,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第三章雷达使用性能及其影响因素,第三章雷达使用性能及其影响因素,1,3.1 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,雷达地平和最大探测距离,h,h,2,1,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,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,2,受大气因素的影响较大,1.正常辐射,正常辐射,超折射和次折射,次折射,超折射,2.超折射,3.次折射,受大气因素的影响较大1.正常辐射正常辐射超折射和次折射次折,3,3.2 最大作用距离及其影响因素,影响因素,1、技术指标：,2、目标反射特性：,3、海面反射：,4、外界杂波干扰：,5、大气传播衰减：,在一定的电波传播条件下，雷达对某特定物标探测的最大距离。表示雷达探测远距离目标的能力,3.2 最大作用距离及其影响因素影响因素1、技术指标：在,4,最大作用距离及其影响因素,IMO规定：,正常电波传播条件下，天线高出水面15米，且无杂波干扰，应能显示各种物标的距离如表,物 标 回 波,距 离,海拔60 m的岸线,20 n mile,海拔6 m的岸线,7 n mile,5000总吨的船舶,7 n mile,10 m长小船,3 n mile,导航浮筒（,0,=10 m,2,）,2 n mile,最大作用距离及其影响因素IMO规定：物 标 回 波距,5,技术指标的影响：,在自由空间中，雷达最大探测距离计算公式：,P,t,:天线发射的脉冲功率；G,A,：天线增益；,：工作波长；P,rmin,：接收机门限电压；,0,：物标有效散射面积,技术指标的影响：在自由空间中，雷达最大探测距离计算公式：Pt,6,技术指标的影响：,1）工作波长,：,长：最大作用距离远；雨雪、海浪杂波干扰小。,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,P,t：功率大，最大作用距离远，杂波干扰强。,3）脉冲宽度,：,窄：最小作用距离近；距离分辨力、测距精度高；杂波干扰小。,宽：最大作用距离远。,技术指标的影响：1）工作波长：,7,技术指标的影响：,4）天线增益G,A,：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,：,小：最大作用距离远；雨雪海浪杂波干扰小。,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。,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。,8,技术指标的影响：,10）通频带宽度,f,0.707：,宽：距离分辨力、测距精度高；图象清晰。,窄：最大作用距离远。,11）天线转速,n,：,高：图象完整；海浪干扰小；有利识别观测高速目标。,低：最大作用距离远。,12）天线极化类型：,水平极化：海浪干扰小，海面目标反射强。,垂直极化：雨雪干扰小。,圆极化：雨雪干扰很小；对称性目标回波减弱。,技术指标的影响：10）通频带宽度f0.707：,9,目标反射特性的影响：,1）目标视角：,水平视角；,垂直视角。,视角随船和目标相对位置改变而变化。视角不同，回波不同。,2）目标形状和表面结构：,平板：决定于表面状况及视角大小。,球形：很差目标，表面粗造稍好。,圆柱：具体回波要看大小和视角。,圆锥：很差目标。,目标反射特性的影响：1）目标视角：,10,目标反射特性的影响：,3）目标尺寸：面积大，回波强。,宽度：,a.小于水平波束宽度，回波强度随宽度成正比。,b.大于水平波束宽度，回波强度与各段目标特性有关。,高度：越高回波越强，但要看坡度，高山不一定有强回波。,深度：雷达不能“感觉”深度。,侧视图,俯视图,目标反射特性的影响：3）目标尺寸：面积大，回波强。侧视图俯视,11,目标反射特性的影响：,4）目标材料：反射能力取决于基本电特性。金属好，海水较好，木、冰差。,5）目标有效散射面积（雷达横截面积）：表示对入射波的散射能力。大好。有效散射面积与波长有关。,目标反射特性的影响：4）目标材料：反射能力取决于基本电特性。,12,海面反射的影响,1,4,H,l,q,=,(1)镜面,到达物标有直射波和海面反射波，两者互相作用造成雷达波束在垂直方向上的分裂现象。回波将时隐时现。,最低波瓣仰角 与波长成正比，X波段比S波段好。,海面反射的影响14Hlq=(1)镜面,13,海面反射的影响,(2)波浪海面干扰,海杂波干扰的特点：,近强远弱。,上风侧强，下内侧弱。,最大作用距离达10 nm.,海杂波干扰受下列因素影响：,海浪的强度,天线的高度,发射功率与波长,海面反射的影响(2)波浪海面干扰,14,大气衰减的影响,衰减：雷达波在大气中传播时受到气体分子（主要是氧气和水蒸气）的吸收及散射而产生。,水滴衰减的特点：,与工作频率有关，衰减量基本随波长减小而增大。S波段强于X波段。,雨中衰减量随降雨量和密度增大而增大。,云雾中衰减量与水粒的密度成正比。大雾对雷达回波有影响。能见度为30米的大雾比中雨引起的衰减还大。,与天线波束宽度及脉冲宽度有关。,大气衰减的影响衰减：雷达波在大气中传播时受到气体分子（主要是,15,3.3最小作用距离及其影响因素,一、最小作用距离：,雷达荧光屏上显示目标的最近距离。,雷达探测近距离目标的能力,最小作用距离：,取以下二者大者,1、雷达脉冲宽度,及收发开关恢复时间,t,r,：,r,min1,=,(,+,t,r,),C,2,2、雷达天线垂直波束照射角度,v,：,r,min2,=,h,1,ctg,v,2,3.3最小作用距离及其影响因素一、最小作用距离：雷达荧光屏,16,3.3最小作用距离及其影响因素,r,min1,r,min2,target range affected by VBW,Zero power line,Half power line,v,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 m,2,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。,3.3最小作用距离及其影响因素rmin1rmin2targ,17,3.4距离分辨力及其影响因素,同一方位不同距离上两个相邻的目标在雷达荧光屏上显示为两个影像的最小距离差,r,min,一、距离分辨力：,r,min,=,C,2,(,+,),+2,R,D,1,f,D,d,C,电波传播速度,发射脉冲宽度,d,光点直径,f,接收机通频带,D,屏幕直径,R,D,所用量程,带宽失真,距离分瓣率,荧光屏边缘,A,B,3.4距离分辨力及其影响因素同一方位不同距离上两个相邻的目,18,3.4 距离分辨力及其影响因素,二、影响因素,1、脉冲宽度,：,主要因素，脉冲宽度越小，分辨力越高,它使目标影像向屏边缘延伸 C,/2,1）当两个目标相距,大于,C,/2，能分辨,2）当两个目标相距,小于等于,C,/2，不能分辨,2、量程：,近量程比远量程分辨力高,3、光点尺寸：,聚焦越好，光点尺寸越小，分辨力越高,4、接收机通频带：,越大分辨力越高,5、脉冲波形：,波形越陡直，分辨力越高,三、性能标准要求,在2 n mile或更小量程的50%至100%的距离范围内观测两个同方位的相邻小目标，能分开显示的最小间距不大于50 m。,3.4 距离分辨力及其影响因素二、影响因素1、脉冲宽度,19,3.5方位分辨力及其影响因素,一、方位分辨力：,同一距离不同方位上两个相邻的目标在雷达荧光屏上显示为两个影像的最小方位差,min,min,=,H,+,d,相同方位而距离不同的两物标,H,光点角尺寸,H,3.5方位分辨力及其影响因素一、方位分辨力：同一距离不同方,20,3.5方位分辨力及其影响因素,二、影响因素,1、水平波束宽度,H,：,主要因素，,H,越小，分辨力越高,它使目标影像向左右各延伸,H,/2,1）当两个点状目标方位差（夹角）,大于,H,，能分辨,2）当两个点状目标方位差（夹角）,小于等于,H,，不能分辨,2、光点角尺寸：,光点张角越小，分辨力越高,3、目标距离：,间距一定的两个目标，离本船越近，越易分辨,距离本船D距离波束宽度所对应的弧长,d,2,H,D,/360,H,D,/57.3,目标间距d d，能分辨；目标间距d d，不能分辨,三、性能标准要求,在1.5 或 2 n mile量程的50%至100%的距离范围内观测两个等距离的相邻小目标，分开显示的最小间隔不大于2.5,3.5方位分辨力及其影响因素二、影响因素1、水平波束宽度,21,3.6测距精度及其影响因素,一、影响因素,1、同步误差：,扫描开始与天线发射时刻不一致,2、固标和活标不准确：,3、扫描锯齿波的非线性：,荧光屏上同样距离对应的时间不同,4、光点尺寸：,越大越差,5、天线高度：,越高越差,6、目标回波闪烁：,本船和目标摇摆，目标反射中心不稳，回波闪烁,7、雷达波传播速度：,变化,二、性能标准要求,固标圈和活标圈测量，误差不能超过所用量程的1.5%或70 m二者之大者,3.6测距精度及其影响因素一、影响因素1、同步误差：扫描,22,A,B,C,A,岛屿,岛屿,岛屿,扫描线,扫描,方向,O,扫描原点,(,本船,),CRT边缘,实际距离,探测距离,本船,(,a,)侧视图,(,b,),俯视图,(,c,)雷达图像,本船,外形轮廓,A,C,C,ABCA岛屿岛屿岛屿扫描线扫描方向O扫描原点(本船)CRT,23,3.7测方位精度及其影响因素,一、影响因素,1、水平波束宽度和波束形状不对称：,2、方位同步系统角数据传递误差：,扫描线与天线旋转不同步,3、船首标志线的宽度和精度：,4、波束主瓣轴线方向偏离：,5、方位测量设备的误差：,6、扫描起始点与荧光屏几何中心不一致（机械式）：,7、船舶摇摆倾斜导致的误差：,首尾正横方向最小，象限方向最大,8、光点尺寸；视差；罗经航向误差：,二、性能标准要求,测量位于屏边缘的目标回波，误差不能超过1,；,船首线误差不能超过,1,；船首线宽度不大于0.5,3.7测方位精度及其影响因素一、影响因素1、水平波束宽度和,24,3.9 阴影扇区及真假回波,由于绕射，雷达波束的弯曲阴影区的强反射物标也会被接收到，但方位不准确。在阴影区中的小木船容易丢失。,1.阴影区,产生原因：,本船上的高大建筑物的遮挡。总是存在。,陆地上的遮挡物或其它船舶的遮挡和吸收。随船舶运动变化。,因雷达波束被阻挡，而无法探测，在荧光屏上形成的无回波的扇形暗区，称之为,影响阴影区大小的因素：,阻挡物与天线的间距,阻挡物的大小,阻挡物与天线的相对高度,3.9 阴影扇区及真假回波由于绕射，雷达波束的弯曲阴影区,25,2.间接反射回波,A,A,A,假回波,真回波,固定距标圈,A,假回波,A,A,(a)烟囱的反射,(b)其它反射,间接回波,真回波,原因：船岸高大建筑物二次反射造成的。,回波的特点:,出现在阴影扇形内。,距离：a.船上障碍物反射：与真回波基本相等；,b.船外障碍物反射：障碍物与目标和与天线距离之和。,与真回波比较形状明显畸变且移动不正常，比真回波弱。,本船改向，仍在阴影扇形内或消失。,2.间接反射回波AAA假回波真回波固定距标圈A假回波A,26,2、多次反射回波 经与本船,正横，近距离,的强反射体多次往返反射形成的。特点：真回波外侧，连续等间距，同方位，强度逐个减弱。识别：强反射体相距约1nm内，正横 减小增益抑制,（a）,多次反射,（b）,雷达图像,2、多次反射回波 经与本船正横，近距离的强反射体多次往,27,3.旁瓣回波,特点：,对称分布在真回波两侧的圆弧上。,距离与真回波相等，方位不对。,强度比真回波弱的多