08 雷达使用性能

第三章船用雷达使用性能及其影响因素

第一节最大探测距离及其影响因素1．最大探测距离（P.67）1)雷达地平(RadarHorizon):在标准大气状况下，仅考虑地球曲率及大气折射时雷达的最大探测距离标准大气状况：压力P：在海平面上为1013hpa，

温度c：在海平面上为，15℃，相对湿度h：60％，相对湿度不随高度变化

DR=2.23√h式中：DR：雷达地平（以海里为单位）

h:天线离海面高度(以米为单位)Targetshape,texture,size,atmosphericconditionandradarfrequencyshallinfluencetherange.)2.23(21hhR+=Geometrichorizon1.93Opticalhorizon2.07Radarhorizon2.23radarhorizonandmaximumdetectabletargetrangehhAntennaradarhorizonTargetradarhorizon212)雷达最大探测距离（P67）①定义：考虑地球曲率、天线和物标高度及雷达波传播空间大气折射影响时的雷达可能观测的最大距离，又称“极限距离”。2．异常传播（P68）1）次折射(Sub_refraction)（负折射、欠折射）（P.68）①产生条件:ⅰ大陆上空的冷空气移向温暖的海面上空，即出现“上冷下热”和”上湿下干”ⅱ天气是平静的②产生的影响:③易发生的地区：极区或非常寒冷的大陆附近。2）超折射(Supper_refraction)（过折射）（P.69）①产生条件:ⅰ炎热大陆上空温暖而干燥的空气移向冷而湿的海面，即出现“上热下冷”和”上干下湿”ⅱ天气是平静的②产生的影响:③易发生的地区：热带及炎热的大陆附近，例红海、亚丁湾3)大气波导(AtmosphereDuct)(SurfaceDuctandElevatedDuct)表面波导：当超折射现象严重时，雷达电磁波被大气折射向海面，再由海面发射至大气，如此反复。高悬波导：在平静的天气里，海面上空出现一层温暖的反射层（逆温层）雷达探测距离将大大增加，从而产生二次扫描假回波第二节最大作用距离及其影响因数一．雷达技术参数及物标反射性能(P.69)1．雷达技术参数（P.69）最大作用距离:

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。rmax

=Pt

GA

lσo64π

Prmin223()1\4Pt——雷达峰值功率GA——天线增益——工作波长Prmin——接收机门限功率0——物标有效散射面积（雷达截面积）2．物标有效散射面积At的影响1)物标有效散射面积Atl理解：相对于雷达波方向的截面积举例ABAB2)影响物标有效散射面积At的因素①物标尺寸：宽：小于水平波束宽度，回波强度随宽度成正比；反之，回波强度与物标总宽度无关高：越高回波越强，但要看坡度、覆盖状况等，高山不一定有强回波深：雷达不能“感觉”深度②目标形状和表面结构

1）平板：决定于表面状况及视角大小

2）球形：很差目标，表面粗糙稍好

3）圆柱：具体回波要看大小和视角

4）圆锥：很差目标③材料：反射能力取决于基本电特性。金属好，海水较好，木、冰差④工作波长：尺寸<<λ：

尺寸>>λ：

实际物标有效散射面积很难用上式计算目标有效散射面积（ｍ2）目标有效散射面积（ｍ２）小型货船

1．4×102潜艇（在水面）37～140中型货船

7．4×103小型运输舰150大型货船

1．5×104中型运输舰7500拖网渔船

750大型运输舰15000快艇

100巡洋舰14000二、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2rmax3）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雷达好三、海浪干扰(SeaClutter)（P73）1）特点：①近时强，距离增加时以1/r4减弱，一般为6~8海里，大时达10海里。②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。长涌为条状回波。④强度还与雷达技术指标有关：

a：λb：入射角

c：极化类型:水平极化波较垂直极化波干扰小

d：τ、θh2）影响：影响近距物标回波显示，过强还会引起接收机过载3）抑制方法：STCCFAR对数放大器10厘米波段高速天线：平滑海浪干扰影响，起到抑制干扰作用窄脉冲宽度四、大气衰减(AtmosphericAttenuation)（P74）

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主要由水气、氧气引起，氧气对3~10厘米波影响一样。水气：3厘米衰减强雨滴大小及密度：3厘米衰减强雾：一般影响较小，能见度30米的浓雾影响较中雨大，但回波一般看不见。云、雨雪：除衰减外，还产生干扰回波。云、雨、雪引起的大气衰减还与雷达技术指标：天线波束宽度、发射脉宽等有关五、性能标准在正常电波传播条件下，雷达天线高出水面15米，且无杂波干扰，应能清楚显示各种物标的距离。如下表：物标回波距离（海里）海拔60米的岸线20海拔6米的岸线75000总吨的船舶710米长小船3导航浮筒（σ=10m2）2第三节

最小作用距离及其影响因素1、定义（P75）：

在雷达屏上可清晰显示物标回波的最近距离。2、影响它的因素

τtr)(2Cmin1rtR+=t取Rmin1&Rmin2,的较大者为最小作用距离。Rmin2与安装、吃水、天线参数有关。在最小作用距离内可能会检测到强目标。Rmin1Rmin2θHTheminimumdetectabletargetrangeaffectedbyVBWZeropowerlineHalfpowerline…………Rmin2=H·ctg(θv/2)雷达天线越低，垂直波束越宽，Rmin2越小3、性能标准：雷达天线高出水面15米时，对于5000总吨的船舶、10米长的小船及有效散射面积约10米2的导航浮筒，除了量程转换开关以外，不动其它任何控钮和开关，应在50米~1海里范围内都能清楚显示。第四节距离分辨率及其影响因素

1、定义（P76）：雷达区分同方位上两个相邻物标的能力，用可分开显示的同方位上两个相邻物标的最小间距表示。2、影响因素：Δrmin=C（τ+1/Δf）/2+2RD（d/D）式中：

C：电波传播速度

τ：发射脉冲宽度

Δf：接收机通频带

d：光点直径

D：屏幕直径

RD：所用量程距离RadiusofspotBandwidthPulselengthRadiusofspotBandwidthRangdiscriminationPeripheryofCRTABRangediscriminationRealtarget3、操作注意（P76）：1）选用窄的脉冲宽度（在小RD时机器自动选择）2）宽Δf（在小RD时机器自动选择）3）选用近量程观测（RD

小）4）聚焦要好(d小)5）选购小d大D的即高分辨率的CRT4、性能标准：用2海里或更小量程档，在量程50%~100%距离范围内观测两个同方位的相邻小物标，它们能分开显示的最小间距应不大于50米。第五节方位分辨率及其影响因素

(BearingDiscrimination)1、定义（P77）：雷达区分等距离上两个相邻物标的能力，用可分开显示的等距离上两个相邻物标的最小方位夹角表示。2、影响因素：1）水平波束宽度2）荧光屏尺寸和光点直径3）调增益和亮度θHBearingdiscriminationPixeldistortionθH3、操作注意（P78）：1）减小水平波束宽度θ°H2）聚焦要好（d小）3）准确选择小量程，使回波处于2/3量程附近。4）选购小d大D的CRT5）适当减小亮度、增益，以减小回波亮点尺寸：可使Δα°min≈（0.6~0.7）θ°HThebearingangleofsametargetbutdifferentrange4、性能标准：雷达用1.5海里或2海里量程时在量程50%~100%的距离范围内（即LS/2~LS）观测两个等距离的相邻点物标。它们能分开显示的最小方位间隔应不大于2.5°。第六节测距精度及其影响因素

(RangeAccuracy)一、影响因素（P78）1、同步误差（电源电压变动，温、湿度变化等随机因素）2、测距装置不精确3、扫描锯齿波非线性（内插时引起）4、τ、Δf、d引起的图像扩展5、物标回波闪烁引起6、天线高度引起（见下页图）7、操作技术引起（切点、顺序）8、其他因素ABCA’IslandIslandIslandSweeplineSweepdirectionOSweeporigin(ownship)PeripheryofCRTRealrangeDetectionrangeOwnship(a)Sideview(b)Topview(c)RadarpictureOwnshipContourACC’三、操作注意（P79）：1）调节好控钮2）选好合适量程3）核实测距装置精度4）选择合适切点（活标内缘与回波前沿重合P79）5）选择合适顺序6）选用宽的Δf、窄的τ7）选择合适的目标二、性能标准利用固定距标圈和活动距标圈测量物标距离，误差不能超过所用量程最大距离的1.5%或者70米中较大的一个值。实际的测距误差还与干扰杂波的强度、海况及使用者的技术有关。第七节测方位精度及其影响因素

(BearingAccuracy)一、影响因素（P79）1）方位同步系统误差2）船首线误差3）扫描中心误差（用机械方位标尺测量时引起）偏心距离目标距离方位角4）θＨ、ｄ引起的图像扩展5）θＨ形状不对称6）波束轴向偏移角不稳定引起的误差，随工作频率漂移变3~5°7）方位测量设备误差8）本船倾斜及摇摆引起选正平时测量；横摇大时测正横向，纵摇大时测首尾向；避免测偶点方位。9）操作技术引起的测读误差（量程选择不当、回波为调清晰）SpottargetBearingaccuracyθHθH/2BearingPixeldistortionPixeldistortionθH/2d/2～dd/2