11-船舶导航雷达[]课件.ppt

1、航海学（第十一章 船舶导航雷达）航海学 课程目录&第十一章 船舶导航雷达第一节 航海雷达系统基本理论和工作原理航海雷达系统基本理论和工作原理第二节 雷达操作第三节 雷达观测第四节 雷达定位与导航第五节 雷达TT或ARP跟踪目标与AIS报告目标第六节 雷达跟踪（TT或ARP）在避碰中的运用测距原理&微波传输特性：匀速直线反射&测距原理公式：21()22CCSttt测方位原理&微波传输特性：匀速直线反射&原理：因为微波在空间的传播是直线的，所以利用定向天线，它朝一个方向发射，并且只接收这一个方向目标的回波，那么，天线所指的方向就是物标的方向。如果天线旋转，依次向四周发射与接收，当在某个方向收到物标

2、回波时，此时的天线方向就是物标的方向。雷达基本组成及各部分作用雷达基本组成及各部分作用&触发电路：其任务是每隔一定时间（例如1000s）产生一个作用时间很短的尖脉冲（触发脉冲），分别送到发射机、接收机和显示器，使它们同步工作。雷达基本组成及各部分作用&发射机：其任务是在触发脉冲的控制下产生一个具有一定宽度（0.05us2us）的大功率(3kW75 kW)超高频（如X波段9 300 MHz9 500 MHz，S波段2900 MHz3100 MHz)的脉冲信号，即发射脉冲。雷达基本组成及各部分作用&天线：雷达天线是一种方向性很强的天线。它把发射机经波导馈线送来的发射脉冲的能量聚成细束朝一个方向发射

3、出去，同时，也只接收从该方向的物标反射的回波，并再经波导馈线送入接收机。雷达基本组成及各部分作用&接收机：由于从天线送来的超高频回波信号十分微弱，因此，必须将回波信号放大近百万倍才行。雷达中的接收机均采用超外差式接收机，它把回波信号先进行变频变成中频回波信号，然后再放大、检波、再放大，变成显示器可显示的视频回波信号。测距原理&收发开关：在船用雷达中，发射与接收是用同一副天线进行的。天线与收发机间共用微波传输线。收发开关的作用是在发射时自动关闭接收机入口，让大功率发射脉冲只送到天线向外辐射而不进入接收机，以防止它损坏接收机；而在发射结束时，又能自动接通接收机通路让微弱的回波信号顺利进入接收机，同

4、时关断发射机通路，以防止回波信号能量的流失。测距原理&显示器：船用雷达的显示器是一种平面位置显示器。传统的显示器在触发脉冲的控制下产生一个锯齿电流，在屏上形成一条径向亮线（即距离扫描线），用来计时、计算物标回波的距离，同时，这条扫描线由方位扫描系统带动随天线同步旋转。现代的显示器直接把信号数字化成VGA格式信号，以便外接通用显示器。显示器配有测量物标方位、距离的装置，以测量物标的方位和距离。测距原理&雷达电源设备：电源设备的作用是把各种船电变换成雷达所需的具有一定频率、功率和电压的专用电源。雷达考虑了各种因素均采用中频电源供电，频率一般在400 Hz2 000 Hz之间。船用雷达设备的单元构成

5、&三单元雷达：天线收发机显示器&二单元雷达：天线收发机显示器 收发机&中频电源设备：为避免低频电源干扰和缩小雷达中变压器、电感线圈等元件的体积、重量，要用中频频率电源，其频率在400 Hz2 000 Hz之间。&技术要求：电压要稳定；要保持中频频率稳定；要有短路、过流、过压等各种保护措施；操作、维护简便，使用可靠，寿命长；能适应24 h长时间连续工作；能适应海上温差大、湿度高、盐雾重等工作环境；噪声和振动要小，换能效率要高；体积小，重量轻，价格便宜。触发脉冲产生器&触发脉冲产生器作用：每隔一定时间产生一个触发脉冲，分别送到发射机、接收机和显示器，使它们同步工作。&脉冲重复频率和周期：每秒钟内脉

6、冲重复出现的次数，称为脉冲重复频率。相邻两个脉冲间的时间间隔称为脉冲重复周期。触发脉冲的重复周期应与显示器的测距范围（量程）相对应。远量程对应的脉冲重复周期长，近量程对应的脉冲重复周期短。雷达发射机雷达发射机&预调制器：在触发脉冲控制下，预调制器产生一个具有一定宽度、一定幅度的正极性矩形脉冲（预调制脉冲）去控制调制器的工作。&调制器：调制器的作用是在预调制脉冲或触发脉冲的作用下产生一个具有一定宽度、一定幅度（约1万伏特）的负极性高压矩形脉冲（调制脉冲）加给磁控管的阴极。雷达发射机&磁控管振荡器：磁控管振荡器是一种被调制大功率超高频振荡器，它在调制脉冲的控制下产生宽度与调制脉冲相同的大功率超高频

7、振荡脉冲（射频脉冲）经波导送天线向外辐射。&发射机电源：发射机电源提供发射机所需的各种交直流电源及调制器、磁控管工作所需的特高压电源。分别设有保险丝及指示灯。保险丝及指示灯一般都装在明显易见又便于拆装的地方。低压电源与接收机电源装在一起，产生除特高压以外的其他所需的各种交直流电源。发射机主要技术指标&工作波长：发射机的工作波长就是磁控管振荡器产生的超高频脉冲波的波长。雷达的工作波长允许的范围如下表所示。分类波长频率船用频率S波段15 7.5 cm2000 4 000 MHz29003100 MHzX波段3.752.4 cm800012 500 MHz93009500 MHz发射机主要技术指标&

8、脉冲宽度：脉冲宽度就是射频脉冲振荡持续的时间，一般用表示。在船用雷达中常用us（微秒）为单位。船用雷达中，一般选在0.05 us2us之内。发射机主要技术指标&脉冲宽度：发射功率可分为峰值功率Pk和平均功率Pm。峰值功率是指在脉冲期间的射频振荡的平均功率，一般较大，船用雷达的峰值功率在3 kW75 kW之内。平均功率是指在脉冲重复周期内输出功率的平均值，因此，数值很小。KPmPT发射机主要技术指标&脉冲波形：发射脉冲的波形为发射脉冲的包络形状。一般说来，波形越接近矩形越好。在相同的脉冲宽度下，越接近矩形，能量越大，作用距离越远；前后沿越陡，测距精度和距离分辨力越高；矩形脉冲顶部越平坦，脉冲持续

9、期中的发射功率和频率越稳定。通常脉冲前沿上升时间tr为脉冲宽度的0.10.2，后沿下降时间tf为脉冲宽度的0.20.4，顶部波动值为2%5%。发射机主要技术指标&发射脉冲频谱：发射脉冲频谱就是组成射频脉冲信号的所有频率成分的能量分布。矩形射频脉冲的理想频谱如图所示，大部分发射能量集中在f01/的频带内。为保持原来的脉冲波形，接收机通频带宽度至少不能小于2/。对发射脉冲频谱通常要求谱线稳定、对称；旁瓣的最大值不大于主瓣最大值的2%5%。磁控管振荡器&磁控管组成：由灯丝、阴极、阳极、永久磁铁和输出耦合装置等组成。磁控管振荡器&磁控管的工作条件：灯丝加上额定工作电压，将阴极加热到一定温度；阴-阳极间

10、加上额定的负极性调制脉冲；应保证磁控管的输出负载匹配，否则，磁控管输出功率及频率将发生波动，甚至使磁控管跳火，以至损坏。磁控管振荡器&磁控管的检查：磁控管未通电时磁控管通电工作进行磁控管电流检查 磁控管振荡器&磁控管使用注意事项：在检修维护保养时，要谨防特高压触电伤人。严防大功率超高频电磁波损伤人脑及眼睛。接触磁控管时，应先脱去手表，以防手表磁化。加高压前，应保证阴极已充分预热(3 min-5 min)。严禁敲打、震动。要保证负载匹配。新管或长期保存（超过6个月）未用的管子，加高压前要先进行“老练”。脉冲调制器&作用与要求：调制脉冲的形状直接决定了磁控管振荡器工作的好坏，调制脉冲的波形也要求前

11、后沿要陡，平顶波动要小。&组成：一般由“储能元件”、“限流元件”、“调制开关”及“储能通路”元件组成。微波传输及雷达天线系统&系统组成：波导（或同轴电缆）馈线天线驱动电机传动装置方位同步发送机（或天线转角编码器）船首位置信号产生器 波导与同轴电缆&波导：波导连接于收发机与天线之间，用作传输微波能量。波导与同轴电缆&同轴电缆：它由内外两层导体组成，内导体是一根或多根细铜线或一根细铜管；外导体是由单层或多层镀银编织铜线或蛇形铜管组成的。内外导体必须严格同轴，故在内外导体间填有聚苯乙烯等低损耗绝缘物，最外面是橡皮。雷达天线&主要技术指标：方向性图方向性系数天线效率天线增益波束宽度旁瓣、旁瓣电平 雷达

12、天线&雷达天线的分类与特点：按结构形状分类：抛物柱面反射天线隙缝波导天线圆盘天线 雷达天线&雷达天线的分类与特点：按极化分类：水平极化：这是性能标准规定的，每艘船上必须装备的X波段雷达天线的工作模式，因为所有工作在X波段的雷达航标(Radar Beacons)均使用水平极化波。垂直极化：在浪高为1m3m时,垂直极化波引起的海浪干扰最小，所以有些波长10cm的雷达采用垂直极化波，利用10cm波长的垂直极化波对海浪干扰的特性来抑制海浪干扰。圆极化：圆极化波可以较好地抑制类似圆对称的雨雪干扰。但是容易丢失类似圆对称体的物标，如浮筒、灯塔等，而且总的探测能力将大大减弱（几乎要损失一半），故现代雷达较少

13、使用。雷达天线&维护保养：每半年用软湿布、软毛刷、清水洗洁、清除隙缝天线辐射面罩上的油烟灰尘。每半年检查一次波导法兰和波导支架紧固情况，检查软波导、波导是否开裂（如有开裂，必须立即更换）、波导法兰连接处的密封情况和波导、电缆穿过甲板的水密情况等。每半年给天线基座油漆一次，并对固定螺栓的锈蚀情况做仔细检查。锈蚀严重时应予更新。每年按说明书规定给天线基座内的齿轮涂一次油脂或更新齿轮箱润滑油，并紧固基座内螺栓（当直流电机电刷磨损严重时需及时更换）。在天线基座内发现水迹时，必须及时采取措施消除，并通知专业修理人员找出原因，予以解决。对安装在露天的波导和电缆，应仔细检查其是否紧固牢靠及有无损坏情况，并经

14、常涂漆。雷达天线&状态判断：天线传动系统当雷达接通天线电源后（有的是在开“预备”时天线就转，有的是在开“工作（发射）”时天线才转，有的有专用天线开关）天线应按规定转速顺时针（从空中向下看）匀速转动，否则，为不正常。如不转，可先查天线电机电源保险丝及过荷继电器，再查电源，查有关供电电路及电机本身。微波传输通路（波导）检查方法是：关掉高压，在天线入口处断开波导并视具体情况断开固定波导的螺丝，将波导移开，然后开高压，用氖灯在波导出口处检查。若发亮，说明有电磁波送出。如不亮，则在收发机口，用同样的方法再试。如收发机波导口有电磁波送出，而在天线入口处没有，则说明波导某部分有堵塞（如积水等）。波导中有积水

15、时，若雷达工作一段时间后，积水部分会发热，类似微波炉效果，手感很明显。雷达接收机&接收机的组成：主要由本机振荡器和混频器组成的变频器、由前置中频放大器和主中频放大器组成的中频放大器、检波器、前置视频放大器、增益和海浪干扰抑制电路及自动频率控制电路(AFC)等部分。雷达接收机&变频器：其作用是把微波信号变成频率较低的中频回波信号。它由本机振荡器及晶体混频器组成。船用雷达接收机的中频一般为30 MHz或60 MHz，少数也有用45 MHz的。雷达接收机&中频放大器：作用是要把微弱的中频回波信号不失真地放大十几万倍，然后送去检波。雷达接收机&中频放大器：作用是把经过放大了的中频回波信号进行包络检波，

16、变成视频脉冲信号。这一过程正好与发射机里的调制过程相反，所以检波器也叫解调器。船用雷达的检波器一般由晶体二极管（或晶体三极管）及低通滤波器组成。雷达接收机&前置视频放大器：用来初步放大检波器输出的视频脉冲信号并实现前后电路的相互匹配。输出的视频脉冲信号用同轴电缆送给显示器。雷达接收机&增益控制电路：其作用是改变中放的增益（放大倍数）实现对屏上回波强度的控制。&海浪干扰抑制电路：其作用是用来抑制海浪干扰的强度。雷达接收机&自动频率控制电路：作用是根据混频器输出中频的频率的变化自动控制本机振荡器的频率，使混频器输出保持在预定中频上，使屏上回波稳定清晰。雷达接收机主要技术指标&灵敏度：接收机的灵敏度

17、表示接收机接收微弱信号的能力，以可以从噪声背景中辨认出回波信号的接收机输入端的最小回波信号功率Prmin表示（称接收机门限功率，最小可分辨信号功率）。显然，Prmin越小，接收机灵敏度越高，雷达的作用距离就越远。雷达接收机主要技术指标&通频带：接收机通频带表示接收机能有效放大的信号频率范围。通频带宽，能够通过的频率多，则失真小，测距精度高，距离分辨力高，但是灵敏度低，影响探测能力；通频带窄，灵敏度高，探测远距目标的能力强，但失真大，测距精度及距离分辨力差，所以，现在雷达根据远近量程的不同采用了不同的通频带宽度，并随量程开关转换。量程F近量程窄高宽远量程宽低窄雷达接收机主要技术指标&增益：接收机

18、的增益就是接收机的放大倍数。船用雷达接收机的增益一般在130 dB左右。&抗干扰性：抗干扰性表示接收机抗干扰的能力。按船用雷达性能标准规定，雷达接收机应有抑制海浪干扰、雨雪干扰的装置。雷达接收机主要技术指标&恢复时间：接收机从强信号过后，退出饱和状态恢复正常工作时所经历的时间称为接收机恢复时间。这个时间越短，越不易丢失强信号之后的微弱信号，越能接收近距离的目标。&动态范围：接收机各级都不饱和时最大输入信号功率与最小可辨信号功率之比，称为接收机的动态范围。动态范围越大越好。雷达接收机&本机振荡器：本机振荡器的任务是产生一个频率比磁控管振荡频率高一个中频的小功率连续等幅振荡，作为本机振荡信号送入混

19、频器。用作本机振荡器的有反射式速调管、微波晶体三极管和体效应（耿氏）二极管。后二者构成的本振源称为固态振荡源。雷达接收机&混频器：作用是将回波信号s与本振信号L进行混频而得到其差频信号，即中频信号（I=L-s）。混频器的原理是利用混频晶体（二极管）的非线性，将加到它两端的两种信号（s及L）变成含有组合频率mLns(m、n为正整数)的电流，再利用选频回路取出所需的中频信号（L-s）。混频器应满足功率传输系数大及混频噪声系数小等要求。要注意调好“本振衰减”，使晶体电流等于说明书规定值。雷达接收机&中频放大器：对中频放大器的主要技术要求有：高增益、低噪声、宽通频带（小失真）及高稳定性等。为了满足这些

20、要求，在中频放大器电路中采取了下述措施：在结构上，将中频放大器分成前置中频放大器及主中频放大器，分别装在两个屏蔽盒内，二者之间用短同轴电缆连接。为满足宽通频带要求，在放大器耦合回路中常用三参差调谐回路。为适应对强弱程度不同的目标回波的探测，设置了手动增益控制电路。为了调整海浪干扰的抑制程度，设置了海浪干扰抑制电路。为防止强信号，强干扰环境中造成接收机饱和或过载，有些雷达采用了对数中频放大器。雷达接收机&恒虚警率处理：所谓雷达的虚警率就是在没有目标时，雷达却认为有目标存在的概率。在雷达信号检测中，当外界干扰强度变化时，雷达能自动调整其灵敏度，使雷达的虚警概率保持不变。具有这种特性的接收机称为恒虚

21、警接收机。雷达信号的检测总是在干扰背景下进行的，这些干扰包括接收机内部和外部杂波的干扰。外部干扰的强度有时比接收机内部噪声电平高得多。因此，在强干扰中提取信号，不仅要求有一定的信噪比，而且必须对信号作恒虚警处理。雷达接收机&接收机调谐：在更换磁控管或速调管后或在显示器上执行行“调谐”功能无效时，要进行本振的机内调谐。雷达接收机&接收机工作状态判断：调“增益”看屏上噪声变化：顺时针调“增益”钮，屏上已有明显噪声斑点，说明前置中放、主中放、视频通路等都是正常的；当调到底时，屏上才有些微噪声斑点，一般说明主中放及以后通路是好的，可能前置中放及变频器有问题；当调到底时屏上也无噪声斑点（此时假定屏上有固

22、定距标、船首线等），则可能是主中放或以后的通路有问题。从晶体电流看变频器的工作：雷达工作后，晶体电流应在规定范围内。如果为零，说明本振没工作或晶体已坏。晶体电流偏小，说明本振工作不正常，或晶体性能变差，或未调谐好。要指出的是，有晶体电流只能说明晶体和本振是工作的，不能说明一定有回波输入。收发开关&开关原理：船用雷达常用的收发开关有气体放电管和铁氧体环流器两大类。现代雷达已基本淘汰气体放电管式收发开关。铁氧体环流器是一种利用铁氧体和石榴石等亚铁磁体制成的微波元件。目前常用的是具有三个或四个微波支路的环流器。雷达视频显示与控制终端&雷达显示器主要技术指标：要满足要求的观测范围，距离：最小作用距离R

23、min至最大作用距离Rmax，方位：0360。要满足测量精度。要满足图像分辨力要求。要操作、使用简便等。雷达视频显示与控制终端&显示与控制终端主要结构与外部传感器：雷达显示与控制终端主要实现对接收机输出视频信号与天线角位置信号的量化，形成数字视频信号进行显示。同时，现代雷达还需要EPFS、SDME、HDG等传感器信号信号支持，还需与AIS信号输入进行数据融合显示，以实现北向上、首向上指示的切换，真运动与相对运动模式的切换，雷达图像位置地理坐标解算及AIS目标叠加显示，雷达目标跟踪TT与自动雷达目标捕捉跟踪等功能，部分雷达可以支持电子海图等地理信息显示，甚至可以作为ECDIS的备份装置。雷达视频

24、显示与控制终端雷达视频显示与控制终端雷达视频显示与控制终端&视频辅助电路：固定距标电路：显示屏上出现的一列等间隔亮点，在扫描线旋转时，在屏上形成等间距的同心圆圈，称为固定距标，量程不同，间距代表的距离也不同。活动距标电路：是由测距可变的同心圆，活动距标圈用来精测屏上任意位置的距离，测量误差不应超过所用量程的1.5%或70 m。船首标志电路：每当天线转过船首方向时，产生一个宽度大于2倍脉冲重复周期的船首标志方波脉冲，屏上一条代表船首方向的径向亮线，简称船首线。雷达视频显示与控制终端&视频辅助电路：电子方位标志电路：是由一条方位可调的径向亮线，用之以测量目标的方位，测量方位无视差，精度高，且适用于

25、偏心显示时测量物标方位。抗雨雪干扰电路：雨雪干扰抑制电路通常是接在显示器回波视放输入电路中的一个微分电路，亦叫FTC电路。使用该电路可能丢失小物标回波，因此只有在雨雪干扰严重时才使用，调节时应以只去掉雨雪干扰而不致丢失物标为好。同频干扰抑制电路：两台距离相近的同波段雷达同时工作，相互间产生的干扰图像称为雷达同频干扰。若脉冲重复频率相同，图像为辐射状虚线图像；若脉冲重复频率相近，图像为螺旋线状；若脉冲重复频率相差很大，则图像呈散乱光点。雷达显示方式显示方式显示方式相对运动相对运动RMRM船首向上船首向上H-upH-up相对方位相对方位真方位真方位TBTB真北向上真北向上N-upN-up航向向上航

26、向向上C-upC-up相对方位相对方位真方位真方位TBTB船首向上船首向上H-upH-up真北向上真北向上N-upN-up航向向上航向向上C-upC-up真运动真运动TMTM船用雷达的显示方式按代表本船的扫描中心在屏上的运动形式可分为两种：相对运动显示方式和真运动显示方式。按照船首线的指向及所显示的物标方位，船用雷达的显示方式又可分为船首向上、真北向上及航向向上三种显示方式。相对运动雷达显示方式&船首向上图像不稳相对运动显示：相对运动雷达显示方式&真北向上图像稳定相对运动显示方式：相对运动雷达显示方式&航向向上图像稳定相对运动显示方式：真运动雷达显示方式&真运动雷达显示原理：真运动雷达的基本点

27、是代表本船的扫描中心在屏上按本船的航向航速移动，在屏上看到的画面就好像是在空中看海面看到的一样。由于有计程仪速度信号输入，那么，扫描中心在屏上的移动就对应于本船的航向和速度了。现代雷达对罗经、计程仪输入的NMEA0183报文进行解析，获得航向、航速数据，然后利用计算机仿真手段实现真运动显示。真运动雷达显示方式&真运动显示方式：按速度的输入源不同可分为计程仪真运动和模拟速度真运动；按照速度的类型可分为对地真运动和对水真运动；按照图像指向不同可分为真北向上真运动、船首线向上真运动和航向向上真运动。通常，仅有真北向上真运动显示方式。真运动雷达显示方式&真北向上真运动显示方式：真运动雷达显示方式&对水

28、稳定真运动显示方式&对地稳定真运动显示方式 航海学 课程目录&第十一章 船舶导航雷达第一节 航海雷达系统基本理论和工作原理第二节第二节 雷达操作雷达操作第三节 雷达观测第四节 雷达定位与导航第五节 雷达TT或ARP跟踪目标与AIS报告目标第六节 雷达跟踪（TT或ARP）在避碰中的运用船用雷达操作船用雷达操作&控制电源开关：外部供电开关：在干热天气又不使用雷达或雷达机内进行维修保养时，应断开外部供电开关。雷达电源开关：该开关设在面板上，用于控制雷达中频电源通断，一般有三个状态（关、预备、发射）。天线开关：用来控制天线驱动电机电源的通断，接通前应先检查天线上有无障碍，一般雷达天线开关与雷达电源开关

29、联动，在“发射”位置时天线才旋转，显示器出现扫描线。船用雷达操作&调节图像质量的控钮：亮度按钮：用来调整扫描线的亮度。开关机前或转换量程前，应先关至最小，开机后应调到扫描线刚见未见。聚焦控钮：用来调整屏上光电的粗细。应调到固定距标圈最细、图像清晰为止。增益控钮：用来调整接收机中放放大量，以控制回波和杂波的强弱。应调到屏上杂波斑点刚见未见，但在观测远距离弱回波时可适当增大。船用雷达操作&调节图像质量的控钮：调谐控钮：用来微调接收机本振频率，使本振频率与回波信号频率（即发射频率）之差为中频，从而使屏上回波图像最饱满、清晰。脉冲宽度选择开关：用来选择发射脉冲的宽度，以适应远、近量程不同的使用要求。一

30、般设有23种宽度供选用。有些雷达则不单独设此开关，而由量程开关同轴转换。回波增强：用来选择对回波信号处理，回波增强的本质是在对视频信号采样时降低采样门限电平，更利于检测弱信号且对目标信号也使得回波数字信号尺度增加对应表现为回波更强，回波均衡是基于统计思想，使得视频数字信号强度增加边缘毛刺减少。船用雷达操作&抑制杂波的控钮：海浪抑制电路：又称灵敏度时间控制电路，用来调整一个随时间按指数规律变化的脉冲电压的幅度，以控制中放增益（灵敏度），使中放的近距离增益大大减小，而随着距离的增加便逐渐恢复正常，达到抗海浪干扰的目的。）线性对数中放转换开关：用来选择接收机用线性中放还是对数中放。当近距离有强物标回

31、波或强海浪等干扰时用对数中放。由于对数中放对灵敏度有损失，因此有远距离观测或近距离不存在强回波或强干扰时，应选用线性中放。船用雷达操作&抑制杂波的控钮：雨雪干扰抑制电路：实际上是在回波视频放大器输入电路部分接入的一个微分电路，又称快时间常数电路FTC，可用来抑制雨雪等大片连续的干扰回波，也可增加距离分辨力。船用雷达操作&抑制杂波的控钮：极化选择开关：用来选择雷达天线发射波极化方式，它有三个位置：水平(HOR)、准备(READY)、圆极化(CIR)。在准备(READY)位置时，发射机停止发射。在转换极化方式时，开关应先在“准备”位置停一下，然后再拨到“圆极化”位置。因为圆极化天线对灵敏度是有损失

32、的，所以，好天气宜用水平极化，只在雨天才用圆极化，现代船用雷达已基本淘汰了极化选择功能。船用雷达操作&抑制杂波的控钮：同频干扰抑制开关：用来控制同频干扰抑制电路的电源通断。开关接通时，可去除同频雷达干扰。有的雷达还设有“门限电平”控钮，可稍加调节，使干扰消除而不丢失物标回波。使用该开关时应注意：适当调节“增益”控钮，以获得去干扰保物标的最佳效果；不可同时使用“FTC”控钮，以防小物标回波丢失。船用雷达操作&辅助调整控钮：图像偏心：雷达图像可以偏移到屏幕半径的2/3内的任何位置。船首线按钮：可暂时关掉船首线，检查船首线方向上有无物标回波，松手就恢复显示船首线。船首线校准菜单：用于初装开机时校正船

33、首线位置。船用雷达操作&测距控钮与菜单：量程选择：该开关用来转换雷达观测的距离范围，一般有7个9个量程可供选用。固定距标亮度控钮：该控钮用来调节固定距标圈的亮度。不用固定距标时应关小，以保持屏面清晰。活动距标亮度控钮：该控钮用来控制活动距标（可移距标）圈的亮度。活动距标测距器控钮：该钮用来调节活动距标圈的距离，距离读数随之而变。平时应经常校核活动距标与固定距标的读数。若有误差，应以固定距标为准进行校正。船用雷达操作&测方位的控钮：方位标尺与平行线旋钮：该旋钮用来控制仿真式方位标尺线方位，用来测量目标回波的方位（或舷角）。还可用方位标尺线及其上的平行线估算距离和代作避险线等。电子方位线控钮：该控

34、钮通常有两个：一个控制电子方位线(EBL)的有无；另一个控制其方位及读数。电子方位线主要用在偏心显示（偏心PPI显示）中。不用时应关掉，以免与船首线混淆。船用雷达操作&转换显示方式的控钮：显示方式选择开关：首向上相对运动北向上相对运动航向向上相对运动计程仪真运动模拟速度真运动船用雷达操作&转换显示方式的控钮：新航向向上按钮：在使用航向向上图像稳定相对运动显示方式时，因本船转向时，船首线偏离固定方位刻度盘0，图像稳定。改向完毕，只要按一下该按钮，则船首线、图像及可动方位圈一起转动，直到船首线恢复指向固定方位刻度盘的0为止。该按钮又称之为航向向上复位按钮。真方位/相对方位转换开关：该开关相当于上述

35、北向上/首向上相对运动显示方式。在真方位显示时应注意检查分罗经与主罗经航向读数是否相符，船首线指向与分罗经航向值是否相符，如不符应立即校准。船用雷达操作&真运动控钮：中心重调：该控钮用作扫描中心起始位置调整。向下按住再转动即调整扫描中心位置。设有东西(E-W)及南北(N-S)两个钮。模拟速度输入：该控钮用来调节“模拟速度真运动”显示方式时输入模拟速度的大小。航迹校正：该控钮用在有风流影响时改正扫描中心在屏上移动的轨迹，使之符合本船实际航迹。可调范围为左右各25。风流从左舷来，可加右若干度；反之，加左若干度。船用雷达一般操作步骤&开机前的准备工作：检查以下主要开关按钮是否处于正常位置：雷达电源开

36、关及发射开关应放在“关”位置。检查天线上是否有人或妨碍天线旋转的障碍物（如旗绳、发报天线等）。船用雷达一般操作步骤&开机步骤：（1）合上外部电源（船电）开关。（2）接通“雷达电源开关”（或置于“预备”位置）。（3）接通“天线开关”，通常无需专门操作。（4）调节显示器亮度。（5）检查雷达外部航海仪器输入是否正常，有无自检报警。（6）选择显示方式（一般先选用首向上相对运动显示方式），选择合适量程。船用雷达一般操作步骤&开机步骤：（7）顺时针方向缓慢调节“亮度”旋钮，使扫描线刚见未见。（8）调“固定距标”亮度，使屏上出现距标圈。（9）调“活动距标”亮度，并校核活动距标读数与固定距标一致，然后关掉固定

37、距标，调小活动距标亮度。（10）调“电子方位线”亮度，并校核电子方位读数与机械方位一致，然后调小电子方位线亮度。船用雷达一般操作步骤&开机步骤：（11）在“雷达电源开关”接通后3 min5 min，发射机内特高压自动延时触点闭合，屏幕倒计时结束，“预备好”状态出现，将“雷达电源开关”置“发射”(ON)位置，屏上应出现回波。（12)调“增益”钮，使屏上噪声斑点刚见未见。（13）稍稍调节“调谐”钮，使回波图像多而清晰。必要时应配合调“增益”、“亮度”等钮，使屏面背景衬托回波最好。船用雷达一般操作步骤&开机步骤：（14）酌情调节“STC”、“FTC”控钮或使用“线性/对数”、“极化选择”及“同频干扰

38、抑制”开关，以减弱或消除干扰杂波，使屏面图像清楚，但应防止弱小物标回波丢失。（15）如要精测物标距离，可用活动距标。（16）如要精测物标方位，可用机械方位刻度装置或电子方位线。（17）根据风流及航迹的偏移情况，适当输入航迹校正值。（18）用“中心重调”钮调节所需的扫描中心起始位置。船用雷达一般操作步骤&关机步骤：（1）将“雷达电源开关”从“发射”位置切换到“预备”位置。（2）将“亮度”、“STC”等降到最低。（3）将“天线开关”置于“断”位置（有些雷达此开关和“TX功能”开关合一，该开关置于“预备”时，天线就断开电源）。（4）将“雷达电源开关”置于“关”位置。（5）关闭中频电源。（6）断开外部

39、供电。船用雷达的维护保养&天线及波导的维护：1）隙缝天线辐射面罩（或抛物面及辐射窗口）上的油烟灰尘至少每半年清除一次。清除时应用软湿布、软毛刷、清水洗净，不准加涂油漆。2）波导法兰（扼流关节）和波导支架紧固情况至少应每半年检查一次。检查波导是否开裂（如有开裂，必须立即更换），检查波导法兰连接处的密封情况和波导、电缆穿过甲板的水密情况等。3）天线基座（减速齿轮箱）每半年油漆一次，并对固定螺栓的锈蚀情况作仔细检查，以免因锈蚀严重而降低其强度，摔坏天线部件。船用雷达的维护保养&天线及波导的维护：4）每年按说明书规定对天线基座内各齿轮涂一次油脂或更新天线齿轮箱润滑油，并紧固基座内部的螺栓（当直流驱动机

40、电刷磨损严重时需及时修整或更换）。5）在天线基座内发现水迹时，必须及时采取措施消除，并通知专业修理人员找出原因，予以解决。当收发机及显示器工作正常而回波明显减弱时，应检查波导管内有无积水现象。6）对安装在露天的波导和电缆，应仔细检查其是否紧固牢靠及有无损坏情况，并经常涂漆。船用雷达的维护保养&收发机的维护：1）每三个月检查一次各种电缆接头和连接器是否牢固可靠。2）至少每三个月检查一次雷达测试电表各项指示是否在正常范围内。每次测试应在雷达工作半小时后进行。3）每半年用软毛刷清除一次收发机的灰尘。4）当更换磁控管后，应“预热”半小时以上再加高压，或按该磁控管的技术要求进行“老练”。5）当更换磁控管

41、、调制管、速调管等主要器件后，应按技术说明书要求对收发机进行重新调试，并将器件的更换日期、更换人员及各测试数据重新记入雷达使用记录本（雷达日志）。船用雷达的维护保养&显示器的维护：1）每半年用软毛刷清除一次显示器内的灰尘。2）应定期轻轻地用软布蘸酒精或清水擦抹安全保护玻璃罩和标绘玻璃罩。清洁剂绝不能用苯类、薄漆、汽油或其他有害品代用。3）应小心地按照雷达说明书的规定打开显示器面罩，用蘸有酒精或清水的软布轻轻擦抹方位标尺表面。绝不能用苯类、汽油、薄漆或其他有害品代用。4）用干的软布轻轻抹去荧光屏表面的灰尘。船用雷达的维护保养&显示器的维护：5）检查各连接电缆和插头是否牢固可靠和接触良好。6）对旋

42、转式扫描线圈的显示器应定期按照说明书规定对转动部分加油，并用无水酒精除去集流环上的尘污等。7）当发现显像管高压帽的周围打火时，应在对地充分放电后，再用蘸有无水酒精的软布清除高压帽周围的尘污。船用雷达的维护保养&中频逆变器的维护：1）每三个月应检查一次各种电缆接头是否牢固可靠。2）定期用软毛刷去除逆变器内的尘灰。交接班检查及维修后的验收&雷达的交接班检查：下船交班驾驶员应向上船接班驾驶员交接雷达的所有资料及备件，其中包括雷达技术说明书、使用说明书、安装说明书、雷达日志（雷达使用记录本）等。雷达日志上应确切记载相应的内容。交班驾驶员应在现场指导，使接班驾驶员掌握雷达正确使用的方法，并向接班者交待清

43、楚本船雷达的现状和实际存在的各种误差等。接班驾驶员应将雷达现状和性能情况尽可能经本人实际校核后记录在雷达日志中。交接班检查及维修后的验收&雷达电源修理后的验收要求：逆变器工作正常时，应听到清晰均匀的音频振动声，输出电压稳定，频率和电压值符合规定。交接班检查及维修后的验收&显示器修理后的验收要求：（1）刻度盘、面板、数字显示、扫描线、距标圈等各种亮度的控制正常，调整亮度时其变化应均匀平稳。（2）扫描线能达到荧光屏边缘。固定距标圈的圈数正常并且最后一圈距屏边缘约3 mm左右，各固定距标圈的间距均匀。（3）扫描线应正常顺时针旋转，并与天线旋转同步，旋转时应无明显的跳动或不均匀现象。交接班检查及维修后

44、的验收&显示器修理后的验收要求：（4）活动距标圈应和固定距标圈读数一致。（5）船首线标志显示正常，宽度小于0.5，校正后方位误差小于1。（6）显示器面板上各控钮的功能应正常。（7）荧光屏上没有由本机产生的电火花干扰现象。交接班检查及维修后的验收&收发机修理后的验收要求：（l）显示器面板上有关收发机的各控钮（如增益、调谐、海浪抑制等）的功能正常，调整效果明显，回波清晰。（2）收发机内检测电表各档读数符合要求。交接班检查及维修后的验收&天线及波导修理后的验收要求：（1）天线顺时针旋转均匀正常，转速在额定值内，无摩擦或异常声响。（2）天线减速齿轮箱、辐射器、隙缝天线罩及波导等无破裂、变形及积水现象。

45、航海学 课程目录&第十一章 船舶导航雷达第一节 航海雷达系统基本理论和工作原理第二节 雷达操作第三节第三节 雷达观测雷达观测第四节 雷达定位与导航第五节 雷达TT或ARP跟踪目标与AIS报告目标第六节 雷达跟踪（TT或ARP）在避碰中的运用最大探测距离及其影响因素&标准雷达探测地平：max122.23()RHH最大探测距离及其影响因素&次折射：当气温随高度升高而降低的速率比正常大气情况下变快，或相对湿度随高度升高而增大时（即大气折射指数随高度升高而减小的速度变慢，甚至折射指数反而随高度升高而增大时），会发生次折射现象。次折射一般发生在极区及非常寒冷的大陆附近，当大陆上空的冷空气移向温暖的海面上

46、空时，即出现“上冷下热”和“上湿下干”的情况。最大探测距离及其影响因素&超折射：当气温随高度升高而降低的速度比正常情况下变慢，或相对湿度随高度升高而减小时，此时大气折射指数随高度升高而减小的速度变得更快时，则会发生超折射现象。此时，雷达波束向下弯曲而会传播到更远的地方。超折射经常发生在热带及非常炎热的大陆附近，如红海、亚丁湾等海域。在平静的天气里，炎热的大陆上空温暖而干燥的空气团压向冷而潮湿的海面，即出现“上热下冷”和“上干下湿”的情况时，经常会发生这种超折射现象。最大探测距离及其影响因素&大气波导现象：当超折射现象特别严重时，会形成大气波导状传播，即雷达波被大气折射向海面，再由海面反射至大气

47、，再由大气折射向海面，如此往复，犹如在波导中传播一样，故又称之为“表面波导”现象。在这种情况下，雷达的探测距离将大大增加，甚至超过100 n mile以上，从而在雷达屏上产生二次描假回波。最大作用距离及其影响因素&雷达技术参数及物标反射的影响：如果不考虑雷达波在大气中的折射和吸收，也不考虑海面或地面反射及各种干扰，即假定雷达波是在所谓的“自由空间”中传播，则雷达的最大作用距离可用雷达方程式确定。12204max3rmin()64PAPtGr 最大作用距离及其影响因素&目标纹理与雷达视角的影响：目标纹理就是指目标表面的粗糙程度。入射雷达波与目标表面的夹角(090)，称为雷达视角。最大作用距离及其

48、影响因素&目标形状：雷达辐射波束的一个脉冲宽度为一个辐射单元体，如果目标迎向雷达面的面积小于辐射单元的横截面，即回波强度与目标大小成正比。如果被雷达波束照射到的目标迎向雷达面的面积大于辐射单元的横截面，目标面积增加时，目标尺寸的增加只是增加了回波的大小，但回波的亮度并不增强，即回波强度与目标尺寸无关。此时回波形状主要由目标迎向天线的一面（目标前沿）水平投影决定。最大作用距离及其影响因素&物标尺寸对反射性能的影响：就物标高度而言，一般物标高度与回波强度成正比。但对高山物标来讲，还要视其坡度、坡面结构及覆盖状况等诸因素而定，并非简单认为山越高回波越强。就物标深度而言，由于遮蔽效应的影响，雷达只能探

49、测到物标前缘，对被前缘遮挡的外缘，雷达则无法显示。最大作用距离及其影响因素&物标形状、表面结构及入射波方向的影响：平板形物体球形物体圆柱形物体锥体最大作用距离及其影响因素&海面镜面反射对雷达最大作用距离的影响：当海面平静时，到达海上物标的雷达波由直射波和经海面镜面反射的反射波组成，由于直射波与反射波传播路径不同，因此在物标处的雷达波的电场强度等于两者的矢量和。最大作用距离及其影响因素&海浪干扰杂波的影响：在风浪大、海面有浪涌时，海浪将反射雷达波，产生很强的干扰杂波。离本船越近，海浪反射越强；随着距离增加，则海浪反射强度呈指数规律迅速减弱。海浪回波强度与风向有关，风向和海浪波形关系。大风浪时，海

50、浪回波密集而变成分布在扫描中心周围的辉亮实体。如果是幅度较大的长涌，可在屏上见到一条条浪涌回波。最大作用距离及其影响因素&大气衰减的影响：大气衰减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。这在大气中有雾、云、雨和雪等含水量增大时更为严重。其特点是：1)水蒸汽对3 cm雷达波的衰减比10 cm雷达波大10倍多。2)雨对雷达波的衰减随雨滴及密度的增大而增加，使最大作用距离rmax明显减小。雨对3 cm雷达波的衰减比对10 cm雷达波大10倍左右，故雨天宜选用10 cm雷达。最大作用距离及其影响因素&大气衰减的影响：3)一般的雾对雷达波的衰减较小，但能见度为30 m的大雾对