08 雷達(dá)使用性能

第三章船用雷達(dá)使用性能及其影響因素

第一節(jié)最大探測距離及其影響因素1．最大探測距離（P.67）1)雷達(dá)地平(RadarHorizon):在標(biāo)準(zhǔn)大氣狀況下，僅考慮地球曲率及大氣折射時(shí)雷達(dá)的最大探測距離標(biāo)準(zhǔn)大氣狀況：壓力P：在海平面上為1013hpa，

溫度c：在海平面上為，15℃，相對(duì)濕度h：60％，相對(duì)濕度不隨高度變化

DR=2.23√h式中：DR：雷達(dá)地平（以海里為單位）

h:天線離海面高度(以米為單位)Targetshape,texture,size,atmosphericconditionandradarfrequencyshallinfluencetherange.)2.23(21hhR+=Geometrichorizon1.93Opticalhorizon2.07Radarhorizon2.23radarhorizonandmaximumdetectabletargetrangehhAntennaradarhorizonTargetradarhorizon212)雷達(dá)最大探測距離（P67）①定義：考慮地球曲率、天線和物標(biāo)高度及雷達(dá)波傳播空間大氣折射影響時(shí)的雷達(dá)可能觀測的最大距離，又稱“極限距離”。2．異常傳播（P68）1）次折射(Sub_refraction)（負(fù)折射、欠折射）（P.68）①產(chǎn)生條件:ⅰ大陸上空的冷空氣移向溫暖的海面上空，即出現(xiàn)“上冷下熱”和”上濕下干”ⅱ天氣是平靜的②產(chǎn)生的影響:③易發(fā)生的地區(qū)：極區(qū)或非常寒冷的大陸附近。2）超折射(Supper_refraction)（過折射）（P.69）①產(chǎn)生條件:ⅰ炎熱大陸上空溫暖而干燥的空氣移向冷而濕的海面，即出現(xiàn)“上熱下冷”和”上干下濕”ⅱ天氣是平靜的②產(chǎn)生的影響:③易發(fā)生的地區(qū)：熱帶及炎熱的大陸附近，例紅海、亞丁灣3)大氣波導(dǎo)(AtmosphereDuct)(SurfaceDuctandElevatedDuct)表面波導(dǎo)：當(dāng)超折射現(xiàn)象嚴(yán)重時(shí)，雷達(dá)電磁波被大氣折射向海面，再由海面發(fā)射至大氣，如此反復(fù)。高懸波導(dǎo)：在平靜的天氣里，海面上空出現(xiàn)一層溫暖的反射層（逆溫層）雷達(dá)探測距離將大大增加，從而產(chǎn)生二次掃描假回波第二節(jié)最大作用距離及其影響因數(shù)一．雷達(dá)技術(shù)參數(shù)及物標(biāo)反射性能(P.69)1．雷達(dá)技術(shù)參數(shù)（P.69）最大作用距離:

雷達(dá)在一定的電波傳播條件下,對(duì)某一特定的物標(biāo),雷達(dá)能滿足一定發(fā)現(xiàn)概率時(shí)所能觀測的物標(biāo)最大距離。rmax

=Pt

GA

lσo64π

Prmin223()1\4Pt——雷達(dá)峰值功率GA——天線增益——工作波長Prmin——接收機(jī)門限功率0——物標(biāo)有效散射面積（雷達(dá)截面積）2．物標(biāo)有效散射面積At的影響1)物標(biāo)有效散射面積Atl理解：相對(duì)于雷達(dá)波方向的截面積舉例ABAB2)影響物標(biāo)有效散射面積At的因素①物標(biāo)尺寸：寬：小于水平波束寬度，回波強(qiáng)度隨寬度成正比；反之，回波強(qiáng)度與物標(biāo)總寬度無關(guān)高：越高回波越強(qiáng)，但要看坡度、覆蓋狀況等，高山不一定有強(qiáng)回波深：雷達(dá)不能“感覺”深度②目標(biāo)形狀和表面結(jié)構(gòu)

1）平板：決定于表面狀況及視角大小

2）球形：很差目標(biāo)，表面粗糙稍好

3）圓柱：具體回波要看大小和視角

4）圓錐：很差目標(biāo)③材料：反射能力取決于基本電特性。金屬好，海水較好，木、冰差④工作波長：尺寸<<λ：

尺寸>>λ：

實(shí)際物標(biāo)有效散射面積很難用上式計(jì)算目標(biāo)有效散射面積（ｍ2）目標(biāo)有效散射面積（ｍ２）小型貨船

1．4×102潛艇（在水面）37～140中型貨船

7．4×103小型運(yùn)輸艦150大型貨船

1．5×104中型運(yùn)輸艦7500拖網(wǎng)漁船

750大型運(yùn)輸艦15000快艇

100巡洋艦14000二、海面鏡面反射

對(duì)最大作用距離的影響（P73）r’max=2rmaxsin[（2πH1H2）/（rmaxλ）]1）垂直波束分裂，低空目標(biāo)時(shí)隱時(shí)現(xiàn)2）r’max有時(shí)為零，有時(shí)為2rmax3）最低波瓣離開海面，仰角θ=λ/（4H1）所以對(duì)海面低物標(biāo)的探測能力3cm雷達(dá)比10cm雷達(dá)好三、海浪干擾(SeaClutter)（P73）1）特點(diǎn)：①近時(shí)強(qiáng)，距離增加時(shí)以1/r4減弱，一般為6~8海里，大時(shí)達(dá)10海里。②上風(fēng)舷強(qiáng)。③一般為掃描中心附近魚鱗狀亮斑，大風(fēng)浪呈亮盤。長涌為條狀回波。④強(qiáng)度還與雷達(dá)技術(shù)指標(biāo)有關(guān)：

a：λb：入射角

c：極化類型:水平極化波較垂直極化波干擾小

d：τ、θh2）影響：影響近距物標(biāo)回波顯示，過強(qiáng)還會(huì)引起接收機(jī)過載3）抑制方法：STCCFAR對(duì)數(shù)放大器10厘米波段高速天線：平滑海浪干擾影響，起到抑制干擾作用窄脈沖寬度四、大氣衰減(AtmosphericAttenuation)（P74）

是指雷達(dá)波在大氣層傳播過程中受到大氣吸收或散射導(dǎo)致雷達(dá)波能量的衰減主要由水氣、氧氣引起，氧氣對(duì)3~10厘米波影響一樣。水氣：3厘米衰減強(qiáng)雨滴大小及密度：3厘米衰減強(qiáng)霧：一般影響較小，能見度30米的濃霧影響較中雨大，但回波一般看不見。云、雨雪：除衰減外，還產(chǎn)生干擾回波。云、雨、雪引起的大氣衰減還與雷達(dá)技術(shù)指標(biāo)：天線波束寬度、發(fā)射脈寬等有關(guān)五、性能標(biāo)準(zhǔn)在正常電波傳播條件下，雷達(dá)天線高出水面15米，且無雜波干擾，應(yīng)能清楚顯示各種物標(biāo)的距離。如下表：物標(biāo)回波距離（海里）海拔60米的岸線20海拔6米的岸線75000總噸的船舶710米長小船3導(dǎo)航浮筒（σ=10m2）2第三節(jié)

最小作用距離及其影響因素1、定義（P75）：

在雷達(dá)屏上可清晰顯示物標(biāo)回波的最近距離。2、影響它的因素

τtr)(2Cmin1rtR+=t取Rmin1&Rmin2,的較大者為最小作用距離。Rmin2與安裝、吃水、天線參數(shù)有關(guān)。在最小作用距離內(nèi)可能會(huì)檢測到強(qiáng)目標(biāo)。Rmin1Rmin2θHTheminimumdetectabletargetrangeaffectedbyVBWZeropowerlineHalfpowerline…………Rmin2=H·ctg(θv/2)雷達(dá)天線越低，垂直波束越寬，Rmin2越小3、性能標(biāo)準(zhǔn)：雷達(dá)天線高出水面15米時(shí)，對(duì)于5000總噸的船舶、10米長的小船及有效散射面積約10米2的導(dǎo)航浮筒，除了量程轉(zhuǎn)換開關(guān)以外，不動(dòng)其它任何控鈕和開關(guān)，應(yīng)在50米~1海里范圍內(nèi)都能清楚顯示。第四節(jié)距離分辨率及其影響因素

1、定義（P76）：雷達(dá)區(qū)分同方位上兩個(gè)相鄰物標(biāo)的能力，用可分開顯示的同方位上兩個(gè)相鄰物標(biāo)的最小間距表示。2、影響因素：Δrmin=C（τ+1/Δf）/2+2RD（d/D）式中：

C：電波傳播速度

τ：發(fā)射脈沖寬度

Δf：接收機(jī)通頻帶

d：光點(diǎn)直徑

D：屏幕直徑

RD：所用量程距離RadiusofspotBandwidthPulselengthRadiusofspotBandwidthRangdiscriminationPeripheryofCRTABRangediscriminationRealtarget3、操作注意（P76）：1）選用窄的脈沖寬度（在小RD時(shí)機(jī)器自動(dòng)選擇）2）寬Δf（在小RD時(shí)機(jī)器自動(dòng)選擇）3）選用近量程觀測（RD

?。?）聚焦要好(d小)5）選購小d大D的即高分辨率的CRT4、性能標(biāo)準(zhǔn)：用2海里或更小量程檔，在量程50%~100%距離范圍內(nèi)觀測兩個(gè)同方位的相鄰小物標(biāo)，它們能分開顯示的最小間距應(yīng)不大于50米。第五節(jié)方位分辨率及其影響因素

(BearingDiscrimination)1、定義（P77）：雷達(dá)區(qū)分等距離上兩個(gè)相鄰物標(biāo)的能力，用可分開顯示的等距離上兩個(gè)相鄰物標(biāo)的最小方位夾角表示。2、影響因素：1）水平波束寬度2）熒光屏尺寸和光點(diǎn)直徑3）調(diào)增益和亮度θHBearingdiscriminationPixeldistortionθH3、操作注意（P78）：1）減小水平波束寬度θ°H2）聚焦要好（d小）3）準(zhǔn)確選擇小量程，使回波處于2/3量程附近。4）選購小d大D的CRT5）適當(dāng)減小亮度、增益，以減小回波亮點(diǎn)尺寸：可使Δα°min≈（0.6~0.7）θ°HThebearingangleofsametargetbutdifferentrange4、性能標(biāo)準(zhǔn)：雷達(dá)用1.5海里或2海里量程時(shí)在量程50%~100%的距離范圍內(nèi)（即LS/2~LS）觀測兩個(gè)等距離的相鄰點(diǎn)物標(biāo)。它們能分開顯示的最小方位間隔應(yīng)不大于2.5°。第六節(jié)測距精度及其影響因素

(RangeAccuracy)一、影響因素（P78）1、同步誤差（電源電壓變動(dòng)，溫、濕度變化等隨機(jī)因素）2、測距裝置不精確3、掃描鋸齒波非線性（內(nèi)插時(shí)引起）4、τ、Δf、d引起的圖像擴(kuò)展5、物標(biāo)回波閃爍引起6、天線高度引起（見下頁圖）7、操作技術(shù)引起（切點(diǎn)、順序）8、其他因素ABCA’IslandIslandIslandSweeplineSweepdirectionOSweeporigin(ownship)PeripheryofCRTRealrangeDetectionrangeOwnship(a)Sideview(b)Topview(c)RadarpictureOwnshipContourACC’三、操作注意（P79）：1）調(diào)節(jié)好控鈕2）選好合適量程3）核實(shí)測距裝置精度4）選擇合適切點(diǎn)（活標(biāo)內(nèi)緣與回波前沿重合P79）5）選擇合適順序6）選用寬的Δf、窄的τ7）選擇合適的目標(biāo)二、性能標(biāo)準(zhǔn)利用固定距標(biāo)圈和活動(dòng)距標(biāo)圈測量物標(biāo)距離，誤差不能超過所用量程最大距離的1.5%或者70米中較大的一個(gè)值。實(shí)際的測距誤差還與干擾雜波的強(qiáng)度、海況及使用者的技術(shù)有關(guān)。第七節(jié)測方位精度及其影響因素

(BearingAccuracy)一、影響因素（P79）1）方位同步系統(tǒng)誤差2）船首線誤差3）掃描中心誤差（用機(jī)械方位標(biāo)尺測量時(shí)引起）偏心距離目標(biāo)距離方位角4）θＨ、ｄ引起的圖像擴(kuò)展5）θＨ形狀不對(duì)稱6）波束軸向偏移角不穩(wěn)定引起的誤差，隨工作頻率漂移變3~5°7）方位測量設(shè)備誤差8）本船傾斜及搖擺引起選正平時(shí)測量；橫搖大時(shí)測正橫向，縱搖大時(shí)測首尾向；避免測偶點(diǎn)方位。9）操作技術(shù)引起的測讀誤差（量程選擇不當(dāng)、回波為調(diào)清晰）SpottargetBearingaccuracyθHθH/2BearingPixeldistortionPixeldistortionθH/2d/2～dd/2