跟踪雷达基础知识讲义
【精品】07导航雷达第七章雷达目标跟踪与AIS
在任何会遇局面中，适当设置自动捕获区，并配合排除 区是值得推荐的方案。
三、雷达目标跟踪功能
（一）目标跟踪
从目标被捕获开始，性能标准要求雷达应在1 min之内 指示目标的运动趋势（初始跟踪），通常是在雷达图像 区域显示目标的矢量和CPA，此时数据精度较低。
（二）自动捕获
1、 设置警戒/捕获区
（a）环形区
（b）环/扇形区配合
（c）多边形及排除区
2．排除区
排除区也称限制区，是驾驶员在雷达屏幕上设置的拒绝自 动捕获目标的区域。
3．自动捕获设置
一般地说，距本船8~12 n mile范围可设置为雷达警戒区， 在6 n mile左右设置目标捕获区，近于1.5 n mile的范围最好 设置为排除区。
3．本船航速设置
在避碰时，雷达应采用对水航速（STW），以获得对水 稳定方式；在导航时，雷达应采用SOG，以获得对地稳定方 式。本船航速通常通过传感器取得，需要时人工输入。按照 性能标准要求，为雷达系统提供航速的传感器应能够提供本 船STW和SOG。
（二） 安全界限设置
设置避碰安全界限CPA LIM/TCPA LIM，目标跟 踪功能能够自动将被跟踪目标的CPA/TCPA值与安全 界限比较，对小于安全界限的目标发动轨迹，获取目标运动参数的跟踪器运算过程。
一般地，雷达目标跟踪在1 min之内可获得目标的运动 趋势，在3 min内，雷达对被捕获目标跟踪达到较高的精 度，获得目标的预测运动，进入稳定跟踪状态。
目标跟踪包括：目标检测、目标捕获、目标跟踪、危 险判断、试操船等过程。
（四）综合信息显示与操作控制 在雷达显示器上，通过控制面板各种开关控钮或操作屏
雷达基本工作原理课件
雷达的分类
01
脉冲雷达
发射脉冲信号，通过测量脉冲 信号往返时间计算目标距离。
02
连续波雷达
发射连续波信号，通过测量信 号频率变化计算目标距离和速
度。
03
合成孔径雷达
利用高速平台对目标区域进行 扫描，形成高分辨率的合成孔
径图像。
雷达的应用
军事侦察
利用雷达探测敌方军事目标，如飞机、 坦克等。
气象观测
指雷达在存在欺骗干扰的情况下，仍能正常工作并检测到目标的能力 ，通常由信号鉴别和抗干扰算法决定。
多目标处理能力
跟踪能力
指雷达在同一时间内能够跟踪的 目标数量，通常由数据处理能力 和硬件资源决定。
分辨能力
指雷达在同一时间内能够分辨的 目标数量，通常由信号处理算法 和天线波束宽度决定。
05
雷达技术的发展趋势
天线是雷达系统的辐射和接收单元，负责发射和接收电磁波。
波束形成是天线的重要技术，通过控制天线阵列的相位和幅度，形成具有特定形状 和方向的波束。
天线的性能指标包括方向图、增益、副瓣电平和极化方式等。
信号处理与数据处理
信号处理是雷达系统的关键技术之一，负责对接收到的回波信号进行处 理和分析。
数据处理负责对雷达系统获取的数据进行进一步的处理、分析和利用。
当目标相对于雷达移动时，反 射的电磁波频率会发生变化， 这种变化被雷达接收并转换为 目标的相对速度。
速度测量的精度受到多普勒效 应的影响，而分辨率则受到雷 达工作频率和采样率的影响。
03
雷达系统组成
发射机
发射机是雷达系统的核心组件之 一，负责产生高功率的射频信号
。
它通常包括振荡器、功率放大器 和调制器等组件，用于将低功率 信号放大并调制为所需的波形。
跟踪雷达基础知识讲义(doc 8页)
跟踪雷达基础知识讲义(doc 8页)18.5 目标捕获和距离跟踪距离跟踪就是连续测量从发射射频脉冲到目标回波信号返回之间的延时的过程。
距离测量是雷达最精确的位置坐标测量。
其典型数据是在测量几百英里距离时精密到几码以内。
通常距离跟踪是从其他目标中鉴别出所需目标的主要方法，通过距离波门（即时间选通）从误差检波器输出中消除其他目标的回波（虽然也有用速度鉴别和角度鉴别的）。
距离跟踪电路也可用来捕获所希望的目标。
距离跟踪不仅必须测量脉冲从雷达到目标的往返行程时间，而且必须识别出反射信号是一目标而不是噪声，并且保存目标的距离随时间变化的历程。
这里的讨论适用于典型的脉冲跟踪雷达。
距离测量也可以用使用调频连续波的连续波雷达来完成，这种调频连续波通常是一种线性调频波。
目标距离由回波信号和发射信号之间的频率差异决定。
考虑到多普勒效应的调频连续波系统的性能见参考资料1。
捕获距离跟踪的第一个作用是捕获所需的目标。
虽然这不是跟踪工作，但在典型的雷达里这是实现距离跟踪或角跟踪之前必需的第一步。
对于窄波束跟踪雷达而言，为使天线波束指向目标的方向，必须具备有关目标角位置的某些信息。
这个信息叫做引导数据，可以由搜索雷达或其他来源提供。
引导数据可以足够精确地把窄波束指向目标或者可以要求跟踪器扫描一个较大的不确定区域。
雷达距离跟踪的优点是能看到从近距离一直到雷达的最大距离上的所有目标。
通常把这个距离分成小段，其中各段可以同时检验是否有目标存在。
当需要波束扫描时，距离跟踪器可在短时间里（如0.1s）检验各段情况，即可作出关于目标是否存在的判断。
如果没有目标存在，就让波束移向新的位置。
这个过程对机械式跟踪而言是完全连续的，因为机械式跟踪移动波束相当慢，因此使得在对各段距离进行检验的短时间内目标仍然留在波束宽度之内。
与搜索雷达一样，目标捕获要考虑实现给定的检测概率和虚警概率所需的信噪比门限和积累时间[1]。
然而，与搜索雷达相比，目标捕获可使用较高的虚警概率，这是因为操纵员知道目标是存在的，不存在在等待目标时由于虚警而使操纵员疲劳。
最新雷达原理复习总结培训资料
雷达原理复习要点第一章（重点）1、雷达的基本概念雷达概念(Radar)：radar的音译，Radio Detection and Ranging 的缩写。
无线电探测和测距，无线电定位。
雷达的任务：利用目标对电磁波的反射来发现目标并对目标进行定位，是一种电磁波的传感器、探测工具，能主动、实时、远距离、全天候、全天时获取目标信息。
从雷达回波中可以提取目标的哪些有用信息,通过什么方式获取这些信息？斜距R : 雷达到目标的直线距离OP方位α: 目标斜距R在水平面上的投影OB与某一起始方向(正北、正南或其它参考方向)在水平面上的夹角。
仰角β：斜距R与它在水平面上的投影OB在铅垂面上的夹角，有时也称为倾角或高低角。
2、目标距离的测量测量原理式中，R为目标到雷达的单程距离，为电磁波往返于目标与雷达之间的时间间隔，c为电磁波的传播速率(=3×108米/秒)距离测量分辨率两个目标在距离方向上的最小可区分距离最大不模糊距离3、目标角度的测量方位分辨率取决于哪些因素4、雷达的基本组成雷达由哪几个主要部分，各部分的功能是什么同步设备：雷达整机工作的频率和时间标准。
发射机：产生大功率射频脉冲。
收发转换开关: 收发共用一副天线必需，完成天线与发射机和接收机连通之间的切换。
天线：将发射信号向空间定向辐射，并接收目标回波。
接收机：把回波信号放大，检波后用于目标检测、显示或其它雷达信号处理。
显示器：显示目标回波，指示目标位置。
天线控制(伺服)装置：控制天线波束在空间扫描。
电源第二章1、雷达发射机的任务为雷达提供一个载波受到调制的大功率射频信号，经馈线和收发开关由天线辐射出去2、雷达发射机的主要质量指标工作频率或波段、输出功率、总效率、信号形式、信号稳定度3、雷达发射机的分类单级振荡式、主振放大式4、单级振荡式和主振放大式发射机产生信号的原理，以及各自的优缺点单级振荡式：脉冲调制器：在触发脉冲信号激励下产生脉宽为τ的脉冲信号。
雷达原理介绍ppt课件
的射频信号进行下变频以转化为视频信号（即中心频率等
于0）。正交解调接收机即可完成这样的下变频处理：
sm(t) = s(t) exp(-j2 f0t) 可见，正交解调处理将信号的中心频率降低了 f0 。
|s( f )|
s(t)
sm(t)
正交解 调前
exp(-j2 f0t)
0 |sm( f )|
f0
f
正交解
基本原理
发射系统 接收系统
目标
将雷达的接收信号与发射信号进行比较，就可 以获得目标的位置、速度、形状等信息，根据这些 信息，雷达进而可以完成对目标的检测、跟踪、识 别等任务。
基本原理
发射信号：
Tp
t
Tr
雷达发射周期性脉冲，记脉冲宽度为 Tp，重复周期为 Tr，雷达峰值功率（即脉冲期间的平均功率）为Pt，雷达 平均功率（即周期内的平均功率）为Pav，工作比（即脉冲 宽度与重复周期之比）为D。显然有：
SNR = Ps / Pn 显然SNR越高，目标回波就越显著，就越有利于信号分析。
发射功率
不考虑各种损耗，影响目标回波峰值功率Ps的因素有：
雷达发射峰值功率Pt、目标的雷达截面积（RCS） 、目
标与雷达的相对距离R。它们之间存在关系：
Ps= Pt /R4 是与雷达系统及环境有关的常数。若 过小或R过大，则
Tp
t
响应的 3dB宽度称为雷 达距离分辨率，它表征 了雷达将相邻目标区分 开的能力。若接收机没 有脉冲压缩，可用发射
与雷达相距r的目标回波相对于发射脉冲 脉宽Tp近似距离分辨率；
的延时 = 2r / c，c为电磁波的传播速度。 若有脉冲压缩，分辨率
那么，与雷达的相对距离差为r的两个
雷达知识点总结
雷达知识点总结1.雷达的工作原理1 雷达测距原理超高频无线电波在空间传播具有等速、直线传播的特性，并且遇到物标有良好的反射现象。
用发射机产生高频无线电脉冲波，用天线向外发射和接收无线电脉冲波，用显示器进行计时、计算、显示物标的距离，并用触发电路产生的触发脉冲使它们同步工作。
2 雷达测方位原理（1）利用超高频无线电波的空间直线传播；（2）雷达天线是一种定向型天线；（3）用方位扫描系统把天线的瞬时位置随时准确地送到显示器，使荧光屏上的扫描线和天线同步旋转，于是物标回波也就按它的实际方位显示在荧光屏上。
雷达基本组成（1）触发电路（Trigger Circuit）（2）作用：每隔一定的时间产生一个作用时间很短的尖脉冲（触发脉冲），分别送到发射机、接收机和显示器，使它们同步工作。
（3）（4）发射机（Transmitter）（5）作用：在触发脉冲的控制下产生一个具有一定宽度的大功率高频的脉冲信号（射频脉冲），经波导馈线送入天线向外发射。
参数：X波段：9300MHz—9500MHz （波长3cm）S波段：2900MHz—3100MHz （波长10cm）（6）天线（Scanner; Antenna）（7）作用：把发射机经波导馈线送来的射频脉冲的能量聚成细束朝一个方向发射出去，同时只接收从该方向的物标反射的回波，并再经波导馈线送入接收机。
参数：顺时针匀速旋转，转速：15—30r/min（8）（9）接收机（Receiver）作用：将天线接收到的超高频回波信号放大，变频（变成中频）后，再放大、检波，变成显示器可以显示的视频回波信号。
（5）收发开关（T-R Switch）作用：在发射时自动关闭接收机入口，让大功率射频脉冲只送到天线向外辐射而不进入接收机；在发射结束后，能自动接通接收机通路让微弱的回波信号顺利进入接收机，同时关闭发射机通路。
（6）显示器（Display）作用：传统的PPI显示器在触发脉冲的控制下产生一条径向的距离扫描线，用来计时、计算物标回波的距离，同时这条扫描线由方位扫描系统带动天线同步旋转。
雷达知识点总结
雷达知识点总结一、雷达的基本原理雷达是利用无线电波进行探测的设备，其工作原理基于无线电波的发射和接收。
雷达基本原理包括以下几个关键环节：1. 无线电波的发射雷达发射机产生高频的无线电波，并将这些无线电波转化为一束射向待测目标的电磁波。
雷达发射机工作时，关键是通过天线把电能转换成电磁波，并辐射出去。
2. 无线电波的传播和反射发射出的无线电波在空间中传播，当遇到目标时部分被目标表面反射回来，这些反射回来的波被雷达的接收天线接收到。
3. 无线电波的接收和处理接收天线捕捉到反射回来的波，雷达接收机将这些波进行放大、滤波、解调处理，提取出有用的信息。
4. 目标信息的测量和分析通过分析接收到的信号的时间延迟、频率变化等信息，雷达系统可以确定目标的距离、速度、方位角等参数。
5. 显示和报警最后，雷达系统将分析得到的目标信息显示在操作员的监视屏幕上，同时进行报警和跟踪。
以上就是雷达基本的工作原理，根据这些原理，雷达系统可以实现对目标的探测和识别。
二、雷达的工作方式雷达可以根据工作方式的不同分为主动雷达和被动雷达两种类型。
1. 主动雷达主动雷达是指雷达发射机和接收机分开的雷达系统，发射机发射的信号由发送天线发射出去，接收机则由接收天线接收目标反射回来的信号，该方式下，雷达系统不需要等待传感器的使用权就能发射信号和接收目标信息。
2. 被动雷达被动雷达是指发射机和接收机是同一部分，这种雷达系统利用目标本身辐射的电磁波进行探测，通常是利用目标自身的雷达反射特性进行探测。
雷达的工作方式直接影响着其使用场景、性能和应用对象。
三、雷达系统的组成雷达系统是由多个部分组成的，主要包括以下几个组成部分：1. 发射和接收天线：发射和接收天线是雷达系统的核心部件，用于发射和接收电磁波。
2. 雷达发射机：雷达发射机负责产生和放大载频的高频信号，并将其送到发射天线。
3. 雷达接收机：雷达接收机负责接收目标反射回来的信号，并进行放大、解调、滤波等处理。
跟踪雷达概述
李冰 2013.12.11
跟踪雷达概述
单脉冲精密跟踪雷达
相控阵跟踪测量雷达 Trackman和Flightscope产品 项目介绍
跟踪雷达 原理
指能够连续跟踪特定目标、不断对目标坐 标进行精确测量并输出目标坐标位置（方 位、仰角、斜距、径向速度等）的雷达
测速系统 发射机 测距系统
Flightscope 测量数据
Flightscope 软件
清晰简洁的操作界面
弹 道 实 时 轨 迹
Flightscope 软件
挥 杆 数 据 分 析
Flightscope 软件
杆 头 剖 面 及 挥 杆 速 度 数 据
Flightscope 软件
落点数据分析
球杆比较数据
跟踪雷达概述
单脉冲精密跟踪雷达
相控阵跟踪雷达工作模式
常规单脉冲
• 天线机械搜索 • 单脉冲跟踪
常规相控阵
• 有限空域内电扫多目标 • 电扫波束搜索、捕获、跟踪
单脉冲相控阵
• 搜索截获 • 电扫波束分时搜索指定空域 • 跟踪转换
跟踪雷达概述
单脉冲精密跟踪雷达
相控阵跟踪测量雷达 Trackman和Flightscope产品 项目介绍
特点
圆锥扫描 导弹靶场 单脉冲；C波段 多用；小；轻 多目标；二维 相扫加机扫
单脉冲精密跟踪雷达的发展
中国 年份
65 1969 70年代 80年代
型号
单脉冲样机 首台固定式 舰载和超远程 车载高机动相参
单脉冲精密跟踪雷达的应用
导弹与航天试验靶场
运行段：卫星初轨 长期测控
主动段：轨道参数
两款产品介绍
雷达弹道挥杆分析系统 精准测量挥杆数据 3D多普勒雷达技术
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１8.5 目标捕获和距离跟踪
距离跟踪就是连续测量从发射射频脉冲到目标回波信号返回之间的延时的过程。
距离测量是雷达最精确的位置坐标测量。
其典型数据是在测量几百英里距离时精密到几码以内。
通常距离跟踪是从其他目标中鉴别出所需目标的主要方法，通过距离波门（即时间选通)从误差检波器输出中消除其他目标的回波（虽然也有用速度鉴别和角度鉴别的)。
距离跟踪电路也可用来捕获所希望的目标。
距离跟踪不仅必须测量脉冲从雷达到目标的往返行程时间,而且必须识别出反射信号是一目标而不是噪声，并且保存目标的距离随时间变化的历程。
这里的讨论适用于典型的脉冲跟踪雷达。
距离测量也可以用使用调频连续波的连续波雷达来完成，这种调频连续波通常是一种线性调频波。
目标距离由回波信号和发射信号之间的频率差异决定。
考虑到多普勒效应的调频连续波系统的性能见参考资料1。
捕获
距离跟踪的第一个作用是捕获所需的目标。
虽然这不是跟踪工作，但在典型的雷达里这是实现距离跟踪或角跟踪之前必需的第一步。
对于窄波束跟踪雷达而言，为使天线波束指向目标的方向,必须具备有关目标角位置的某些信息。
这个信息叫做引导数据,可以由搜索雷达或其他来源提供。
引导数据可以足够精确地把窄波束指向目标或者可以要求跟踪器扫描一个较大的不确定区域。
雷达距离跟踪的优点是能看到从近距离一直到雷达的最大距离上的所有目标。
通常把这个距离分成小段,其中各段可以同时检验是否有目标存在。
当需要波束扫描时，距离跟踪器可在短时间里(如0．１s)检验各段情况，即可作出关于目标是否存在的判断。
如果没有目标存在，就让波束移向新的位置。
这个过程对机械式跟踪而言是完全连续的，因为机械式跟踪移动波束相当慢，因此使得在对各段距离进行检验的短时间内目标仍然留在波束宽度之内。
与搜索雷达一样,目标捕获要考虑实现给定的检测概率和虚警概率所需的信噪比门限和积累时间[1]。
然而，与搜索雷达相比,目标捕获可使用较高的虚警概率,这是因为操纵员知道目标是存在的,不存在在等待目标时由于虚警而使操纵员疲劳。
最佳虚警概率的选择是以电路的性能为基础的,此电路可观察各距离间隔以判断哪一个间隔中有目标回波。
其典型的技术是使门限电压足够高,以防止大多数噪声尖峰超过门限,可是又要低得足以让弱信号通过。
在各个发射脉冲之后即可观察所检验的距离间隔是否有信号超过了门限。
积累时间允许雷达在判决是否有目标存在之前进行几次这种观察。
噪声和目标之间的主要区别在于超过门限的噪声尖峰是随机的，但如果有目标存在，则当它超过门限时就比较有规律。
一种典型的系统就可简单地计算在积累时间内超过门限的次数，并在超过的次数大于雷达发射次数的一半时，就指出是否有目标出现。
若雷达脉冲重复频率是3０0 Hｚ，积累时间是0.1s，则在有一个强而稳定的目标时,雷达就能观察到30次超过门限。
由于从弱目标来的回波加上噪声不一定总是超过门限,所以可以规定一个界限，如1５次,在积累时间里,必须超过这一界限才判定有目标出现。
对于非闪烁目标,预期的性能为:在信噪比为2．5dＢ时,发现概率是9０%,虚警率是1０－5。
AN/FPS—１6和AＮ/FPQ—6测量雷达均使用这些检测参数,每次捕获可使用１０个邻接的波门,每个波门宽为1000ｙd。
这10个波门覆盖了5n mile的距离间隔。
距离跟踪
一旦目标被找到，就希望在距离坐标上跟踪目标,以提供连续的距离信息（即到目标的斜距)。
适当的定时脉冲提供了距离波门选通,从而使角跟踪电路和自动增益控制电路可仅仅顾及一个短的距离间隔（或预期出现回波脉冲的时间间隔）。
距离跟踪是由类似于角跟踪器的闭环跟踪器完成的。
它能检测出距离波门对于目标回波脉冲中心的误差,并产生误差电压,从而可提供一个响应于这个误差电压电路，使波门向一个方向移动以重新对准目标回波脉冲中心。
距离跟踪误差可以用许多方法进行检测。
其最常用的方法是前、后波门技术(如图18.２4所示)。
两个波门这样来定时：前波门在主距离波门开始时打开,在主距离波门的中心关闭;后波门在主距离波门中心处打开,在其结束后关闭；前、后波门各自让目标视频脉冲在波门开着的时间内对电容器充电;电容器的作用像积分器;前波门电容器充电到正比于目标视频脉冲的前半个区域的电压上，后波门电容器是负向充电,并正比于目标视频脉冲的后半个区域;当波门正确地对准了一个对称的视频脉冲时,两电容器就等量地充电,其充电所得的电压相加就产生一个零输出；当波门中心没有对准目标视频中心，以致前波门超过了目标视频脉冲的中心时，正向充电波门电容器就收到较大的电荷,而后波门由于只套上脉冲的一小部分,因而得到较小的负电荷。
两电容器的电压相加就得到正的电压输出;同样，如果波门提早，以致目标视频脉冲的大部分区域落入后波门内，则两电容器电压的相加就得到负的输出;在误差大约在目标视频脉冲宽度的±1/4的范围内，输出电压基本上是定时误差的线性函数,且具有对应于误差方向的极性。
图18.24 前、后波门距离误差敏感电路
许多雷达距离跟踪系统利用采样电路在视频回波脉冲附近采3～5个样本。
与前、后波。