ARPA的基本工作原理課件

第二章ARPA的基本工作原理2-1各種傳感信號的預(yù)處理2-2目標(biāo)自動檢測、錄取和跟蹤2-3目標(biāo)參數(shù)的自動計算及碰撞危險判斷2-4顯示方式及選用2-5自動報警與系統(tǒng)測試2-6試操船2-7ARPA的外圍設(shè)備及要求2-8附加功能2-9ARPA的優(yōu)點(diǎn)及局限性《航海雷達(dá)與ARPA〉第二篇Ch2

ARPA基本原理.第二章ARPA的基本工作原理2-1各種傳感信號的預(yù)處理2-1各種傳感信號的預(yù)處理一、預(yù)處理的內(nèi)容、必要性1、必要性5種傳感器信號——模擬→數(shù)字雷達(dá)回波處理：雜波抑制、檢測判斷等。2、內(nèi)容原始視頻雷達(dá)信號的雜波處理及方位、距離信號的量化處理；陀螺羅經(jīng)航向信號和計程儀航速信號的量化處理?！逗胶＠走_(dá)與ARPA〉第二篇Ch1緒論.2-1各種傳感信號的預(yù)處理一、預(yù)處理的內(nèi)容、必要性《航海雷◆作用：

雜波處理：①CFAR；②解相關(guān)處理（同于同頻異步干擾處理）

量化處理（包括：目標(biāo)回波、距離和方位的量化）1、雷達(dá)回波原始視頻信號的雜波處理二、雷達(dá)信號的預(yù)處理《航海雷達(dá)與ARPA〉第二篇Ch2

ARPA基本原理.◆作用：二、雷達(dá)信號的預(yù)處理《航海雷達(dá)與ARPA〉第二篇2、量化處理◆把模擬信號變成數(shù)字信號的過程1）方位量化對天線波束的角位置進(jìn)行量化，即將3600等份成若干個方位量化單元。如分為4096量化單元：《航海雷達(dá)與ARPA〉第二篇Ch2

ARPA基本原理.2、量化處理《航海雷達(dá)與ARPA〉第二篇Ch2ARPA基如采用專用同步機(jī)加A/D轉(zhuǎn)換器例：輸出12位二進(jìn)制碼為：101000101000《航海雷達(dá)與ARPA〉第二篇Ch2

ARPA基本原理模擬信號輸入數(shù)字信號輸出.如采用專用同步機(jī)加A/D轉(zhuǎn)換器例：輸出12位二進(jìn)制碼為：102）距離量化(△R)時間量化(△t)◆以把距離掃描全程→分為若干個時間量化單元△t◆一般取△t≈（0.1-1）τ

如△t=0.5τ

→△R=75m《航海雷達(dá)與ARPA〉第二篇Ch2

ARPA基本原理△t.2）距離量化(△R)時間量化(△t)◆以把距離掃描全程→分3）原始視頻信號的數(shù)字化V0《航海雷達(dá)與ARPA〉第二篇Ch2

ARPA基本原理幅度量化時間量化數(shù)字信號V0

為第一門限電平※也有采用多分層（4、8、16等），優(yōu)點(diǎn)：有利于提高抗干擾和檢測性能等.3）原始視頻信號的數(shù)字化V0《航海雷達(dá)與ARPA〉第二篇Ch2-2目標(biāo)自動檢測、錄取和跟蹤一、數(shù)字式目標(biāo)自動檢測的簡單原理——在雜波干擾背景中識別判斷目標(biāo)的存在——在雜波干擾背景中自動判斷目標(biāo)的存在◆“雷達(dá)目標(biāo)檢測”◆“自動目標(biāo)檢測”《航海雷達(dá)與ARPA〉第二篇Ch2ARPA基本原理.2-2目標(biāo)自動檢測、錄取和跟蹤一、數(shù)字式目標(biāo)自動檢測的簡單···Δt(1)(N)(2)采用方法：M/N準(zhǔn)則，即MOUTOFN簡稱MOON準(zhǔn)則◆準(zhǔn)則：連續(xù)N次探測中，若某量化單元累積出現(xiàn)的回波“1”的次數(shù)大于等于M，則判斷該單元內(nèi)發(fā)現(xiàn)了目標(biāo)，輸出“1”；否則判斷為無目標(biāo)，輸出“0”.···Δt(1)(N)(2)采用方法：M/N準(zhǔn)則，即M◆M/N值大小對ARPA自動檢測性能的影響：◆N大，目標(biāo)不易丟失◆M大，不易發(fā)生誤將干擾為目標(biāo)的錯誤◆反之？◆試比較M/N=6/8和M/N=2/3對應(yīng)ARPA的檢測性能?！逗胶＠走_(dá)與ARPA〉第二篇Ch2ARPA基本原理.◆M/N值大小對ARPA自動檢測性能的影響：◆N大，目標(biāo)目標(biāo)錄取概念：①含義——跟蹤目標(biāo)的選擇及其跟蹤的開始；②任務(wù)：把所要跟蹤目標(biāo)的初始位置距離、方位數(shù)據(jù)，告知跟蹤器（計算機(jī)）；③目錄錄取方式：1）人工錄?。?）自動錄取。

二、目標(biāo)錄取的方法及特點(diǎn)《航海雷達(dá)與ARPA〉第二篇Ch2

ARPA基本原理.目標(biāo)錄取概念：二、目標(biāo)錄取的方法及特點(diǎn)《航海雷達(dá)與ARPA〉1、人工錄?。∕anualAcquistion）——10個1）方法：②按下錄取開關(guān)按下錄取開關(guān)●超過規(guī)定錄取數(shù)量，如何處理？◆人工清除（Cancel）①通過操縱桿（Joystick)或跟蹤球(Trackball)把錄取標(biāo)志符號“□”（或“○”、“

”、“·”、“+”等）套在欲錄取目標(biāo)回波亮點(diǎn)上；2）人工錄取的一般原則船首→右舷→近程的相遇船。《航海雷達(dá)與ARPA〉第二篇Ch2ARPA基本原理.1、人工錄?。∕anualAcquistion）——10個3）人工錄取優(yōu)缺點(diǎn)：◆優(yōu)點(diǎn)：目的性明確。運(yùn)用觀測經(jīng)驗，較容易在干擾背景中識別和錄取目標(biāo)?！羧秉c(diǎn)：①速度慢；②觀測疏忽，可能漏掉危險目標(biāo)；③駕駛員負(fù)擔(dān)較重?！逗胶＠走_(dá)與ARPA〉第二篇Ch2

ARPA基本原理.3）人工錄取優(yōu)缺點(diǎn)：◆優(yōu)點(diǎn)：《航海雷達(dá)與ARPA〉第二篇2、自動錄?。ˋuto-Acquisition)——20個從發(fā)現(xiàn)目標(biāo)到各個目標(biāo)位置數(shù)據(jù)送入計算機(jī)的整個錄取過程，按一定錄取原則由ARPA自動完成?！逗胶＠走_(dá)與ARPA〉第二篇Ch2

ARPA基本原理.2、自動錄取（Auto-Acquisition)——20個從接收機(jī)輸出雜波處理與信號檢測目標(biāo)發(fā)現(xiàn)距離編碼距離時鐘同步信號方位編碼時間編碼方位脈沖“0”方位脈沖時鐘脈沖排隊控制緩沖器至計算機(jī)圖2-2-5自動錄取設(shè)備其他特征參數(shù)《航海雷達(dá)與ARPA〉第二篇Ch2

ARPA基本原理.接收機(jī)輸出雜波處理目標(biāo)距離編碼距離時鐘同步信號方位編碼時間編◆排隊控制：①使已錄取的各目標(biāo)坐標(biāo)有次序地送入計算機(jī)；②提高自動錄取的目的性；③提高錄取速度。《航海雷達(dá)與ARPA〉第二篇Ch2

ARPA基本原理.◆排隊控制：①使已錄取的各目標(biāo)坐標(biāo)有次序地送入計算機(jī)；②提◆

ARPA常用的幾種輔助控制方法：1）設(shè)置優(yōu)先區(qū)《航海雷達(dá)與ARPA〉第二篇Ch2

ARPA基本原理.◆ARPA常用的幾種輔助控制方法：1）設(shè)置優(yōu)先區(qū)《航海雷達(dá)2）設(shè)置限制線（區(qū)）：拒絕錄取區(qū)《航海雷達(dá)與ARPA〉第二篇Ch2

ARPA基本原理.2）設(shè)置限制線（區(qū)）：拒絕錄取區(qū)《航海雷達(dá)與ARPA〉第二篇3）設(shè)置警戒圈（環(huán)、區(qū)）◆功能：對闖入警戒圈（環(huán)、區(qū)）的目標(biāo)，ARPA將發(fā)出闖入報警（必有），并自動錄取和跟蹤（可選擇）。●注意：對已經(jīng)在警戒圈（環(huán)、區(qū)）的目標(biāo)，ARPA不報警，也不錄取??！《航海雷達(dá)與ARPA〉第二篇Ch2

ARPA基本原理.3）設(shè)置警戒圈（環(huán)、區(qū)）◆功能：對闖入警戒圈（環(huán)、區(qū)）的目標(biāo)◆自動錄取的優(yōu)點(diǎn)：◆自動錄取的缺點(diǎn)③可能造成漏錄取危險度較大的目標(biāo)而釀成危險局面。①會造成虛假錄??；②可能漏掉弱小目標(biāo)的錄?。弧褡⒁猓菏褂弥袘?yīng)根據(jù)航行環(huán)境、態(tài)勢酌情選用錄取方式！！●超過規(guī)定錄取數(shù)量，ARPA會發(fā)出報警（如“Over20”）?！逗胶＠走_(dá)與ARPA〉第二篇Ch2ARPA基本原理①速度快；②減輕駕駛員負(fù)擔(dān)。.◆自動錄取的優(yōu)點(diǎn)：◆自動錄取的缺點(diǎn)③可能造成漏錄取危險度較大4、IMO規(guī)定要求（最低性能標(biāo)準(zhǔn)）：

①人工錄取必不可少的，人工錄取目標(biāo)數(shù)量，至少10個；②自動錄取可有可無的，如有，至少20個；③應(yīng)有“人工消除”功能。當(dāng)錄取滿后，可通過人工消除錄取的目標(biāo)后，再錄取?！逗胶＠走_(dá)與ARPA〉第二篇Ch2

ARPA基本原理.4、IMO規(guī)定要求（最低性能標(biāo)準(zhǔn)）：①人工錄取必不可少的目標(biāo)跟蹤：是ARPA的重要性能指標(biāo)觀測目標(biāo)位置的相繼變化以建立起運(yùn)動軌跡。1、實現(xiàn)自動跟蹤的方法1）航跡外推（預(yù)測）：對目標(biāo)未來位置的預(yù)測，即預(yù)測目標(biāo)在下一天線掃描周期的位置。2）航跡相關(guān)處理：對新點(diǎn)跡和已有點(diǎn)跡之間歸屬關(guān)系的判斷。以預(yù)測位置為中心設(shè)置一個“跟蹤窗”或“跟蹤波門”三、目標(biāo)自動跟蹤方法、精度及局限性《航海雷達(dá)與ARPA〉第二篇Ch2

ARPA基本原理.目標(biāo)跟蹤：是ARPA的重要性能指標(biāo)三、目標(biāo)自動跟蹤方法、精度◆最優(yōu)估計方法：對采樣點(diǎn)跡數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理

卡爾曼濾波器●——○——△——

0<α<10<β<1《航海雷達(dá)與ARPA〉第二篇Ch2

ARPA基本原理.◆最優(yōu)估計方法：對采樣點(diǎn)跡數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理

卡爾曼濾波器●●—○——△—○△●○●△○●●G1G2G3

過程：濾波、外推.●—○——△—○△●○●△○●●G1G2G3

過程：濾（2-2-1）

《航海雷達(dá)與ARPA〉第二篇Ch2

ARPA基本原理濾波方程：外推方程：.（2-2-1）《航海雷達(dá)與ARPA〉第二篇Ch2ARP◆隨著采樣序數(shù)的增加，預(yù)測與實測的位置差越來越小，當(dāng)進(jìn)入穩(wěn)定跟蹤后，兩者趨于一致?！舾櫜ㄩT移動的軌跡就是目標(biāo)運(yùn)動軌跡《航海雷達(dá)與ARPA〉第二篇Ch2

ARPA基本原理.◆隨著采樣序數(shù)的增加，預(yù)測與實測的位置差越來越小，當(dāng)進(jìn)入穩(wěn)3）跟蹤原理概述①根據(jù)實測位置、預(yù)測位置、預(yù)測速度，算出濾波位置及濾波速度。②以濾波位置為起點(diǎn)，用濾波速度，來預(yù)測下一天線掃描周期的預(yù)測位置，并放置跟蹤窗（又稱波門）等待天線下一時刻目標(biāo)的到來，當(dāng)目標(biāo)進(jìn)入跟蹤窗時，認(rèn)為該目標(biāo)為所要跟蹤的目標(biāo)。③利用不斷濾波與外推，且跟蹤窗逐次縮小，逐次逼近，實現(xiàn)ARPA對目標(biāo)的自動跟蹤?！逗胶＠走_(dá)與ARPA〉第二篇Ch2

ARPA基本原理.3）跟蹤原理概述①根據(jù)實測位置、預(yù)測位置、預(yù)測速度，算出濾2、影響自動跟蹤性能的因素◆

①初始跟蹤階段；◆

①穩(wěn)定跟蹤時；②目標(biāo)做快速大幅度機(jī)動時期②目標(biāo)無機(jī)動或機(jī)動速率很?、勰繕?biāo)跟蹤丟失、系統(tǒng)進(jìn)行慣性外推時期（應(yīng)均取0）《航海雷達(dá)與ARPA〉第二篇Ch2

ARPA基本原理.2、影響自動跟蹤性能的因素◆①初始跟蹤階段；◆①2）跟蹤波門尺寸對跟蹤性能的影響AGS——方位門開始RGS——距離門開始△R——窗深△A——窗寬◆

扇形窗在錄取目標(biāo)時，稱錄取波門，在建立航跡進(jìn)入跟蹤后，稱跟蹤波門（跟蹤窗），簡稱波門?！逗胶＠走_(dá)與ARPA〉第二篇Ch2

ARPA基本原理.2）跟蹤波門尺寸對跟蹤性能的影響AGS——方位門開始RGS—◆

關(guān)于波門尺寸應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：（1）初始錄取波門應(yīng)足夠大，以便錄取成功并建立起跟蹤。（2）在建立航跡后跟蹤波門尺寸小，有利于提高跟蹤精度和分辨力。

（3）跟蹤過程波門大小變化：大→中→?。?）為適應(yīng)各種因素的變化，波門尺寸的大小應(yīng)能的變化應(yīng)自適應(yīng)調(diào)節(jié)?！逗胶＠走_(dá)與ARPA〉第二篇Ch2

ARPA基本原理.◆關(guān)于波門尺寸應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：（1）初始錄取波門應(yīng)足夠大3、自動跟蹤的局限性1）目標(biāo)丟失

①目標(biāo)回波信號弱

②雜波干擾

③目標(biāo)大幅度變化

④雷達(dá)測量或ARPA數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)出現(xiàn)特大誤差

⑤目標(biāo)進(jìn)入雷達(dá)陰影區(qū)或被大目標(biāo)遮擋《航海雷達(dá)與ARPA〉第二篇Ch2

ARPA基本原理.3、自動跟蹤的局限性1）目標(biāo)丟失①目標(biāo)回波信號弱2）誤跟蹤:

也稱目標(biāo)交換◆兩個或兩個以上目標(biāo)落入同一個波門而引起跟蹤錯誤的現(xiàn)象。◆常見下列幾種：1）被跟蹤目標(biāo)進(jìn)入強(qiáng)海浪區(qū)而誤跟蹤海浪2）《航海雷達(dá)與ARPA〉第二篇Ch2

ARPA基本原理.2）誤跟蹤:也稱目標(biāo)交換◆兩個或兩個以上目標(biāo)落入同一個3）兩個靠近，同向行駛的目標(biāo)；《航海雷達(dá)與ARPA〉第二篇Ch2

ARPA基本原理.3）兩個靠近，同向行駛的目標(biāo)；《航海雷達(dá)與ARPA〉第二篇C4）兩個被跟蹤目標(biāo)的對駛靠近時；

5）當(dāng)一被跟蹤目標(biāo)航行到靠近、并轉(zhuǎn)向時將會發(fā)生跟蹤到陸地，出現(xiàn)“矢量上岸”《航海雷達(dá)與ARPA〉第二篇Ch2

ARPA基本原理.4）兩個被跟蹤目標(biāo)的對駛靠近時；5）當(dāng)一被跟蹤目標(biāo)航行到靠◆減少目標(biāo)調(diào)換的技術(shù)措施：a、兩個重疊時，停止跟蹤，按原速度滑行，分開后再跟蹤。b、拒絕人工錄取正在逼近另一個已被跟蹤的目標(biāo)，以免破壞對已有跟蹤目標(biāo)的跟蹤。c、當(dāng)出現(xiàn)兩個以上目標(biāo)時，只跟蹤最接近跟蹤窗中心的目標(biāo)回波。《航海雷達(dá)與ARPA〉第二篇Ch2

ARPA基本原理.◆減少目標(biāo)調(diào)換的技術(shù)措施：a、兩個重疊時，停止跟蹤，按原速2-3目標(biāo)參數(shù)的自動計算及碰撞危險判斷一、目標(biāo)運(yùn)動參數(shù)的計算二、危險預(yù)測參數(shù)的計算1、碰撞參數(shù)CPA、TCPA的計算2、PPC的計算（可能碰撞點(diǎn)——Pointofpossiblecollision）1）PPC產(chǎn)生條件:

目標(biāo)保向保速，本船保速保向或保速改向;2）PPC的形成《航海雷達(dá)與ARPA〉第二篇Ch2

ARPA基本原理.2-3目標(biāo)參數(shù)的自動計算及碰撞危險判斷一、目標(biāo)運(yùn)動參數(shù)的圖2-2-16本船保速保向時的PPCoABSHMCPPC①本船保速保向時PPC的形成強(qiáng)調(diào)：只有當(dāng)CPA=0，PPC才在SHM上

《航海雷達(dá)與ARPA〉第二篇Ch2

ARPA基本原理.圖2-2-16本船保速保向時的PPCoABSHMCPPC①②本船保速改向時PPC的形成圖2-2-17本船保速改向時的PPCoACBSHMA’SHM’

PPC《航海雷達(dá)與ARPA〉第二篇Ch2

ARPA基本原理.②本船保速改向時PPC的形成圖2-2-17本船保速改向3）幾點(diǎn)說明：oABSHMCPPC1E為目標(biāo)的反弦角為本船速度矢量為目標(biāo)船速度矢量③＞

有一個PPC

①當(dāng)本船保向保速時，

<BE，當(dāng)CPA≠0時無PPC

②當(dāng)BE＜＜時，A’PPC2有兩個PPC（PPC1、PPC2）圖2-2-18形成兩個PPC的示意圖《航海雷達(dá)與ARPA〉第二篇Ch2

ARPA基本原理.3）幾點(diǎn)說明：oABSHMCPPC1E為目標(biāo)的反弦角2、PAD（預(yù)測危險區(qū)——PredictedAreaofDanger）1）含義：在目標(biāo)船保速、保向，本船保速條件下，本船和目標(biāo)船有可能發(fā)生碰撞的區(qū)域。2）PAD的形成：《航海雷達(dá)與ARPA〉第二篇Ch2

ARPA基本原理.2、PAD（預(yù)測危險區(qū)——PredictedAreaof圖2-2-19PAD的形成oABSHMCPPCMINCPA圓RML1RML2A’A’’C’C’’FGHI《航海雷達(dá)與ARPA〉第二篇Ch2

ARPA基本原理.圖2-2-19PAD的形成oABSHMCPPCMINCP3)、PAD特點(diǎn)：

①PAD的形狀、大小、位置與下列因素有關(guān)：A.O－T之間的速度比以及目標(biāo)的反舷角；B.設(shè)置的MINCPA的大?。籆.O－T之間的相對位置。

②本船船首線穿過PAD，可能有碰撞危險。

③PPC及PAD在真矢量的延長線上，PPC可能是PAD中心，但大多數(shù)情況下不是。《航海雷達(dá)與ARPA〉第二篇Ch2

ARPA基本原理.3)、PAD特點(diǎn)：①PAD的形狀、大小、位置與下列因素④PAD只表示與本船的關(guān)系，若兩個PAD重疊，并不反映該兩個目標(biāo)之間有碰撞危險。⑤有PPC，一般就有PAD，（若有兩個PPC，就有兩個PAD）。

⑥若是固定目標(biāo)，目標(biāo)回波在PAD之內(nèi)。4)PAD優(yōu)點(diǎn)：在避碰中：直觀、簡便，即只要本船SHM避開PAD即可。

《航海雷達(dá)與ARPA〉第二篇Ch2

ARPA基本原理.④PAD只表示與本船的關(guān)系，若兩個PAD重疊，并不反映該兩5)PAD缺點(diǎn)：①PAD并未考慮避碰規(guī)則，仍需謹(jǐn)慎行事；②精度差；③畫面混亂，特別是在船舶密集水集，觀測困難；④一旦條件改變（T－保向保速，0－保速），PAD無效，特別是舊的PAD作廢，而新的PAD尚未形成，若仍用舊的PAD，造成危險。∴PAD適用于船舶密度小的開闊水域?！逗胶＠走_(dá)與ARPA〉第二篇Ch2

ARPA基本原理.5)PAD缺點(diǎn)：①PAD并未考慮避碰規(guī)則，仍需謹(jǐn)慎行三、危險判斷與報警1、利用CPA、TCPA進(jìn)行危險判斷與報警●只有當(dāng)CPA、TCPA同時小于設(shè)置的MINCPA和MINTCPA時，ARPA才會發(fā)出危險報警；《航海雷達(dá)與ARPA〉第二篇Ch2

ARPA基本原理.三、危險判斷與報警1、利用CPA、TCPA進(jìn)行危險判斷與報警1、利用警戒環(huán)進(jìn)行危險判斷與報警

◆當(dāng)目標(biāo)“侵入”時，發(fā)出“目標(biāo)闖入”報警，或自動錄取?！袢舻谝淮纬霈F(xiàn)的目標(biāo)已處于警成環(huán)（區(qū)）內(nèi)，則不報警?！逗胶＠走_(dá)與ARPA〉第二篇Ch2

ARPA基本原理.1、利用警戒環(huán)進(jìn)行危險判斷與報警◆當(dāng)目標(biāo)“侵入”時，發(fā)出2、利用PPC、PAD進(jìn)行危險判斷

◆PPC在本船SHM上（CPA=0）碰撞危險（非常危險）；

◆PPC在本船SHM附近（若CPA≤MinCPA）碰撞危險（可能碰撞）；

◆PPC在本船較遠(yuǎn)（若CPA＞MinCPA）無碰撞危險。

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ARPA基本原理.2、利用PPC、PAD進(jìn)行危險判斷◆PPC在本船SHM上◆

本船船首線SHM穿過PAD，可能有碰撞危險《航海雷達(dá)與ARPA〉第二篇Ch2

ARPA基本原理.◆本船船首線SHM穿過PAD，可能有碰撞危險《航海雷達(dá)與4、跟蹤目標(biāo)丟失的危險判斷與報警

《航海雷達(dá)與ARPA〉第二篇Ch2

ARPA基本原理.4、跟蹤目標(biāo)丟失的危險判斷與報警《航海雷達(dá)與ARPA〉第二2-4顯示方式及選用

一、數(shù)據(jù)顯示器◆內(nèi)容：1、目標(biāo)運(yùn)動六參數(shù)：

距離、方位、真航向、真速度、CPA、TCPA◆說明一點(diǎn)：有的有相對航向、相對速度。2、IMO要求：應(yīng)標(biāo)示出是對水穩(wěn)定或?qū)Φ胤€(wěn)定顯示。一分鐘以內(nèi)顯示目標(biāo)運(yùn)動趨勢，三分鐘內(nèi)穩(wěn)定顯示目標(biāo)的預(yù)測運(yùn)動（數(shù)據(jù)）?！逗胶＠走_(dá)與ARPA〉第二篇Ch2

ARPA基本原理.2-4顯示方式及選用一、數(shù)據(jù)顯示器《航海雷達(dá)與ARPA〉二、PPI綜合顯示器1、視頻回波顯示數(shù)字視頻或原始視頻。數(shù)字視頻的特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：質(zhì)量好，亮度大?？蛇x用

缺點(diǎn)：真實感較差。2、符號——沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)1）定性符號（錄取符號：□、○；危險符號：△、*）；2）圖示符號：有矢量、PPC、PAD、尾跡點(diǎn)、港口視頻地圖等《航海雷達(dá)與ARPA〉第二篇Ch2

ARPA基本原理.二、PPI綜合顯示器1、視頻回波顯示《航海雷達(dá)與ARPA〉第3）定量符號◆矢量：表示目標(biāo)未來的運(yùn)動勢態(tài)《航海雷達(dá)與ARPA〉第二篇Ch2

ARPA基本原理.3）定量符號◆矢量：表示目標(biāo)《航海雷達(dá)與ARPA〉第二篇Ch形式起點(diǎn)方向長度末端相對矢量（RV）目標(biāo)現(xiàn)在位置相對運(yùn)動航向調(diào)定矢量時間內(nèi)預(yù)測航程調(diào)定矢量時間預(yù)測到達(dá)位置真矢量（TV）目標(biāo)現(xiàn)在位置真運(yùn)動航向調(diào)定矢量時間真航程調(diào)定矢量時間預(yù)測到達(dá)真位置《航海雷達(dá)與ARPA〉第二篇Ch2

ARPA基本原理OVTVRVTV延長線RV延長線.形式起點(diǎn)方向長度末端相對矢量（RV）目標(biāo)現(xiàn)在位置相對運(yùn)動航向三、尾跡（歷史航跡——Trail）

——表示目標(biāo)現(xiàn)位置前的歷史航跡?！玫葧r間間隔點(diǎn)來表示?！糇饔茫孩儆糜谂袛嗄繕?biāo)有否機(jī)動；②用于檢查跟蹤能力是否正常?！襞袛鄼C(jī)動方法：一般用：真矢量——真運(yùn)動航跡比較?！逗胶＠走_(dá)與ARPA〉第二篇Ch2

ARPA基本原理.三、尾跡（歷史航跡——Trail）——表示目標(biāo)現(xiàn)位置前的歷◆改向判斷——

兩者是否在同一直線上

◆改速判斷——

點(diǎn)間隔是否均勻

注意：如用相對矢量——相對運(yùn)動判斷若兩者不在同一直線——改向或改速都有可能（或：不能唯一確定目標(biāo)改向）IMO要求：

至少8分鐘、4個航跡點(diǎn)表示。

《航海雷達(dá)與ARPA〉第二篇Ch2

ARPA基本原理.◆改向判斷——◆改速判斷——注意：《航海雷達(dá)與ARPA〉四、各種顯示方式、特點(diǎn)及選用1、本船運(yùn)動顯示模式相對運(yùn)動——RM（必備）真運(yùn)動——TM2、圖像指向顯示模式北向上（NorthUp）——N-UP（必備）航向向上（CourseUp）—C-UP或船首向上（HeadUp）——H-UP《航海雷達(dá)與ARPA〉第二篇Ch2

ARPA基本原理.四、各種顯示方式、特點(diǎn)及選用1、本船運(yùn)動顯示模式《航海雷達(dá)與3、矢量顯示模式◆矢量顯示模式：RVTV1）相對矢量——RV◆

特點(diǎn)（征）①本船無RV顯示，同向同速船也無RV顯示②固定或運(yùn)動目標(biāo)顯示RV③RV延長垂足——CPA、TCPA（估計）◆適用場合：快速判斷本船與所有目標(biāo)是否存在碰撞危險

《航海雷達(dá)與ARPA〉第二篇Ch2

ARPA基本原理.3、矢量顯示模式◆矢量顯示模式：《航海雷達(dá)與ARPA〉第二篇2）真矢量——TV◆特點(diǎn)（征）①本船與運(yùn)動目標(biāo)均顯示TV②當(dāng)CPA=0時：

TV延長線與SHM交點(diǎn)→PPC（在SHM上）；

本船TV與目標(biāo)TV延長，其矢端重疊。③用TV及真運(yùn)動尾跡→判斷目標(biāo)是否機(jī)動④固定物標(biāo)沒有TV（無風(fēng)流影響）若有TV——為對水真矢量（有風(fēng)流影響）修正方法：（只裝有對水計程儀——導(dǎo)航時）

手動修正（manual-drift）

ARPA自動修正（Auto-drift）◆適用場合：可觀察目標(biāo)真航向、真航速及目標(biāo)態(tài)勢角、有助于作出正確的避讓決策。

→對地TV《航海雷達(dá)與ARPA〉第二篇Ch2

ARPA基本原理.2）真矢量——TV◆特點(diǎn)（征）→對地TV《航海雷達(dá)與ARP4、目標(biāo)態(tài)勢預(yù)測顯示模式：◆綜合顯示的組合模式如下：矢量模式和PAD模式《航海雷達(dá)與ARPA〉第二篇Ch2

ARPA基本原理.4、目標(biāo)態(tài)勢預(yù)測顯示模式：◆綜合顯示的組合模式如下：矢量?！魧τ跊]有船首向上（H-UP）的ARPA，實際只有八種組合顯示模式《航海雷達(dá)與ARPA〉第二篇Ch2

ARPA基本原理.◆對于沒有船首向上（H-UP）的ARPA，實際只有八種組合顯《航海雷達(dá)與ARPA〉第二篇Ch2

ARPA基本原理.《航海雷達(dá)與ARPA〉第二篇Ch2ARPA基本原理.《航海雷達(dá)與ARPA〉第二篇Ch2

ARPA基本原理.《航海雷達(dá)與ARPA〉第二篇Ch2ARPA基本原理.5、顯示方式的選用1）大海中航行：常選用：相對運(yùn)動（RM）；相對矢量（TV）；航向向上（C-up）。2）在狹小道或進(jìn)出港：常選用：真運(yùn)動（TM）；真矢量（TV）；真北向上（N-up）。◆若既要定位又要避讓，且航向往南，則改用：TM——TV——C-up《航海雷達(dá)與ARPA〉第二篇Ch2

ARPA基本原理.5、顯示方式的選用1）大海中航行：《航海雷達(dá)與ARPA〉第二6、IMO性能標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：

①對于矢量型：RV、TV兩種都應(yīng)有

對于PAD型：RV或TV其中一種即可◆要求矢量時間應(yīng)可調(diào)整②顯示方式：一定有RM、N-up，C-up或H-up③顯示量程：3、6、12NM；④直徑16″⑤高亮度顯示《航海雷達(dá)與ARPA〉第二篇Ch2

ARPA基本原理.6、IMO性能標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：①對于矢量型：RV、TV兩種都2-5自動報警與系統(tǒng)測試一、自動報警系統(tǒng)1、報警分類及內(nèi)容1）設(shè)備（系統(tǒng)）報警：ARPA設(shè)備本身故障所發(fā)出的報警。①電源故障報警；②主處理機(jī)，內(nèi)存、跟蹤器，顯示器，接口及傳感器輸入信號丟失；③其它。是設(shè)備報警優(yōu)先級別是最高的《航海雷達(dá)與ARPA〉第二篇Ch2

ARPA基本原理.2-5自動報警與系統(tǒng)測試一、自動報警系統(tǒng)是設(shè)備報警優(yōu)2）工作報警：工作狀態(tài)發(fā)生變化時發(fā)出的報警：①碰撞危險報警（CPA/TCPA），當(dāng)CPA≤MINCPA：TCPA≤MINTCPA；②目標(biāo)航跡變化報警；③目標(biāo)闖入（環(huán)、區(qū)）報警；④目標(biāo)丟失報警；⑤錄取目標(biāo)總數(shù)超過預(yù)定數(shù)報警；⑥誤操作報警；⑦其它報警（如走錨）?！逗胶＠走_(dá)與ARPA〉第二篇Ch2

ARPA基本原理.2）工作報警：工作狀態(tài)發(fā)生變化時發(fā)出的報警：《航海雷◆工作報警優(yōu)先等級：碰撞危險報警（CPA/TCPA）航跡變化闖入警戒圈目標(biāo)丟失走錨最高最低《航海雷達(dá)與ARPA〉第二篇Ch2

ARPA基本原理.◆工作報警優(yōu)先等級：碰撞危險報警（CPA/TCPA）最高2、報警方式1）視覺報警（VisualAlarm）警指示燈閃爍2）聽覺報警（AudibleAlarm）蜂鳴器響3）符號閃爍報警（SymbolFlash）PPI顯示器各種符號4）文字顯示報警（DataFlash）“Danger”或“Collision”◆對設(shè)備報警可顯示故障代號如：system04——無雷達(dá)觸發(fā)信號等《航海雷達(dá)與ARPA〉第二篇Ch2

ARPA基本原理.2、報警方式1）視覺報警（VisualAlarm）警指示燈二、系統(tǒng)測試功能1、用診斷程序自測試功能（自檢功能）2、用“TEST”（測試）功能當(dāng)有故障時，一般會顯示故障序號1）用發(fā)光二極管、指示燈、數(shù)碼管◆若輪流閃亮一遍：表示相關(guān)電路及功能正?！粑戳恋臒艋蚬埽罕硎究赡苁菬艋蚬軌牧?、或相應(yīng)部分有故障、系統(tǒng)無法執(zhí)行相應(yīng)功能?！逗胶＠走_(dá)與ARPA〉第二篇Ch2

ARPA基本原理.二、系統(tǒng)測試功能1、用診斷程序自測試功能（自檢功能）《航海雷3）用測試回波視頻有的ARPA在按下“TESTTARGET”鍵后，則在顯示屏上顯示模擬運(yùn)動目標(biāo)回波“X”用于檢查ARPA錄取、跟蹤和計算功能《航海雷達(dá)與ARPA〉第二篇Ch2

ARPA基本原理.3）用測試回波視頻有的ARPA在按下“TESTTARGET2-6試操船

一、概述1、如有危險報警→哪條船？能見度不良：——采取措施互見：權(quán)利船？若是義務(wù)船——采取措施2、什么叫試操船？

ARPA檢測到碰撞危險目標(biāo)并發(fā)出報警時，本船實際采取避讓機(jī)動前，人工輸入模擬航向和（或）模擬航速數(shù)據(jù)，讓ARPA計算和預(yù)測此避讓機(jī)動的效果?！逗胶＠走_(dá)與ARPA〉第二篇Ch2

ARPA基本原理.2-6試操船一、概述《航海雷達(dá)與ARPA〉第二篇Ch2二、試操船方法（措施）

航向試操船航速試操船1、矢量型試操船（采用RM顯示模式）1）RV試操船2）TV試操船2、PAD試操船《航海雷達(dá)與ARPA〉第二篇Ch2

ARPA基本原理.二、試操船方法（措施）航向試操船《航海雷達(dá)與ARPA〉第二三、試操船顯示特征（結(jié)合IMO要求）1、在熒光屏的下方有提示：“T”、或“SIM”或“TRIAL”2、試操船不宜太長時間.有的ARPA自動回復(fù)到正常顯示。3、在試操船中，不能中斷對已有跟蹤目標(biāo)的跟蹤與計算?！逗胶＠走_(dá)與ARPA〉第二篇Ch2

ARPA基本原理.三、試操船顯示特征（結(jié)合IMO要求）1、在熒光屏的下方有提示四、試操船使用注意事項1、應(yīng)根據(jù)避碰規(guī)則2、應(yīng)考慮本船操縱特性3、應(yīng)注意目標(biāo)機(jī)動4、速度快些5、不可忽視了望……《航海雷達(dá)與ARPA〉第二篇Ch2

ARPA基本原理.四、試操船使用注意事項1、應(yīng)根據(jù)避碰規(guī)則《航海雷達(dá)與ARPA2-8附加功能一、導(dǎo)航線二、港口視頻地圖三、錨位監(jiān)視四、模擬回波《航海雷達(dá)與ARPA〉第二篇Ch2

ARPA基本原理.2-8附加功能一、導(dǎo)航線《航海雷達(dá)與ARPA〉第二篇Ch2-9ARPA的優(yōu)點(diǎn)及局限性一、ARPA優(yōu)點(diǎn)1、直觀、方便。2、能自動、連續(xù)提供多種信息。3、具有多種功能。4、自動化程度高?！逗胶＠走_(dá)與ARPA〉第二篇Ch2

ARPA基本原理.2-9ARPA的優(yōu)點(diǎn)及局限性一、ARPA優(yōu)點(diǎn)《航海雷達(dá)與A◆ARPA系統(tǒng)誤差源

1）設(shè)備誤差：

②ARPA本身誤差①傳感器誤差2）操作員誤差：

②操作不當(dāng)，經(jīng)驗不足，或疏忽而引起

①信息、數(shù)據(jù)錯誤理解

《航海雷達(dá)與ARPA〉第二篇Ch2

ARPA基本原理二、ARPA系統(tǒng)誤差源及其影響.◆ARPA系統(tǒng)誤差源1）設(shè)備誤差：②ARPA本身1、傳感器誤差及其對ARPA的影響1）傳感器誤差

雷達(dá)：①方位誤差；②距離誤差羅經(jīng)——船向誤差

計程儀——船速誤差2）傳感器誤差及其對ARPA的影響（1）對RV的影響雷達(dá)誤差：方位誤差

距離誤差RV矢量誤差TCPA誤差CPA誤差《航海雷達(dá)與ARPA〉第二篇Ch2

ARPA基本原理.1、傳感器誤差及其對ARPA的影響1）傳感器誤差雷達(dá)：①方（2）對TV的影響TVPPCPAD均會影響ARPA電羅經(jīng)：航向誤差計程儀：航速誤差方位誤差距離誤差雷達(dá)《航海雷達(dá)與ARPA〉第二篇Ch2

ARPA基本原理OVTVRV.（2）對TV的影響TV均會影響電羅經(jīng)：航向誤差方位誤差距離誤《航海雷達(dá)與ARPA〉第二篇Ch2

ARPA基本原理.《航海雷達(dá)與ARPA〉第二篇Ch2ARPA基本原理.結(jié)論：３、TV的誤差>RV的誤差

《航海雷達(dá)與ARPA〉第二篇Ch2

ARPA基本原理→CPA／TCPA誤差1、雷達(dá)誤差

→

RV矢量誤差→

→TV的誤差→

PPC／PAD的誤差電羅經(jīng)：航向誤差不影響RV矢量→CPA／TCPA誤差２、

→計程儀：航速誤差但TV的誤差→PPC／PAD的誤差.結(jié)論：３、TV的誤差>RV的誤差《航海雷達(dá)與ARPA〉2、ARPA本身誤差1）對顯示模式及矢量模式的誤解與誤用1）濾波處理誤差；2）計算誤差；3）目標(biāo)交換3、人為誤差①誤用TV延長線求CPAoTCPA②RM尾跡——TV比較→改向如RMTV組合……《航海雷達(dá)與ARPA〉第二篇Ch2

ARPA基本原理TVRV尾跡.2、ARPA本身誤差1）對顯示模式及矢量模式的誤解與誤用●強(qiáng)調(diào)：當(dāng)ARPA運(yùn)用“真運(yùn)動”顯示進(jìn)行避讓時，只能使用“海面穩(wěn)定”即“對水速度”方式??！3）對PPC、PAD等信息誤解4）試操船功能使用不當(dāng)2）本船航速輸入不當(dāng)《航海雷達(dá)與ARPA〉第二篇Ch2

ARPA基本原理.●強(qiáng)調(diào)：2）本船航速輸入不當(dāng)《航海雷達(dá)與ARPA〉第二篇C三、ARPA系統(tǒng)的局限性1、傳感器局限性：所有傳感器局限性ARPA均具有2、自動檢測局限性①識別目標(biāo)的局限性②MOON累積判斷的局限性N大？不易丟失，不易誤檢（干擾抑制好）M?。恳渍`檢M、N均??？易丟失，易誤檢3、錄取的局限性《航海雷達(dá)與ARPA〉第二篇Ch2

ARPA基本原理.三、ARPA系統(tǒng)的局限性1、傳感器局限性：所有傳感器局限性2）跟蹤容量限制3）跟蹤范圍及速度范圍Max—24Nm（有的36Nm）Min——0.1～0.15Nm速度Max——80KN，有的150KN。4、跟蹤的局限性1）跟蹤可靠性限制①誤跟蹤②目標(biāo)丟失要求：5次/10→

能跟蹤《航海雷達(dá)與ARPA〉第二篇Ch2

ARPA基本原理.2）跟蹤容量限制4、跟蹤的局限性1）跟蹤可靠性限制①誤跟蹤②4）存在跟蹤處理延時①處理延時？——從錄取開始→測量數(shù)據(jù)→處理數(shù)據(jù)→自動計算→顯示各種信息數(shù)據(jù)有一個過程◆數(shù)據(jù)信息一般在1分鐘內(nèi)，較不穩(wěn)定。在3分鐘后，較穩(wěn)定?！逗胶＠走_(dá)與ARPA〉第二篇Ch2

ARPA基本原理.4）存在跟蹤處理延時①處理延時？《航海雷達(dá)與ARPA〉第二篇②處理延時對PRPA避碰的影響A、矢量轉(zhuǎn)向滯后于船首轉(zhuǎn)向，且經(jīng)3分鐘后穩(wěn)定，因此，在試操船或避讓時