第五章 雷达定位与导航
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ch5 船用雷达定位与导航.ppt
《航海雷达与ARPA》
Ch5 定位于导航
三、雷达定位方法
1、单物标方位、距离定位； 2、两个或两个以上距离定位； 3、两个或两个以上方位定位； 4、三物标； 5、混合定位。
《航海雷达与ARPA》
Ch5 定位于导航
❖ 测距：活标圈内沿与目标回波前沿相切，次 序为先正横，后首尾。
❖ 测方位：（点目标、突堤） 次序：先首尾后正横。 横摇时：测正横方向目标方位 纵摇时：测首尾方向目标方位。
《航海雷达与ARPA》
§5.3 雷达航标
Ch5 定位于导航
海图 序 航标 上符 电 号 种类 号表 源
示
图形
作用 距离
作用
原理
角状 反射 1器
(Refle
ction)
无 源
增强回 波及作 用距离
边长 3Nm →7N m
提高作 用距离 （或提 高回波 强度）
反射
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Ch5 定位于导航
一般在进出港、狭水道航行、能见度低等 情况，方便、有效。
一、距离避险线法
❖ 选用避险方位标尺线（活标圈定出避险线距 离相对应 的一根平行方位标尺线）
❖ 使危险目标回波处在避险线外侧。
二、方位避险线法
❖ 先海图上确定危险方位，用方位尺置于该方 位上。
❖ 船位确实于方位避险线的安全一侧 三、注意事项（自学）
Ch5 定位于导航
《航海雷达与ARPA》
Ch5 定位于导航
《航海雷达与ARPA》
Ch5 定位于导航
谢谢观看
2、物标辨认 根据海图等资料，研究海面及岸上各种物标特点， 应选择特征明显而不易混淆的物标（如孤岛、灯塔 等）。
《航海雷达与ARPA》
雷达定位与导航习题及答案
雷达定位与导航第一节物标的雷达图像2203. 船用导航雷达的显示器属于哪种显示器__________。
A．平面位置B．距离高度C．方位高度D．方位仰角2204。
船用导航雷达发射的电磁波属于哪个波段__________。
A．长波B．中波C．短波D．微波2205。
船用导航雷达可以测量船舶周围水面物标的__________。
A．方位、距离B．距离、高度C．距离、深度D．以上均可2206。
船用导航雷达显示的物标回波的大小与物标的__________有关。
A．总面积B．总体积C．迎向面垂直投影D．背面水平伸展的面积2207. 船用导航雷达发射的电磁波遇到物标后，可以__________。
A．穿过去B．较好的反射回来C．全部绕射过去D．以上均对2208. 本船雷达天线海面以上高为16米，小岛海面以上高为25米，在理论上该岛在距本船多远的距离内才能探测得到__________。
A．20米B．20海里C．20千米D．以上均不对2209。
本船雷达天线海面以上高度为16米，前方有半径为4海里的圆形小岛，四周平坦，中间为山峰,海面以上高度为25米。
当本船驶向小岛时，雷达荧光屏上首先出现的回波是小岛那个部分的回波__________。
A．离船最近处的岸线B．离船最远处的岸线C．山峰D．A、C一起出现2210. 本船雷达天线海面以上高度16米，前方有半径为2海里的圆形小岛，四周低,中间为山峰，海面以—上高度为49米门当本船离小岛4海里时，雷达荧光屏上该岛回波的内缘（离船最近处）对应于小岛的__________。
A．山峰B．离船最近的岸线C．山峰与岸线间的某处D．以上均不对2211。
对于一个点目标，造成其雷达回波横向扩展的因素是__________。
A．目标闪烁B．水平波束宽度C．CRT光点直径D．A+B+C2212. 远处小岛上有两个横向分布的陡峰，间距为1海里，海面以上高度均为36米,本船雷达天线海面以上高度为16米,本船离岛至少__________海里外时，小岛回波将分离成两个回波。
《雷达定位与导航》课件
电扫描
利用相位控制天线阵列，通过接收信 号的相位差来确定方向角，精度较高 但技术复杂。
速度测量
多普勒频移法
利用多普勒效应原理，通过测量发射信号与接收信号的频率差来计算相对速度 ，适用于动态目标检测。
跟踪法
通过雷达系统对目标进行连续跟踪，根据目标位置的变化来计算速度，适用于 稳定跟踪场景。
04
导航雷达技术
特点
高灵敏度、低噪声、动态 范围大。
天线
功能
定向发射和接收电磁波。
类型
抛物面型、八木天线、缝隙天线等。
特点
方向性强、增益高、抗干扰能力强。
信号处理系统
功能
对接收到的信号进行加工处理 ，提取有用的信息。
组成
信号处理器、数据处理器等部 分。
技术
脉冲压缩技术、动目标检测技 术等。
特点
处理速度快、精度高、稳定性 好。
雷达定位与导航系统主要由雷达、数据处理设备和终端显示设备等组成。雷达是系统的核心，负责发 射和接收电磁波；数据处理设备负责对接收到的回波进行处理和计算，提取出目标的位置信息；终端 显示设备则将处理后的数据显示出来，供用户使用。
雷达定位与导航的原理
雷达定位与导航的基本原理是利用电磁波传播的特性。雷达发射的电磁波在传播过程中遇到目标后会被反射回来，反射回来 的电磁波会被雷达接收并处理。通过测量电磁波的传播时间、相位变化等信息，可以计算出目标相对于雷达的距离、方位和 高度等参数，从而确定目标的位置和运动轨迹。
总结词
利用陀螺仪和加速度计等惯性传感器来测量物体运动过程中的加速度和角速度，并通过 积分运算来推算物体位置和姿态的方法。
详细描述
惯性导航是一种自主的导航方式，它不依赖于外部信息源，而是通过测量自身的运动状 态来推算位置和姿态。惯性导航系统通常由陀螺仪和加速度计等传感器组成，可以提供 高精度的角速度和加速度信息，并通过积分运算得到位置和姿态信息。这种导航方式常
利用相位控制天线阵列，通过接收信 号的相位差来确定方向角，精度较高 但技术复杂。
速度测量
多普勒频移法
利用多普勒效应原理，通过测量发射信号与接收信号的频率差来计算相对速度 ，适用于动态目标检测。
跟踪法
通过雷达系统对目标进行连续跟踪，根据目标位置的变化来计算速度，适用于 稳定跟踪场景。
04
导航雷达技术
特点
高灵敏度、低噪声、动态 范围大。
天线
功能
定向发射和接收电磁波。
类型
抛物面型、八木天线、缝隙天线等。
特点
方向性强、增益高、抗干扰能力强。
信号处理系统
功能
对接收到的信号进行加工处理 ，提取有用的信息。
组成
信号处理器、数据处理器等部 分。
技术
脉冲压缩技术、动目标检测技 术等。
特点
处理速度快、精度高、稳定性 好。
雷达定位与导航系统主要由雷达、数据处理设备和终端显示设备等组成。雷达是系统的核心，负责发 射和接收电磁波；数据处理设备负责对接收到的回波进行处理和计算，提取出目标的位置信息；终端 显示设备则将处理后的数据显示出来，供用户使用。
雷达定位与导航的原理
雷达定位与导航的基本原理是利用电磁波传播的特性。雷达发射的电磁波在传播过程中遇到目标后会被反射回来，反射回来 的电磁波会被雷达接收并处理。通过测量电磁波的传播时间、相位变化等信息，可以计算出目标相对于雷达的距离、方位和 高度等参数，从而确定目标的位置和运动轨迹。
总结词
利用陀螺仪和加速度计等惯性传感器来测量物体运动过程中的加速度和角速度，并通过 积分运算来推算物体位置和姿态的方法。
详细描述
惯性导航是一种自主的导航方式，它不依赖于外部信息源，而是通过测量自身的运动状 态来推算位置和姿态。惯性导航系统通常由陀螺仪和加速度计等传感器组成，可以提供 高精度的角速度和加速度信息，并通过积分运算得到位置和姿态信息。这种导航方式常
《雷达定位与导航》课件
3 方位测量
雷达利用天线的旋转或 相控阵技术来确定目标 的方位角。
雷达定位的应用领域
军事
雷达在军事领域中用于目标探测、目标跟踪 和导弹制导等方面。
航空
雷达在航空领域中用于飞行管制、地面导航 和防撞系统等。
气象
雷达可以检测大气中的降水、雷暴等天气现 象，用于气象预报和监测。
海洋
雷达可用于海洋中的船舶定位、海上目标探 测和导航等。
雷达导航的应用领域
航天
雷达导航在航天领域中用于卫星定位和航天 器导航。
航空
雷达导航在航空领域中用于飞行导航和空中 交通管制。
航海
雷达导航在航海领域中用于船舶定位和海上 导航。
陆地
雷达导航在陆地领域中用于车辆导航和位置 服务等。
雷达导航系统的组成
1 定位器件
包括雷达天线、传感器 和接系统通过卫星和地面设备共同工作，实现全球范围的导航和定位功 能。
卫星导航系统的发展历程
1
GPS系统
美国开发的全球定位系统，成为卫星
GLONASS系统
2
导航的先驱。
俄罗斯开发的全球卫星导航系统。
3
北斗系统
中国开发的全球卫星导航系统。
雷达信号处理器
用于对雷达信号进行处理和分 析的装置。
雷达信号处理技术概述
雷达信号处理技术包括目标检测、滤波、参数估计和图像重建等方面，旨在 提取目标信息并实现目标定位与跟踪。
雷达信号处理的主要方法
1
雷达脉冲压缩
通过信号处理方法，压缩脉冲雷达接收信号，提高距离和速度分辨率。
2
自适应波束形成
根据环境和目标情况，实时调整雷达天线的发射和接收模式，实现波束的优化。
雷达定位的分类
《雷达定位与导航》课件
干涉仪测姿技术
总结词
利用多个天线接收信号的相位差来测量目标的位置和姿态变化。
详细描述
干涉仪测姿技术通过比较不同天线接收到的信号相位差，可以精确测量目标的位置和姿态变化。这种 技术具有高精度和动态响应快的优点，常用于精确制导武器和无人机的导航定位。
基于信号特征的识别技术
总结词
利用不同物体对雷达信号的反射特性来 识别目标类型和姿态。
导航
确定和引导飞行器、船舶、车辆等运 动体的方向和位置，以及提供位置、 航行、气象等信息服务的技术。
雷达定位与导航的应用领域
军事应用
雷达定位与导航技术在军事领域有广泛的应用，如导弹制导、战场侦察、目标 跟踪等。
民用应用
雷达定位与导航技术在民用领域也有广泛应用，如航空导航、航海导航、车辆 自主导航等。
详细描述
多模态融合的导航定位技术将结合多种传感器和导航 系统的数据，如GPS、北斗、惯导、轮速传感器等， 实现多源数据的融合和互补，提高导航定位的精度和 可靠性。这种技术将有助于解决复杂环境下的导航定 位难题，满足各种应用场景的需求。
基于人工智能的雷达数据处理技术
总结词
基于人工智能的雷达数据处理技术将利用机器学习和深 度学习算法，提高雷达数据处理的速度和准确性。
VS
详细描述
基于信号特征的识别技术通过分析雷达回 波的频率、幅度和散射特性等信息，可以 识别出目标类型、距离、速度和姿态等参 数。这种技术具有高分辨率和抗干扰能力 强的优点，常用于复杂环境下的目标识别 和跟踪。
05 雷达定位与导航的应用案 例
无人机航迹规划与控制
无人机航迹规划
根据任务需求，规划无人机的飞行路径，确 保无人机能够高效、安全地完成任务。
第五章雷达定位与导航
• 雨雪干扰的强度不仅与降雨量大小有关， 还与雷达波长、脉冲宽度及天线波束宽 度等有波长越短，干扰越强，脉冲越宽， 波束越宽，干扰越强，干扰的强弱与降 雨区的面积无关。
• 抑制雨雪干扰的方法有：
• (1)使用FTC(微分)电路并适当减小增益，可较 好地抑制雨雪干扰，但它也微分了物标回波， 故可能丢失弱小物标回波。使用FTC后，可突 出回波的前沿，提高雷达的距离分辨率。
• θH=57゜、3（d*2R/D*RT）
• 物标回波光点在1/4屏半径处，光点直径 引起的方位扩展与水平波束宽度相同。 RT<R／4时，光点直径引起的方位扩展 将大于水平波束宽度；而为RT>R／4时， 则反之，如图5—1—6所示。
• 引起物标回波方位扩展的因素除了上述 两个主要因素之外，还有目标的闪烁以 及控钮的调节不当等原因。
图像的横向宽度缩小。 • 此外，由于物标两端的反射性能差、雷达性
能差以及控钮调节不当也会使物标两端的回波 减弱，乃至丢失，造成整个物棕图像的横向宽 度缩小。从显示器荧光屏上物标回波形成的过 程看，回波亮度的分布是中间亮度最强。两侧 较暗。若扫描亮度、增益控钮稍些，波的两侧 边缘也会向中缩。
•
• 物标回波图像的横向缩小可提高雷达的 方位分辨率，但可能丢尖物标的真正边 缘．造成雷达测方位的误差。
• 显示器荧光屏在显示物标回波时，是由扫描光 点的移动形成的。这样，会使回波沿半径方向
向里和向外各伸展半个光点直径。荧光屏上一
个光点直径相当于海面上的实际距离为2R·d／ D，则点物标回波两端各伸展的距离为:
•
R·d／D
• 式中： R—量程；
•
d—光点直径；
•
D——荧光屏直径。
• 综合起来说，一个点物标将沿半径方向 向内伸展Rd/D的距离，向外伸展C(τ+1／ △f)／2+Rd/D的距离，如图5—1—4所示。
雷达原理教学课件—第五章 雷达作用距离
可以得出以下结论：
① 虚警概率（门限）一定时，信噪比越大，发 现概率越大。信噪比对发现概率的影响较大。
② 虚警率越低，则门限电平越高。
第五章 雷达作用距离
雷达系统中采用的是CFAR检测器（ 恒虚警检测器） 检测概率和虚警概率(采样)的直观 理解(A/D变换后回波的离散采样)
作业
第五章 雷达作用距离
的噪声是宽带高斯噪声, 其概率密度函数由下
式给出:
p(v)
1
2
exp(
v2
2 2
)
高斯噪声通过窄带中频滤波器(其带宽远小于
其中心频率)后加到包络检波器, 根据随机噪声
的数学分析可知, 包络检波器输出端噪声电压
振幅的概率密度函数(瑞利分布)为
p(r)
r
2
exp(
r2
2 2
)
r0
第五章 雷达作用距离
1、雷达带宽B=50kHz,平均虚警时间为10分钟，则该 雷达的虚警概率是多少？虚警总数又是多少？
解：
雷达的虚警概率为： Pfa
1
BIF Tfa
1 50 103 10 60
3.33 108
雷达的虚警总数为： nf
1
Pfa
3 107
第五章 雷达作用距离
★ 脉冲积累NS o对min ＝D检o 测性能的改善
虚警 真实目标A、B、C
第五章 雷达作用距离
当按图中所设的门限电平2来进行检测判决时，此时会出现 虚警现象，即
除了目标A、B和C三个真实目标可以被检出外，在D和E 处的噪声电平因为超过门限值，因而也被误认为是目标信号
检测判决准则
第五章 雷达作用距离
雷达系统中主要使用检测概率和虚警概率 这两个物理量。
① 虚警概率（门限）一定时，信噪比越大，发 现概率越大。信噪比对发现概率的影响较大。
② 虚警率越低，则门限电平越高。
第五章 雷达作用距离
雷达系统中采用的是CFAR检测器（ 恒虚警检测器） 检测概率和虚警概率(采样)的直观 理解(A/D变换后回波的离散采样)
作业
第五章 雷达作用距离
的噪声是宽带高斯噪声, 其概率密度函数由下
式给出:
p(v)
1
2
exp(
v2
2 2
)
高斯噪声通过窄带中频滤波器(其带宽远小于
其中心频率)后加到包络检波器, 根据随机噪声
的数学分析可知, 包络检波器输出端噪声电压
振幅的概率密度函数(瑞利分布)为
p(r)
r
2
exp(
r2
2 2
)
r0
第五章 雷达作用距离
1、雷达带宽B=50kHz,平均虚警时间为10分钟，则该 雷达的虚警概率是多少？虚警总数又是多少？
解：
雷达的虚警概率为： Pfa
1
BIF Tfa
1 50 103 10 60
3.33 108
雷达的虚警总数为： nf
1
Pfa
3 107
第五章 雷达作用距离
★ 脉冲积累NS o对min ＝D检o 测性能的改善
虚警 真实目标A、B、C
第五章 雷达作用距离
当按图中所设的门限电平2来进行检测判决时，此时会出现 虚警现象，即
除了目标A、B和C三个真实目标可以被检出外，在D和E 处的噪声电平因为超过门限值，因而也被误认为是目标信号
检测判决准则
第五章 雷达作用距离
雷达系统中主要使用检测概率和虚警概率 这两个物理量。
第五章雷达定位
2.测真方位;
3.确定安全方位;
4.保持船舶航行在方位避险线安全的一侧。
Range 12 nm
§5.4 雷达航标
5.4.1 角反射器
在一个很宽的角度范围内，电磁波入射进入 角内的能量将以完全相反的方向反射出来。从而 增大发现这些航标的距离。
角反射器通常用于：
1. 浮标/木制渔船（2－6 n mile） 2. 救生艇（3－7n mile）
• 选择包含目标的小量程。 • 确定扫描中心是否在荧光屏中心。 • 先测前后目标，后测左右目标。 • 选择突出点.点物标，直角边缘。 • 经常检查显示效果. • 海况较差时, 防止测偶点方向的方位（倾斜摇摆误差）.
§5.2 雷达定位
5.2.1 目标选择
回波应稳定，明亮清晰，在海图上容易查找。 近距离可靠目标。 多目标定位。
第五章 雷达定位
利用雷达测得的物标距离和方位，进行海图作业，求得本船 船位的过程
两物标距离定位
§5.1 距离方位测量
5.1.1 测距
• 选择饱含目标的小量程. • 用距标圈内切目标前沿. • 先测左右目标，后测前后目标. • 经常检查距标圈以保证测量准确. • 避免测量目标后沿.
5.1.2 测方位
5.2.2 定位精度
1. 3 距离定位. 3. 2 距离. 5.单物标距离+方位. 7. 2方位.
2. 2 距离 +1 方位. 4. 2 方位+1距离. 6. 3方位.
对航海雷达:
测距定位优于测方位定位. 近距离物标定位优于远距离物标定位. 3 线定位优于 2 线定位. 定位线交角: 2－90°,3－120°. 尽量选择孤立的目标.
缺点：无编码识别，易混淆。
5.4.2 方位信标 （Ramark）
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第五章 雷达定位与导航
雷达定位就是用雷达测出物标的距离和／ 或方位，在海图上作图求出自己的船位。
精品课件
要船位准确就要做到： (1)物标要认得准、选得合适； (2)测量方法要正确； (3)测量数据要准； (4)测量速度要快
精品课件
第一节 物标的雷达图像
雷达是用以一定速度(15—30r／min)匀速顺时针 旋转的定向天线向外发射具有一定宽度的 (o．05—2 us)超高频无线电脉冲波并定向接收从 物标反射回来的回波，由显示器根据电波从天线 至物标间往返所经历的时间计算的距离及接收天 线送来的方位信号，以加强亮点的方式在荧光屏 上显示物标的相对于本船的距离和方位。因此， 物标的雷达图像不同于物标实际的形状。也不同 于海图上标志的形状。主要区别有如下几个方面：
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因为地球是圆的，雷达波又是直线传播的， 所以雷达的探测距离是有限的。考虑了地 球曲率、天线高度以及大气对无线电波的 折射影响，雷达波在标准大气折射条件下 的地平范围为：
DR=2.23√h h-天线在海面上的高度，单位为m。 Dmax=2.23(√h1+√h2)
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此外，由于物标边缘反射性能差、雷达性 能差及控钮调节不当等原因也可能使物标 边缘丢失，造成回波图像的径向缩小。
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2．横向扩展
物标回波在荧光屏上显示时也会产生横向 扩展．其主要原因是天线的水平波束宽度 θH和荧光屏的光点直径d。
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(1)水平波束宽度的影响
雷达天线发射的超高频脉冲是有—定的水 平波束宽度θH的。当天线按顺时方向旋转 时，波束的右边沿先接触点物标。此时， 将有回波返回。在接着的旋转过程中，一 直会有回波返回，直到波束的左边沿离开 该点物标时为止。这样，荧光屏上点物标 将被展宽成宽度为θH的弧形回波，如图 5—1—5所示，即一个点物标回波将两侧各 伸展了θH／2的角度。
此外，目标闪烁和控钮调节不当等也可 能引起物标雷达回波图像的径向扩展。
精品课件
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物标回波图像的径向扩展降低了雷达的距 离分辨率，可能使相邻的两个物标回波连 成一个回波，也降低了雷达的测距精度， 但可提高雷达的探测能力。
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二、图像的横向(方位)扩展和缩小
1 横向缩小 如前述，雷达地平和阴影扇形的影响会使回波图
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(3)波束宽度θH及光点直径d引起的图 像方位扩展大小的比较
由上述())和(2)可知，不管物标在荧光屏上哪个 位置，由θH引起的方位扩展均是θH/2。
光点直径d引起的影响则不同：光点离扫描中心越 近，光点直径d引起的方位扩展越大；光点离扫描 中心越远，光点直径引起的方位扩展越小。假定 在某处，光点直径d引起的方位扩展(角度)与水平 波束宽度θH相等，则有：
像的横向宽度缩小。
此外，由于物标两端的反射性能差、雷达性 能差以及控钮调节不当也会使物标两端的回波减 弱，乃至丢失，造成整个物棕图像的横向宽度缩 小。从显示器荧光屏上物标回波形成的过程看， 回波亮度的分布是中间亮度最强。两侧较暗。若 扫描亮度、增益控钮稍些，波的两侧边缘也会向 中缩。
精品课件
物标回波图像的横向缩小可提高雷达的方 位分辨率，但可能丢尖物标的真正边 缘．造成雷达测方位的误差。
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一、雷达图像是平面位置图像 从雷达的工作原理可知，在雷达荧光屏上显示的
是物标相对于本船(天线)的方位和距离，不能显 示物标的高度、厚度和水下的深度。如图5—1—1 所示的小岛，雷达显示屏上仅显示小岛迎向雷达 天线一侧各点相对于天线的方位、距离的回波亮 点的组合，它的形状近似于小岛迎向天线一侧侧 面在与天线高度相等的水平面上的垂直投影面形 状。
θH=57゜、3（d*2R/D*RT）
精品课件
物标回波光点在1/4屏半径处，光点直径引 起的方位扩展与水平波束宽度相同。RT<R ／4时，光点直径引起的方位扩展将大于水 平波束宽度；而为RT>R／4时，则反之，如 图5—1—6所示。
精品课件
引起物标回波方位扩展的因素除了上述两 个主要因素之外，还有目标的闪烁以及控 钮的调节不当等原因。
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(2)光点直径的影响
从显示器荧光屏显示物标回波的原理可知，由于 荧光屏光点直径的影响要使物标回波向两侧各扩 展半个光点直径(d／2)的张角α(见图5—1—5)其 值为：
式 中 ： α=57 ゜ 、 3 （ d*2R/D*RT ） /2=57 ゜ 、 3 （d*R/D*RT）
d一光点直径； D一屏直径； R一量程； RT—点物标离本船的距离。
精 由于雷达地平和较高物标的遮挡效应(阴影
扇形)的影响, 物标回波图像的径向长度会 比实际长度短。 因为雷达波不能穿透物标，所以不能探测 到物标背后的物标，如山脊后面部分的山 坡不能被探测到，小岛回波的径向长度比 小岛实际的径向长度缩短了。
精品课件
精品课件
显示器荧光屏在显示物标回波时，是由扫描光点 的移动形成的。这样，会使回波沿半径方向向里 和向外各伸展半个光点直径。荧光屏上一个光点 直径相当于海面上的实际距离为2R·d／D，则点 物标回波两端各伸展的距离为:
R·d／D
式中： R—量程；
d—光点直径；
D——荧光屏直径。
精品课件
综合起来说，一个点物标将沿半径方向向 内伸展Rd/D的距离，向外伸展C(τ+1／△f) ／2+Rd/D的距离，如图5—1—4所示。
回波图像的径向缩小会提高雷达的距离 分辨率，但会丢失物标的前、后沿回波， 如不注意，会影响测距的准确性。
精品课件
2．径向扩展
发射脉冲宽度τ、接收机通频带宽度△f以及荧光 屏光点直径d会使物标回波在半径方向上产生扩展。 现以点物标为例进行说明。
宽度为τ的发射脉冲打到点物标时，显然，回波 的宽度也为τ。宽度为r的回波脉冲通过接收机放 大时，会使回波宽度失真变形，增加约1／△f的 宽度，这样，一个点物标的回波宽度变成C(τ+1 ／△f)／2。
物标回波图像的横向(方位)扩展虽然可 提高雷达探测物标的能力，但降低了雷达 的方位分辨率和测方位精度。
雷达定位就是用雷达测出物标的距离和／ 或方位，在海图上作图求出自己的船位。
精品课件
要船位准确就要做到： (1)物标要认得准、选得合适； (2)测量方法要正确； (3)测量数据要准； (4)测量速度要快
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第一节 物标的雷达图像
雷达是用以一定速度(15—30r／min)匀速顺时针 旋转的定向天线向外发射具有一定宽度的 (o．05—2 us)超高频无线电脉冲波并定向接收从 物标反射回来的回波，由显示器根据电波从天线 至物标间往返所经历的时间计算的距离及接收天 线送来的方位信号，以加强亮点的方式在荧光屏 上显示物标的相对于本船的距离和方位。因此， 物标的雷达图像不同于物标实际的形状。也不同 于海图上标志的形状。主要区别有如下几个方面：
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因为地球是圆的，雷达波又是直线传播的， 所以雷达的探测距离是有限的。考虑了地 球曲率、天线高度以及大气对无线电波的 折射影响，雷达波在标准大气折射条件下 的地平范围为：
DR=2.23√h h-天线在海面上的高度，单位为m。 Dmax=2.23(√h1+√h2)
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此外，由于物标边缘反射性能差、雷达性 能差及控钮调节不当等原因也可能使物标 边缘丢失，造成回波图像的径向缩小。
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2．横向扩展
物标回波在荧光屏上显示时也会产生横向 扩展．其主要原因是天线的水平波束宽度 θH和荧光屏的光点直径d。
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(1)水平波束宽度的影响
雷达天线发射的超高频脉冲是有—定的水 平波束宽度θH的。当天线按顺时方向旋转 时，波束的右边沿先接触点物标。此时， 将有回波返回。在接着的旋转过程中，一 直会有回波返回，直到波束的左边沿离开 该点物标时为止。这样，荧光屏上点物标 将被展宽成宽度为θH的弧形回波，如图 5—1—5所示，即一个点物标回波将两侧各 伸展了θH／2的角度。
此外，目标闪烁和控钮调节不当等也可 能引起物标雷达回波图像的径向扩展。
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物标回波图像的径向扩展降低了雷达的距 离分辨率，可能使相邻的两个物标回波连 成一个回波，也降低了雷达的测距精度， 但可提高雷达的探测能力。
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二、图像的横向(方位)扩展和缩小
1 横向缩小 如前述，雷达地平和阴影扇形的影响会使回波图
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(3)波束宽度θH及光点直径d引起的图 像方位扩展大小的比较
由上述())和(2)可知，不管物标在荧光屏上哪个 位置，由θH引起的方位扩展均是θH/2。
光点直径d引起的影响则不同：光点离扫描中心越 近，光点直径d引起的方位扩展越大；光点离扫描 中心越远，光点直径引起的方位扩展越小。假定 在某处，光点直径d引起的方位扩展(角度)与水平 波束宽度θH相等，则有：
像的横向宽度缩小。
此外，由于物标两端的反射性能差、雷达性 能差以及控钮调节不当也会使物标两端的回波减 弱，乃至丢失，造成整个物棕图像的横向宽度缩 小。从显示器荧光屏上物标回波形成的过程看， 回波亮度的分布是中间亮度最强。两侧较暗。若 扫描亮度、增益控钮稍些，波的两侧边缘也会向 中缩。
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物标回波图像的横向缩小可提高雷达的方 位分辨率，但可能丢尖物标的真正边 缘．造成雷达测方位的误差。
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一、雷达图像是平面位置图像 从雷达的工作原理可知，在雷达荧光屏上显示的
是物标相对于本船(天线)的方位和距离，不能显 示物标的高度、厚度和水下的深度。如图5—1—1 所示的小岛，雷达显示屏上仅显示小岛迎向雷达 天线一侧各点相对于天线的方位、距离的回波亮 点的组合，它的形状近似于小岛迎向天线一侧侧 面在与天线高度相等的水平面上的垂直投影面形 状。
θH=57゜、3（d*2R/D*RT）
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物标回波光点在1/4屏半径处，光点直径引 起的方位扩展与水平波束宽度相同。RT<R ／4时，光点直径引起的方位扩展将大于水 平波束宽度；而为RT>R／4时，则反之，如 图5—1—6所示。
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引起物标回波方位扩展的因素除了上述两 个主要因素之外，还有目标的闪烁以及控 钮的调节不当等原因。
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(2)光点直径的影响
从显示器荧光屏显示物标回波的原理可知，由于 荧光屏光点直径的影响要使物标回波向两侧各扩 展半个光点直径(d／2)的张角α(见图5—1—5)其 值为：
式 中 ： α=57 ゜ 、 3 （ d*2R/D*RT ） /2=57 ゜ 、 3 （d*R/D*RT）
d一光点直径； D一屏直径； R一量程； RT—点物标离本船的距离。
精 由于雷达地平和较高物标的遮挡效应(阴影
扇形)的影响, 物标回波图像的径向长度会 比实际长度短。 因为雷达波不能穿透物标，所以不能探测 到物标背后的物标，如山脊后面部分的山 坡不能被探测到，小岛回波的径向长度比 小岛实际的径向长度缩短了。
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显示器荧光屏在显示物标回波时，是由扫描光点 的移动形成的。这样，会使回波沿半径方向向里 和向外各伸展半个光点直径。荧光屏上一个光点 直径相当于海面上的实际距离为2R·d／D，则点 物标回波两端各伸展的距离为:
R·d／D
式中： R—量程；
d—光点直径；
D——荧光屏直径。
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综合起来说，一个点物标将沿半径方向向 内伸展Rd/D的距离，向外伸展C(τ+1／△f) ／2+Rd/D的距离，如图5—1—4所示。
回波图像的径向缩小会提高雷达的距离 分辨率，但会丢失物标的前、后沿回波， 如不注意，会影响测距的准确性。
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2．径向扩展
发射脉冲宽度τ、接收机通频带宽度△f以及荧光 屏光点直径d会使物标回波在半径方向上产生扩展。 现以点物标为例进行说明。
宽度为τ的发射脉冲打到点物标时，显然，回波 的宽度也为τ。宽度为r的回波脉冲通过接收机放 大时，会使回波宽度失真变形，增加约1／△f的 宽度，这样，一个点物标的回波宽度变成C(τ+1 ／△f)／2。
物标回波图像的横向(方位)扩展虽然可 提高雷达探测物标的能力，但降低了雷达 的方位分辨率和测方位精度。