導(dǎo)航雷達(dá)第一二章引言測量顯示原理

1、船舶導(dǎo)航雷達(dá)序號知識體系1雷達(dá)基本原理2雷達(dá)系統(tǒng)配置及工作原理3雷達(dá)的操作4雷達(dá)觀測5雷達(dá)定位與導(dǎo)航6雷達(dá)目標(biāo)跟蹤與AIS目標(biāo)報告7雷達(dá)安裝驗(yàn)收與維護(hù)管理航海儀器船舶導(dǎo)航雷達(dá) 劉彤 主編 大連海事大學(xué)出版社 2012“雷達(dá)”譯自英文詞匯RadarRadar Radio detection and ranging 無線電探測和測距定義：雷達(dá)是一種通過發(fā)射電磁波和接收 目標(biāo)反射回波，對目標(biāo)進(jìn)行探測和 測定目標(biāo)信息的設(shè)備第一章 引言（雷達(dá)是什么？） 雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展（怎么來的？）1886-1888赫茲(Germany): 實(shí)現(xiàn)了電磁波振蕩、發(fā)射、接收。1897 波波夫(Russian):提出了回聲探測

2、器雷達(dá)的初始模型。1936沃森瓦特 (England):制造對空警戒雷達(dá)-第一部實(shí)用軍事雷達(dá)1936 德國“海軍上將施佩爾伯爵”號戰(zhàn)列艦裝備艦載雷達(dá)-第一部實(shí)用的艦載雷達(dá)1938美國海軍“New York” 巡洋艦XAF型雷達(dá)-第一部艦載對空警戒雷達(dá)After WWII 成為了發(fā)展快速的導(dǎo)航儀器。 雷達(dá)發(fā)展的技術(shù)歷程：模擬數(shù)字計算機(jī)系統(tǒng)航海雷達(dá)的用途（干什么用？）三個主要用途:航海雷達(dá)特點(diǎn): 厘米波長（3厘米，10厘米）微波脈沖發(fā)射脈沖雷達(dá)距離，方位，速度，航向，2測量目標(biāo)參數(shù)(2) 無視線限制(1) 遠(yuǎn)距離探測1盡早發(fā)現(xiàn)目標(biāo)(1) 避碰 (2) 定位3導(dǎo)航(3)目標(biāo)識別與跟蹤、地理參考信息顯

3、示 航海雷達(dá)實(shí)船安裝（1） 航海雷達(dá)實(shí)船安裝（2）第二章 雷達(dá)目標(biāo)探測與顯示基本原理第一節(jié) 雷達(dá)目標(biāo)測距測方位一、 雷達(dá)圖像特點(diǎn)（能看到什么？）雷達(dá)所能發(fā)現(xiàn)的目標(biāo)(回波）： 船舶 島嶼（陸地） 浮標(biāo) 海浪雜波 雨雪、云霧雜波 雨雪、云霧雜波方向掃描量程:回波 (at 10 nm)t123.5 s熒光屏邊緣本船目標(biāo)島嶼12 nm目標(biāo)船90245245EBL901802700方位標(biāo)志海圖平面雷達(dá)平面距離與方位測量掃描線固定距標(biāo)圈HL島嶼本船雷達(dá)不能“感知”目標(biāo)的背面，因此目標(biāo)的后沿是不可見的.（一）雷達(dá)圖像基本元素【傳統(tǒng)PPI極坐標(biāo)雷達(dá)】雷達(dá)熒光屏上除了顯示回波圖像還包括： CCRP(CONSIS

4、TENCE COMMON REFERENCE POINT) 測量工具（掃描線方位刻度圈HLEBLVRMRR) 操作菜單 狀態(tài)及數(shù)據(jù)顯示 【現(xiàn)代光柵雷達(dá)1】【現(xiàn)代光柵雷達(dá)2】SART（二）雷達(dá)圖像特點(diǎn)：1雷達(dá)回波圖像為水面目標(biāo)迎向天線面的垂直投影，無法探測到水下目標(biāo)；2雷達(dá)只能探測目標(biāo)的前沿，后沿及被遮擋的部分無法探測和顯示；3目標(biāo)的低矮部分（如沙灘）可能會被遮擋或回波微弱，也無法被探測到；4雷達(dá)回波由于雷達(dá)本身技術(shù)參數(shù)所限可能導(dǎo)致回波擴(kuò)展、變形；（二）雷達(dá)圖像特點(diǎn)：5目標(biāo)對雷達(dá)波的反射能力不同，造成回波強(qiáng)度差別較大，圖像明暗不均 6船舶運(yùn)動、涌浪波動及雷達(dá)設(shè)備因素引起回波位置閃爍不定，目標(biāo)邊緣

5、不清晰；7由于地理、氣象海況以及船舶吃水的變化會造成圖像與實(shí)際不符或圖像發(fā)生變化。8由于操作不當(dāng)或雷達(dá)性能下降會導(dǎo)致雷達(dá)圖像失真和/或目標(biāo)丟失；【上所有因素綜合影響，使雷達(dá)圖像經(jīng)常很難與海圖和視覺影像對應(yīng)。】二、雷達(dá)測量目標(biāo)基本原理對應(yīng)于1 nm(1852m) 距離， t 12.35 s（一）雷達(dá)測距原理2、測距公式：R = 1/2 C t1、物理基礎(chǔ)：超高頻無線電波在空間直線傳播； 遇物標(biāo)能良好反射；t ： 往返于天線與目標(biāo)的時間C: 電磁波在空間直線傳播速度 C = 300 m/ s1、利用收發(fā)定向天線 ，只向一個方向發(fā)射雷達(dá)波且只接收此方向上的目標(biāo)的反射回波2、天線旋轉(zhuǎn)依次向四周發(fā)射雷達(dá)

6、波，則可探知周圍物標(biāo)的方位天線的方向即目標(biāo)的方向（二）雷達(dá)測方位原理二、雷達(dá)測量目標(biāo)基本原理第二節(jié) 雷達(dá)顯示方式真運(yùn)動(TM)相對運(yùn)動(RM)顯示方式艏向上(H-up)真北向上(N-up)航向向上(C-up)相對方位（RB)真方位（TB)按運(yùn)動分按圖像指向分按掃描中心（起始點(diǎn)）位置分：中心顯示、偏心顯示一、相對運(yùn)動（RMRelative Motion）顯示：1、在雷達(dá)屏幕上，代表本船位置的CCRP（以及掃描中心）固定不動；2、運(yùn)動目標(biāo)以其自身航速和本船航速的合速度作相對于本船的運(yùn)動；3、與本船同向同速行駛的船在熒光屏上固定不動，海上固定目標(biāo)則與本船等速反向運(yùn)動； 按圖像指向可以分為：首向上（H

7、UP)、航向向上（CUP)、北向上（NUP)三種方式。 270(T)240(T)Chart planCourse 240Course 270Navigation scenario0Head up 船首向上（Head-up）圖象不穩(wěn)相對運(yùn)動（RM)顯示：3）本船大幅度快速轉(zhuǎn)向時，回波會出現(xiàn)目標(biāo)拖尾現(xiàn)象，影響觀測 ；4）適合寬闊水域且平靜海況時船舶避碰，不利于定位、導(dǎo)航和航向頻繁機(jī)動的航行環(huán)境，如船舶進(jìn)港、狹水道以及大多數(shù)情況的沿岸航行。 （無需接入羅經(jīng)航向信號）1）具有以上相對運(yùn)動顯示的特點(diǎn)；2）艏線起自CCRP且指向屏幕正上方固定不動，回波在屏幕上的分布與駕駛員視覺瞭望分布情況一致，僅能測得目

8、標(biāo)的相對方位。船首向上（Head-up）圖象不穩(wěn)相對運(yùn)動顯示特點(diǎn)：0固定方位圈(讀舷角)活動方位圈(讀真方位)2409030330270固定方位圈0代表船首,始終向上配活動方位圈的雷達(dá)可以測得真方位，為HUP-TB顯示方式真北向上（North-up）圖象穩(wěn)定相對運(yùn)動（RM) 顯示：270(T)240(T)Chart planCourse 240Course 270Navigation scenario02700240North up 真北向上圖象穩(wěn)定相對運(yùn)動（North-up）顯示特點(diǎn)：1.特點(diǎn)：3）船首在風(fēng)浪中偏蕩或本船轉(zhuǎn)向時，艏線隨艏向轉(zhuǎn)動，目標(biāo)回波保持穩(wěn)定清晰，便于觀測。4）適合于定位、

9、導(dǎo)航和航向頻繁機(jī)動的環(huán)境，如船舶進(jìn)港、狹水道以及大多數(shù)情況的沿岸航行。5）偏南航向時雷達(dá)圖像左右舷分布和實(shí)際相反，應(yīng)注意區(qū)分。1）具有前文提到相對運(yùn)動顯示的特點(diǎn) ，必須接入羅經(jīng)航向；2）屏幕正上方代表地理真北，艏線起自CCRP且指向本船艏向，雷達(dá)回波在屏幕上的分布與所用海圖類似 ；0固定方位圈(讀真方位)9030240180固定方位圈0代表真北,始終向上船首隨時指向航向270EBLNUP可隨時測讀真方位航向向上（Course-up）圖象穩(wěn)定相對運(yùn)動（RM)顯示：270(T)240(T)Chart planCourse 240Course 270Navigation scenario240002

10、400027002700Course up 航向向上圖象穩(wěn)定相對運(yùn)動（Course-up）顯示特點(diǎn)：4）轉(zhuǎn)向結(jié)束，本船航向把定，按下“航向向上”（C-up）后，雷達(dá)圖像迅速整體旋轉(zhuǎn)，恢復(fù)到特點(diǎn)2的圖像狀態(tài)，避免了H-up本船轉(zhuǎn)向過程引起的目標(biāo)拖尾模糊的顯示缺點(diǎn)。 3）船首在風(fēng)浪中偏蕩或本船轉(zhuǎn)向時，具有N-up的顯示特點(diǎn)，即艏線隨艏向偏蕩或轉(zhuǎn)動，目標(biāo)回波穩(wěn)定清晰，便于觀測。1）具有相對運(yùn)動顯示的特點(diǎn)，需接入羅經(jīng)信號； 5）能夠兼顧導(dǎo)航和避碰功能，適合于比較廣泛水域的航行環(huán)境。但大多數(shù)情況真北方向與海圖不一致，不利于目標(biāo)識別和定位。 2）艏線起自CCRP且指示本船艏向，并初始指向屏幕正上方，回波在

11、屏幕上的分布與駕駛員視覺瞭望的實(shí)際情況一致；相對運(yùn)動偏心（Off Center）顯示：掃描中心偏離熒光屏幾何中心 2/3 半徑范圍內(nèi)，擴(kuò)大本船了望范圍二、真運(yùn)動（TM）顯示方式（一般為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動，所有目標(biāo)的運(yùn)動都參考本船的航速輸入；1、需同時接入 航向和 速度 信號，才能正常工作；3.屏上其它運(yùn)動物標(biāo)按它們各自的航向航速移動；4.如果輸入的是對水航速（STW），則在水面上漂浮的船舶在屏幕上固定不動，而陸地會以與風(fēng)流壓差相反的方向和速度移動。對水穩(wěn)定真運(yùn)動用于船舶避碰。5.如果輸入的是對地航速（SOG），則島嶼等固定目標(biāo)是靜止的，本船和目標(biāo)船在屏幕上按照其航跡向移動。對地穩(wěn)定真運(yùn)動用于船舶在狹水道和進(jìn)出港導(dǎo)航。三、雷達(dá)顯示方式選擇1、相對運(yùn)動模式適用于避碰；2、 H-u