雷達(dá)原理與系統(tǒng)教學(xué)省公開課一等獎全國示范課微課金獎?wù)n件

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四、雷達(dá)作用原理由雷達(dá)發(fā)射機產(chǎn)生電磁波經(jīng)收發(fā)開關(guān)后傳輸給天線，由天線將此電磁波定向輻射于大氣中。電磁波在大氣中以近光速傳輸，如目標(biāo)恰好位于定向天線波束內(nèi)，則它將要截取一部分電磁波。目標(biāo)將被截取電磁波向各方向散射，其中部分散射能量朝向雷達(dá)接收方向。雷達(dá)天線搜集到這部分散射電磁波后，經(jīng)傳輸線和收發(fā)開關(guān)反饋給接收機。接收機將這微弱信號放大并經(jīng)信號處理后即可獲取所需信息，并將結(jié)果送至終端顯示。第1頁常規(guī)雷達(dá)工作流程第2頁多普勒雷達(dá)工作流程第3頁§1.2雷達(dá)目標(biāo)位置測量

電磁波速度（v）=光速（c）.目標(biāo)物位置：方位角、水平距離、高度電磁波在傳輸過程中碰到目標(biāo)產(chǎn)生二次散射，是雷達(dá)發(fā)覺目標(biāo)物理基礎(chǔ)。電磁波在均勻介質(zhì)中勻速直線傳輸，是雷達(dá)測定目標(biāo)距離物理基礎(chǔ)。雷達(dá)定向發(fā)射和接收電磁波，是雷達(dá)測定目標(biāo)角位置物理基礎(chǔ)。目標(biāo)回波多普勒效應(yīng)，是雷達(dá)測定目標(biāo)速度物理基礎(chǔ)。第4頁一、測距原理測距物理基礎(chǔ)：目標(biāo)反射;等速直線傳輸.用脈沖測距法：測是水平距離R.2R=C·△t△t——電波在RD與目標(biāo)間往返傳輸時間;C=3×108m/s.式中:R=C/2·△tR

雷達(dá)天線目標(biāo)第5頁距離單位：國內(nèi)慣用:“Km（千米）或“m”國外常采取:“mile（英里）”“ft英尺”、“nmile（海里）”或“yd”（碼）換算關(guān)系：1000yd=3000ft=0.914km≈0.568mile1nmile=1.853km第6頁二、測方位原理目標(biāo)方位角：指真北與雷達(dá)和目標(biāo)聯(lián)線在水平面上投影夾角。即斜距R在水平面上投影OB與正北（真北）之間夾角。RD——測方位物理基礎(chǔ)直線傳輸（微波）天線定向收、發(fā)第7頁RD天線是一個定向天線。所以天線方向一直要對準(zhǔn)目標(biāo)物。這就需要顯示器上掃描線必須與天線旋轉(zhuǎn)同時，即掃描線方向=天線方向、掃描線方位=回波方位。要實現(xiàn)這個目標(biāo)——雷達(dá)標(biāo)定——找到二者起始位置參考點——真北方向。角度采取度或密位表示,其關(guān)系為：360度=6000密位1度=16.7密位國外慣用角度單位為弧度，度及毫弧度關(guān)系為：1弧度=57度=1000毫弧度1毫弧度=0.057度第8頁注意：關(guān)于真北概念及三北方向*我國通用標(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：經(jīng)過地球表面某點真子午線切線方向，稱為該點真子午線方向，即真北方向。它是經(jīng)過天文測量或用陀螺經(jīng)緯儀測定。第9頁2．磁子午線方向：經(jīng)過地球表面某點磁子午線切線方向稱為該點磁子午線方向，即磁北方向。它是用羅盤儀測定，磁針在地球磁場作用下自由靜止時所指方向即為磁子午線方向。第10頁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投影為坐標(biāo)縱軸方向，即軸北方向。若采取假定坐標(biāo)系則坐標(biāo)縱軸方向為標(biāo)準(zhǔn)方向。在同一投影帶內(nèi)，各點坐標(biāo)縱軸線方向是彼此平行。第11頁三北之間關(guān)系*1 2 –γ

+δ

α

A

β

三種方位角之間關(guān)系

第12頁過1點真北方向與磁北方向之間夾角稱為磁偏角，用δ表示。過1點真北方向與坐標(biāo)縱軸北方向之間夾角稱為子午線收斂角，用γ表示。δ和γ符號要求相同：當(dāng)磁北方向或坐標(biāo)縱軸北方向在真北方向東側(cè)時，δ和γ符號為“＋”；當(dāng)磁北方向或坐標(biāo)縱軸北方向在真北方向西側(cè)時，δ和γ符號為“－”。同一直線三種方位角之間關(guān)系為：A=β+δA=α+λα=β+δ+λ1 2 –γ

+δ

α

A

β

三種方位角之間關(guān)系

第13頁真北是經(jīng)過地面或圖面上某點指向北地極方向，即經(jīng)線（亦稱子午線）所指北，磁北則是經(jīng)過地面或地圖上某點指向北磁極方向，因為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夾角。這個夾角叫做磁偏角。因為各種原因影響，各個地域磁偏角大小常有不一樣。在一個地方用羅盤確定方向時，必須依據(jù)當(dāng)?shù)卮牌墙o予訂正。第14頁全國各城市磁偏角地名磁偏角地名磁偏角地名磁偏角地名磁偏角漠河11°00‘齊齊哈爾9°54‘哈爾濱9°39‘長春8°53‘滿洲里8°40‘沈陽7°44’旅大6°35‘北京5°50‘天津5°30‘濟(jì)南5°01‘呼和浩特4°36‘徐州4°27‘上海4°26‘太原4°11‘包頭4°03’南京4°00‘合肥3°52‘鄭州3°50‘杭州3°50‘許昌3°40‘九江3°03‘武漢2°54‘南昌2°48‘銀川2°35‘臺北2°32‘西安2°29‘長沙2°14‘贛州2°01'衡陽1°56‘廈門1°50‘蘭州1°44‘重慶1°34‘貴陽1°17‘遵義1°26‘西寧1°22’桂林1°22‘成都1°16‘廣州1°09‘柳州1°08‘昆明1°00‘南寧0°50‘湛江0°44’海口0°29‘拉薩0°21’珠穆朗瑪0°19‘西沙群島0°10‘曾母暗沙0°24‘(東）南沙群島0°35’(東）烏魯木齊2°44'(東)東沙群島1°05‘第15頁三、測速原理當(dāng)目標(biāo)相對于RD運動后，出現(xiàn)△fD(回波相對于發(fā)射ft頻率偏移)，此時，目標(biāo)相對于RD徑向速度為：式中VR——目標(biāo)與雷達(dá)相對（徑向）速度（m/s）λ——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1nmile/hv地平線D0

第16頁兩個概念：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)之間存在相對運動時，接收到回波信號載波頻率相對于原來發(fā)射載波頻率產(chǎn)生一個頻率偏移，這個頻率偏移在物理學(xué)上稱之為多普勒頻移2、徑向速度：物體（目標(biāo)）在觀察著視線方向速度。第17頁NzRH地平線h修正Dβ

彎曲地平線0P

四、目標(biāo)高度測量例：飛機著陸Nz——正北P——目標(biāo)R——斜距D——水平距H——高度

——方位角β——仰角測R、α、β可定目標(biāo)空間位置考慮到地平線上彎曲，H應(yīng)予修正。hA-天線高度；ρ——地球曲率半徑；R2/(2ρ)——h修正=R2/17000H=hA+

R