雷達(dá)原理與系統(tǒng)教學(xué)

1、雷達(dá)原理與系統(tǒng)教學(xué)課件第1頁，共20頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)56分，星期四常規(guī)雷達(dá)工作流程第2頁，共20頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)56分，星期四多普勒雷達(dá)工作流程第3頁，共20頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)56分，星期四 1. 2 雷達(dá)目標(biāo)位置的測量 電磁波的速度（v）=光速（c）.目標(biāo)物的位置：方位角、水平距離、高度電磁波在傳播過程中遇到目標(biāo)產(chǎn)生二次散射，是雷達(dá)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)的物理基礎(chǔ)。電磁波在均勻介質(zhì)中的勻速直線傳播，是雷達(dá)測定目標(biāo)距離的物理基礎(chǔ)。雷達(dá)定向發(fā)射和接收電磁波，是雷達(dá)測定目標(biāo)角位置的物理基礎(chǔ)。目標(biāo)回波的多普勒效應(yīng)，是雷達(dá)測定目標(biāo)速度的物理基礎(chǔ)。第4頁，共20頁，202

2、2年，5月20日，1點(diǎn)56分，星期四一、測距原理測距物理基礎(chǔ)：目標(biāo)反射; 等速直線傳播.用脈沖測距法：測的是水平距離R.2R = C tt電波在RD與目標(biāo)間往返傳播時(shí)間; C=3108 m/s .式中:R=C/2 tR 雷達(dá)天線目標(biāo)第5頁，共20頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)56分，星期四距離的單位：國內(nèi)常用:“Km（千米）或“m”國外常采用:“mile（英里）” “ft英尺”、 “ nmile（海里）” 或“yd”（碼）換算關(guān)系：1000yd=3000ft=0.914km0.568mile 1nmile=1.853km第6頁，共20頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)56分，星期四二、測方位原

3、理目標(biāo)方位角： 指真北與雷達(dá)和目標(biāo)聯(lián)線在水平面上投影的夾角。即斜距R在水平面上的投影OB與正北（真北）之間的夾角。RD測方位物理基礎(chǔ)直線傳播（微波）天線定向收、發(fā)第7頁，共20頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)56分，星期四RD天線是一種定向天線。所以天線的方向始終要對準(zhǔn)目標(biāo)物。 這就需要顯示器上的掃描線必須與天線旋轉(zhuǎn)同步，即掃描線方向=天線方向 、掃描線方位=回波方位 。要實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)雷達(dá)的標(biāo)定找到二者的起始位置的參考點(diǎn)真北方向。角度采用度或密位表示, 其關(guān)系為：360度=6000密位 1度=16.7密位國外常用角度單位為弧度，度及毫弧度關(guān)系為： 1弧度=57度= 1000毫弧度 1毫弧度=0

4、.057度第8頁，共20頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)56分，星期四注意：關(guān)于真北的概念及三北方向*我國通用的標(biāo)準(zhǔn)方向有真子午線方向、磁子午線方向和坐標(biāo)縱軸方向，簡稱為真北方向、磁北方向和軸北方向，即三北方向。 1真子午線方向： 通過地球表面某點(diǎn)的真子午線的切線方向，稱為該點(diǎn)的真子午線方向，即真北方向。它是通過天文測量或用陀螺經(jīng)緯儀測定的。第9頁，共20頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)56分，星期四2磁子午線方向： 通過地球表面某點(diǎn)的磁子午線的切線方向稱為該點(diǎn)的磁子午線方向，即磁北方向。它是用羅盤儀測定的，磁針在地球磁場的作用下自由靜止時(shí)所指的方向即為磁子午線方向。第10頁，共20頁，202

5、2年，5月20日，1點(diǎn)56分，星期四3坐標(biāo)縱軸方向： 在高斯平面直角坐標(biāo)系中，其每一投影帶中央子午線的投影為坐標(biāo)縱軸方向，即軸北方向。若采用假定坐標(biāo)系則坐標(biāo)縱軸方向?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)方向。在同一投影帶內(nèi)，各點(diǎn)的坐標(biāo)縱軸線方向是彼此平行的。第11頁，共20頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)56分，星期四三北之間的關(guān)系*12+A 三種方位角之間的關(guān)系第12頁，共20頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)56分，星期四過1點(diǎn)的真北方向與磁北方向之間的夾角稱為磁偏角，用表示。過1點(diǎn)的真北方向與坐標(biāo)縱軸北方向之間的夾角稱為子午線收斂角，用表示。 和的符號規(guī)定相同：當(dāng)磁北方向或坐標(biāo)縱軸北方向在真北方向東側(cè)時(shí)，和的符號為“”；

6、當(dāng)磁北方向或坐標(biāo)縱軸北方向在真北方向西側(cè)時(shí)，和的符號為“”。同一直線的三種方位角之間的關(guān)系為：A=+ A=+ =+12+A 三種方位角之間的關(guān)系第13頁，共20頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)56分，星期四真北是通過地面或圖面上某點(diǎn)指向北地極的方向，即經(jīng)線（亦稱子午線）所指的北，磁北則是通過地面或地圖上某點(diǎn)指向北磁極的方向，由于磁極與地極并不完全一致，所以磁北方向與真北方向常有一定的夾角。這個(gè)夾角叫做磁偏角。由于多種因素的影響，各個(gè)地區(qū)磁偏角的大小常有不同。在一個(gè)地方用羅盤確定方向時(shí)，必須根據(jù)當(dāng)?shù)氐拇牌怯枰杂喺?。?4頁，共20頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)56分，星期四全國各城市的磁偏角

7、地名 磁偏角 地名 磁偏角 地名 磁偏角 地名 磁偏角漠河 1100 齊齊哈爾954 哈爾濱 939 長春 853 滿洲里 840 沈陽 744 旅大 635 北京 550 天津 530 濟(jì)南 501 呼和浩特 436 徐州 427上海 426 太原 411 包頭 403 南京 400合肥 352 鄭州 350 杭州 350 許昌 340九江 303 武漢 254 南昌 248 銀川 235臺北 232 西安 229 長沙 214 贛州 201 衡陽 156 廈門 150 蘭州 144 重慶 134貴陽 117 遵義 126 西寧 122 桂林 122成都 116 廣州 109 柳州 108

8、昆明 100 南寧 050 湛江 044 海口 029 拉薩 021 珠穆朗瑪 019西沙群島010曾母暗沙 024(東） 南沙群島 035(東） 烏魯木齊 244(東) 東沙群島 105 第15頁，共20頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)56分，星期四三、測速原理當(dāng)目標(biāo)相對于RD運(yùn)動后，出現(xiàn)fD(回波相對于發(fā)射ft 的頻率偏移)，此時(shí)，目標(biāo)相對于RD的徑向速度為：式中 VR目標(biāo)與雷達(dá)的相對（徑向）速度 （m/s） RD工作波長（m）fd 雙程多普勒頻率（Hz）在海上, 速度單位俗稱為“節(jié) ”（1Kn）, 即1 n mile / hv地平線D0 第16頁，共20頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)5

9、6分，星期四兩個(gè)概念：多普勒頻移與徑向速度1、多普勒頻移：當(dāng)目標(biāo)物與雷達(dá)之間存在相對運(yùn)動時(shí)，接收到回波信號的載波頻率相對于原來的發(fā)射的載波頻率產(chǎn)生一個(gè)頻率偏移，這個(gè)頻率偏移在物理學(xué)上稱之為多普勒頻移2、徑向速度：物體（目標(biāo)）在觀察著視線方向的速度。第17頁，共20頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)56分，星期四NzRH地平線h修正D 彎曲的地平線0P 四、目標(biāo)高度測量例：飛機(jī)著陸Nz正北P目標(biāo)R斜距D水平距H高度方位角仰角測R、 、 可定目標(biāo)空間位置考慮到地平線上彎曲的，H 應(yīng)予修正。hA-天線高度； 地球曲率半徑；R2/(2 )h修正= R2/17000 H= hA + Rsin+ R2/17

10、000 米地球曲率補(bǔ)償高度:地曲補(bǔ)償?shù)?8頁，共20頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)56分，星期四收發(fā)開關(guān)天線功率放大器低噪聲放大器本振混頻器中頻 匹配 放大器 濾波器第二檢波器視頻放大器顯示器一. 框圖如下圖： 1. 3 脈沖雷達(dá)的基本組成 天線伺服系統(tǒng)定時(shí)器調(diào)制器第19頁，共20頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)56分，星期四。發(fā)射機(jī)產(chǎn)生的雷達(dá)信號(通常是重復(fù)的窄脈沖串)天線輻射 到空間。收發(fā)開關(guān)雷達(dá)工作時(shí)實(shí)現(xiàn)收發(fā)共用一個(gè)天線目標(biāo)截獲并反射一部分雷達(dá)信號雷達(dá)天線收集回波信號接 收機(jī)加以放大。如果接收機(jī)輸出的信號幅度足夠大，就說明目 標(biāo)已被檢測。雷達(dá)通常測定目標(biāo)的方位和距離，但回波信號也包含目標(biāo)特性 信息。顯示器顯示接收機(jī)的輸出，操縱員根據(jù)顯示器的顯示判斷目標(biāo) 存在與否，或者采用電子設(shè)備處理接收機(jī)的輸出，以便自動判 斷