up）图象稳定相对运动（RM)显示：270(T)240(T)Chart planCourse 240Course 270Navigation scenario240002

10、400027002700Course up 航向向上图象稳定相对运动（Course-up）显示特点：4）转向结束，本船航向把定，按下“航向向上”（C-up）后，雷达图像迅速整体旋转，恢复到特点2的图像状态，避免了H-up本船转向过程引起的目标拖尾模糊的显示缺点。 3）船首在风浪中偏荡或本船转向时，具有N-up的显示特点，即艏线随艏向偏荡或转动，目标回波稳定清晰，便于观测。1）具有相对运动显示的特点，需接入罗经信号； 5）能够兼顾导航和避碰功能，适合于比较广泛水域的航行环境。但大多数情况真北方向与海图不一致，不利于目标识别和定位。 2）艏线起自CCRP且指示本船艏向，并初始指向屏幕正上方，回波在

11、屏幕上的分布与驾驶员视觉瞭望的实际情况一致；相对运动偏心（Off Center）显示：扫描中心偏离荧光屏几何中心 2/3 半径范围内，扩大本船了望范围二、真运动（TM）显示方式（一般为NUP）2、代表本船位置的CCRP在屏幕上按照本船的航向和航速移动，所有目标的运动都参考本船的航速输入；1、需同时接入 航向和 速度 信号，才能正常工作；3.屏上其它运动物标按它们各自的航向航速移动；4.如果输入的是对水航速（STW），则在水面上漂浮的船舶在屏幕上固定不动，而陆地会以与风流压差相反的方向和速度移动。对水稳定真运动用于船舶避碰。5.如果输入的是对地航速（SOG），则岛屿等固定目标是静止的，本船和目标船在屏幕上按照其航迹向移动。对地稳定真运动用于船舶在狭水道和进出港导航。三、雷达显示方式选择1、相对运动模式适用于避碰；2、 H-u