船用雷达
0引言
雷达概念形成于20世纪初。雷达是英文radar的音译，为Radio Detection And Ranging的缩写，意为无线电检测和测距的电子设备。它是利用电磁波探测目标的电子设备。雷达的基本任务是探测感兴趣的目标，测定有关目标的距离、方向、速度等状态参数。雷达主要由天线、发射机、接收机（包括信号处理机）和显示器等部分组成。船上装备雷达始自第二次世界大战期间，战后逐渐扩大到民用商船。
1雷达的基本工作原理
雷达发射机产生足够的电磁能量，经过收发转换开关传给天线。天线将这些电磁能量辐射至大气中，集中在某一个很窄的方向上形成波束，向前传播。电磁波遇到波束内的目标后，将沿着各个方向产生反射，其中的一部分电磁能量反射回雷达的方向，被雷达天线获取。天线获取的能量经过收发转换开关送到接收机，形成雷达的回波信号。由于在传播过程中电磁波会随着传播距离而衰减，雷达回波信号非常微弱，几乎被噪声所淹没。接收机放大微弱的回波信号，经过信号处理机处理，提取出包含在回波中的信息，送到显示器，显示出目标的距离、方向、速度等。
2船用导航雷达
2.1 船用导航雷达简介
船用导航雷达(marine radar )是保障船舶航行，探测周围
目标位置，以实施航行避让、自身定位等用的雷达，也称航海雷达。它特别适用于黑夜、雾天引导船只出入海湾、通过窄水道和沿海航行，主要起航行防撞作用。
2.2 船用雷达与普通雷达的区别
一般雷达把自身作为不动点表示在平面位置显示器的中心。但在航海中，船舶自身在运动，总是与固定目标或运动目标作相对运动。适应航海环境的雷达，应是真正运动的雷达，须能自动输入船舶自身的航速和航向，数据必须相当准确。
2.3船用导航雷达的最小作用距离—盲区
导航雷达是用来探测水上目标的方位和距离,它不受气候影响,可以全天候引导船舶进出港口、码头和海上安全航行。导航雷达最大作用距离主要取决于雷达脉冲的传播天线,如雷达天线高度、目标大小、形状及反射天线等。雷达最小作用距离是一个重要指标,所谓最小作用距离是指在此距离内,不管目标有多大,均发现不了目标,常称为雷达的盲区。雷达的最小作用距离是由雷达脉冲宽度和天线架设的高度决定的。一般情况下雷达的最小作用距离小于30m。
2.4 船用导航雷达的基本组成及作用
2.4.1发射机
1. 基本组成：脉冲调制器（预调制器、调制器）、磁控管振荡器、电源（低压、高压）
2.作用：在触发脉冲控制下产生周期性的大功率射频脉冲。
——微波脉冲、发射脉冲、雷达波
2.4.2 收发开关
发射时，关闭接收机，大功率射频脉冲送天线；
接收时，接通接收机，微弱回波能量送接收机。
2.4.3 天线
1.天线：定向收发天线，将发射机送来的射频脉冲聚成细束，集中向一个方向发射，并接收此方向物标反射回来的雷达波（回波）送接收机。
2.4.4接收机
接收机：超外差式，将微弱回波信号放大千万倍以符合显示器要求。
机工作状态判断;
1）．噪声斑点: 调节增益，噪声变化。
2）．晶体电流: 收发机内的表头，是否正常。
2.4.5显示器
显示器：平面位置显示器（PPI）。显示与测量目标，目标回波按目标的实际距离和方位显示在荧光屏上，且配有测量系统供随时测量。一般安装于驾驶室内的驾控台内。
3、自动雷达标绘仪
自动雷达标绘仪，Automatic Radar Plotting Aid,即ARPA,能使观测者自动获得信息,并能自动处理和标绘多处物标。它不但能够连续、准确和迅速的航行形式估计,并能显示船舶周围的
事态,确保船舶安全航行。它是结合雷达和电子计算机技术应用的一种船舶避碰仪器。该系统采用微机技术控制整个系统,与导航雷达配套作为主显示器和分显示器。它具有多批目标录取及自动跟踪,并显示目标的航向和速度,根据设定的最近会遇距离和到最近会遇距离的时间的允许界限,给出警示信号或显示预测危险区,提醒驾驶员采取避让措施。如有必要,还可进行试操船,以决定所需采取的避让措施。并能自动校准,自动调整,还能故障自检和指示。
2.4.6雷达单元构成
导航雷达一般分成二单元或三单元雷达，工作在X或S波段上，功率在10kW到30kW不等。从结构来看二单元雷达由天线、齿轮箱、收发机一体化箱和控制显示单元组成；三单元雷达由天线、齿轮箱，收发机箱和控制显示单元组成。二单元雷达易于安装调试，收发机不占室内空间，但不太方便维修；三单元雷达维护方便，但收发机占用室内空间，电缆也较多。
[参考文献]
[1]中国传播工业总公司。船舶设计实用手册（电气分册）
[2]中国船级社。钢质海船入级规范2006.
[3]船用导航雷达
船用雷达是一种传统的无线电导航设备，在船舶近海定位、引导船舶进、出港，窄航道航行以及在避碰中发挥作用。GPS导航仪在海洋船舶中已普遍使用，它与雷达相比具有全球、连续、实时、高精度、多功能等优点。随着海用信标差分GPS(DGPS)基台的不断建立，可将使用GPS C/A码的定位精度提高到米量级。因此，还可应用DGPS或GPS导航仪来改善雷达的使用性能，测定雷达测距、测向精度，弥补雷达在避碰和锚位监视等方面的某些局限性。 2 GPS与雷达的定位与导航功能 2.1 定位功能 船用雷达发射无线电波，并接收该电波从目标反射的回波，在显示器上一目了然地显示周围物标相对于本船的图像。测定一个或几个固定物标相对于本船的方位和距离，可在海图上作出船位。由此可见，雷达对于船舶在近岸海区或窄航道上安全航行发挥重要作用，特别是在雾航中更加显示它的重要性。但是，由于受到雷达电波传播的视距所限，探测物标的距离通常只有几至几十海里，不能用于远洋定位。GPS导航仪同时跟踪3颗或4颗卫星信号，测定到达卫星的伪距，通过导航仪内部计算机解算，实现实时、连续、全球、高精度定位，可弥补雷达不能实现远洋定位以及定位不连续、定位操作工作量大等缺点。 2.2 导航功能 30m左右的中型引航船。考虑到天津港冬季多大风， 锚地无遮蔽，以及在海况好时的工作方便，可考虑配置1艘不小于40m的大型子母引航船。天气及海况不好时，可单独执行任务；海况好时，可将其携带的2艘高速艇放下，共同执行任务。如子母船的设想不能成立，也可只配置1艘大型引航船，另配置2艘高速艇。无论任何型号的引航船(艇)，在设计上必须考虑到靠船的要求和引航员上、下船的方便。 3.3 对速度和操纵性能的要求引航船在速度上不能低于16kn。高速艇一般不能低于20kn。从操纵灵活的要求出发，采用可变螺距船；驾驶操纵系统，应以方便1人操作为原则；大型引航船，还应加装首侧推器。 3.4 要配置先进的雷达及通信设备 另外，船身应为白色，并在明显处标注英文“引航(PILOT)”。 以上仅是对引航船提出一些的初步设想，根据规范化及国际大港口的要求来考虑，配置专用引航船是非常必要的。 普通船用雷达要获得航速、航向航迹等航行数据，需通过几次定位，由人工标绘实现。自动雷达标绘仪(ARPA)虽然自动显示上述数据，但存在跟踪延迟和雷达、计程仪、罗经等传感器引入的误差。另外，由于ARPA设备昂贵，不能在所有的船上安装。GPS导航仪采用现代电子计算机技术，可实时计算并显示航速，航向，航迹偏差，风、流压差，还具有设置航路点、计划航线、显示到达航路点的距离、时间等导航功能。 3 GPS的避碰功能 船用雷达测定海上运动物标和静止物标的距离、方位等相对参数，通过人工标绘得到最近会遇距离(CPA)和到达最近会遇点的时间(TCPA)等避碰数据，驾驶员根据这些数据及时采取避让措施。但是，有些物标反射回波微弱，操作人员难以看清它们的回波图像，ARPA有可能对它们漏跟踪或错误跟踪而不能提供避碰数据。在气象条件恶劣时，出现严重的海浪回波干扰或雨、雪回波干扰，上述丢失物标的现象时有出现。对于未露出海面的暗礁、沉船、浅滩等潜在物标，雷达更是无能为力。根据海图和航海通告事先查出在航线附近水面危险的小物标和水下的潜在障碍物，把它们作为航路点在GPS导航仪中存贮，并根据障碍物和船舶状
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+C
船舶导航设备安装工艺规范 本规范是企业标准Q/SWS46-004-2002《船舶导航设备工艺》的修订本。本规范与Q/SWS46-004-2002相比主要变化如 下：增加了“施工前准备”“人员”及“检验”三个章节的内容。对标准结构进行了调整本规范代替Q/SWS46-004-2002《船舶导航设备工艺》。本规范发布时，Q/SWS46-004-2002《船舶导航设备工艺》同时作废。本规范由上海外高桥造船有限公司提出。本规范由设计部归口。本规范起草部门：总装部本规范主要起草（编制）： 高越华标检： 朱莉萍审核： 贾金华本规范由总工程师南大庆批准。 本规范于2003年4月首次修订。 1 范围本规范规定了罗经、计程仪、测深仪、雷达等导航设备及其附件等的安装施工前准备、人员、工艺要求、工艺过程和检验。本规范适用于各类船舶导航设备的安装，但不包括有特殊要求的船舶。2 规范性引用文件Q/SWS46-001-2003 船舶电缆敷设工艺规范Q/SWS46-002-2003 船舶电气设备安装工艺规范Q/SWS46-003-2003 船舶电气设备和电缆接地工艺规范3 施工前准备 3、1 技术资料施工前，首先仔细阅读电气设备导电系统图，驾驶室设备布置图、接线图和导航设备托盘表。
3、2 物资材料施工前，了解导航系统设备的到货情况，设备均应有出厂合格证。掌握设备支架底座的到货情况，及时领取上船安装。 3、3 施工工具施工前，应准备好螺丝刀、万用表、活络扳手、接地线、套管、锡箔纸、接地块等。4 人员施工人员安装前应进行专业知识和安全知识的应知、应会培训，并应有工作经验的船舶电工才能上岗操作。55 工艺要求 5、1 导航设备安装完毕，外观应完好无损。 5、2 导航设备安装位置应符合布置图要求。 5、3 导航设备的电缆敷设应符合Q/SWS46-001-2003《船舶电缆敷设工艺规范》的规定。 5、4 导航设备的安装应符合Q/SWS46-002-2003《船舶电气设备安装工艺规范》的规定。水声设备安装后应达到水密要求。 5、5 导航设备的接地应符合Q/SWS46-003-2003《船舶电气设备和电缆接地工艺规范》的规定。66 工艺过程 6、1 操作程序 6、1、1 核对库领设备的清单。 6、1、2 取出随设备进库的配件。 6、1、3 按照设备的体积和重量，根据布置图，决定设备的安装位置和安装形式。 6、1、4 为防止烧焊时底座变形，把设备安装在底座上，然后在合理的位置烧焊底座和接地块。
船用雷达的发展历史、现状及未来展望
船用雷达的发展历史、现状及未来展望 摘要：船用雷达用于测定船位、引航和避让，是船长的眼睛。船用雷达的出现是航海技术发展的重大里程碑。本文主要介绍船用雷达的发展历史、现状以及未来发展趋势。 关键词：船用雷达、发展历史、现状、趋势 The devel opment of marine radar, history, current status and future trends Abstract: Marine radar is used to determine the ship's position, the pilot and avoidance, it is the captain's eyes. The emergence of marine radar is a major milestone in the development of maritime technology. This paper describes the development of marine radar, history, current status and future trends. Key Word: marine radar, history, current status, future trends 船用雷达又称航海雷达，是装于船上用于航海活动，进行航行避让、船舶定位、狭水道引航。 船用雷达由天线、发射机、接收机、显示器和电源5部分组成。天线是用来发射、接收电磁波，现代雷达发射和接收一般合用一个天线，由收发开关转换。天线由马达驱动,作360°连续环扫。发射机，采用脉冲体制。近距离档用较短脉冲，以提高距离分辨力；远距离档用较长脉冲，以增大作用距离。工作波段以X波段和S波段为主，前者有较高的方位分辨力，有利于近距离探测；后者受雨雪杂波和海浪杂波的干扰较小，电磁波经过
导航雷达概念：导航雷达是供探测周围目标位置，以实施航行避让、自身定位等用的雷达。船舶上供探测周围目标位置，以实施航行避让、自身定位等用的雷达。 船上装备雷达始自第二次世界大战期间，战后逐渐扩大到民用商船。国际海事组织(IMO)规定,1600吨位以上的船只须装备导航雷达。导航雷达的一项重要任务是目标标绘，这项任务正逐渐改由自动雷达标绘装置来担任。国际海事组织还规定所有 1万吨位以上的船只逐步装设这种装置。 一般雷达把自身作为不动点表示在平面位置显示器（见雷达显示器）的中心。但在航海中，船舶自身在运动，总是与固定目标或运动目标作相对运动。适应航海环境的雷达，应是真正运动的雷达，须能自动输入船舶自身的航速和航向，数据必须相当准确。 第二次世界大战以后，微波航海雷达的基本结构并无很大的改变，磁控管发射机、高灵敏度接收机、双工器、天线和显示器的工作原理均与以前的相同，但性能和可靠性已经得到改进。应用固态电子技术，使设备的可靠性有了很大的提高。现代航海雷达除磁控管和阴极射线管以外，其他有源电路元件基本上已全部使用晶体管和集成电路。由于电路改进，脉冲宽度已从1～2微秒减至0.1微秒，磁控管峰值功率已从3千瓦提高到50千瓦，从而目标分辨力和灵敏度得到提高。开槽波导天线阵列使天线波束宽度从2°减至0.7°或0.8°，使目标方位辨别能力得到提高。由于这些改进，在40厘米平面位置显示器上可描绘出航线式图像，便于船舶在沿海岸线航行和进出港时标绘。60年代后期，利用小型计算机研制成功自动雷达目标跟踪和估算系统，它能处理雷达视频电压，检测和跟踪目标，测量船舶与目标之间的相对运动，预计目标未来的运动和最接近点，协助驾驶人员采取回避动作。导航雷达和自动雷达标绘装置是航海领域内的重要设备，是驶近陆地、引导船舶出入港口和窄水道的必要设备。 多普勒导航雷达利用多普勒效应测量飞机飞行速度的机载导航雷达，与机上航向设备、导航计算机等组成自主式航位推算多普勒导航系统。 利用多普勒效应测量飞机飞行速度的机载导航雷达，与机上航向设备、导航计算机等组成自主式航位推算多普勒导航系统。多普勒效应用于飞机导航的研究开始于1945年末。随后,美国研制出第一个多普勒导航系统AN/APN-66 。后来很多国家也相继开展多普勒雷达的研制工作。50年代，研制和生产出多种类型和用途的多普勒导航雷达。60年代，多普勒导航雷达在理论、技术和应用上趋于成熟。此后，主要工作是使设备减轻重量、小型化和多功能，提高可靠性和同其他设备组合使用。
1试述雷达测距、测方位原理 利用电磁波特性： 直线传播（微波波段） 匀速传播（同一媒质中） 反射特性（在任何两种媒质的边界面） 测距：通过无线电信号往返时间的精确测量，并在雷达显示器内设置一个计时系统实现测距。 公式：s=（c*Δt ）/2 物理量：s 物标离天线的距离；c 电磁波在空间的传播速度，c=300m/us ；Δt 无线电波往返于雷达天线与物标之间的时间 示意图： 测方位：在天线缓慢旋转时测量反射信号的最大幅度，即当在某个方向收到物标回波时，只需记下此时的天线方向就可知道物标的方向了。 示意图： 2.试画出船用雷达基本组成框图，并说明各部分的作用 框图： 天 线 显示器 触发电路 接收机 方位同步系统产生的方位信号 收发开关 发射机 雷达电源 船电
1）触发电路：每隔一段时产生一个尖脉冲，同时送到发射机、接收机、显示器三部分，使它们同步工作。(触发电路决定工作开始的时间) 2）发射机：触发脉冲到来后，立刻产生一个大功率，微波波段，具有一定宽度的脉冲包络射频（雷达工作频率,微波波段）的信号。 3）发收开关：发射时；将发射机与天线接通，并将天线与接收机断开。接收时；将发射机与天线断开，并将天线与接收机接通。 4）天线：把发射机送来的微波能量聚成细束朝一个方向发射出去，同时只接收从该方向反射的回波。 5）接收机：将天线送来的回波信号，进行混频、放大、检波处理。得到表示目标大小的视频信号。 6）显示器：在屏上扫描出一条径向亮线，用径向亮线上的加亮点或线段，来显示目标的距离，该扫描亮线随天线同步转动，扫描亮线与0°刻度线用来显示目标的方位。 7）雷达电源设备：把各种船电变换成雷达所需的具有一定频率、功率和电压的专用电源。 3.发射机由哪些部分组成？各部分作用是什么？ ⑴触发脉冲产生器：相当于时钟电路，使雷达各部分同步工作。 ⑵调制器及预调制器：触发脉冲一到，预调制器输出具有一定宽度、一定幅度的正极性矩形控制脉冲去控制调制器，使调制器产生具有一定宽度、一定幅度的负极性高压矩形脉冲加到磁控管的阴极。 ⑶磁控管振荡器：在调制脉冲的作用下产生超高频振荡，经波导送至天线向外辐射。
船用导航雷达和AIS综合应用的优势与局限性 摘要：船用导航雷达和船舶自动识别系统（AIS）是两部重要的助航仪器，本文分析了导航雷达和AIS在单独使用时各自的功能和特点，并指出二者在综合应用中所表现出的优势和局限性以及针对其局限性的注意事项。 关键词：导航雷达、AIS、综合应用 目前，全球经济趋于一体化，航运业迅猛发展，船舶数量急剧增加，于此同时海难、海损事故也随之增加，给广大海员的生命安全、国家财产和海洋环境造成严重威胁。为加强航行安全，保护海洋环境，船舶间、船岸间信息的充分、快速、准确交换就显得尤为重要和突出。 一、船用导航雷达的功能和特点 1.雷达在应用中的优势 伴随船舶数量的激增，船舶碰撞事故的事故率也居高不下，因此，如何实现船舶间的协调行动，避免船舶碰撞就显得异常重要。雷达作为船舶避碰的主要助航仪器，从出现至今一直发挥着重要的作用。雷达是自主式导航设备，可以扫描到海面上的具有一定大小的物标并将其回波显示在雷达显示器上，从而将海面上物表和本船的相对位置关系清晰显示，让操作者获得较为全面的交通形式图像。通过对物标船的标绘，可以判断物标船和本船是否存在碰撞危险，更可以求取避让措施，核实避让行动的效果。 传统的船舶避碰是用眼睛实际观察周围船舶的运动态势，进而凭借经验采取改向或变速措施来实现船舶间的安全避让。不难发现，传统的避让方法受受能见度的影响较大，比如海上大雾天气，航海员仅凭肉眼能观测到的距离大大减小，有时会减小到几十米，就不能实现安全航行的目标。而有了雷达就大不相同，雷达受能见度影响小，精度高（30米左右），决策时间短（通过雷达自动标绘仪—ARPA跟踪物标并求取避让措施仅需3-5分钟时间），雷达的探测距离可以达到10—20海里，驾驶员的工作负担大大减轻。 另一方面，当船舶发生碰撞事故时，在避让行动中得雷达观测信息可以作为海事调查的证据，给海事处理也带来了很大方便。 2.雷达在应用中的局限性 尽管雷达在应用中有上述的优势，但其局限性也不容忽视。在恶劣海况下，雷达容易受海浪干扰产生杂波；恶劣天气下会受雨雪干扰产生雨雪干扰杂波；相同频率的雷达在距离较近时也会产生同频雷达干扰杂波；雷达存在30—50米的固定盲区；受船上大桅等的影响会产生扇形阴影区；受复杂情况影响雷达会产生多次扫描假回波、二次扫描假回波、间接反射假回波以及旁瓣回波等假回波。上述所有的这些干扰杂波和假回波在实际使用时往往会让操作者难以分辨或影响观测，进而对航行安全产生错误的导向。 雷达在设计上存在固有的缺陷，雷达的方位分辨力弱，测方位精度差，一般方位误差在1°左右，且随量程变化而变化。依附于雷达的ARPA（雷达自动标绘仪）存在错误录取、漏录取、录取和显示容量限制、目标信息量少、目标丢失、目标交换、无法识别目标等固有缺陷，并且雷达对驾驶员操作维护能力要求较高，有效的雷达观测和雷达自动标绘需要维护良好的设备和精良的操作技术基础上。所有这些在一定程度上构成了雷达使用的局限性。 二、船用AIS在避碰中得优势与局限性 1.船用AIS的功能优势 自动识别系统（Automatic Identification System，AIS），是基于卫星定位的设备，精度稳定在5—30米。该系统无需人工维护和参与，能够自动发射和接收船舶识别和航行相关信息，通信可靠性高，不受气象海况影响，不会因杂波干扰而丢失小物标。信号覆盖范围可以扩大到河道和水流弯曲处以及障碍物之后等雷达无法探测到的区域，跟踪稳定性和可靠
浅析21世纪的船用雷达 摘要：本文以英国船商公司的船用雷达为例，分析了现代雷达的优缺点，重点讨论了AIS和ENC系统在雷达方面的应用，指出了未来雷达技术的发展方向。 关键词：雷达电子海图AIS 1 前言 安装在船舶上的雷达是船长的眼睛。它能辅助船舶航行，在能见度较低或在拥挤水道时能辅助避碰。近30年来，雷达系统的天线单元和收发机单元的技术实际并没有实质性的变化，而显示单元的生产技术却经历了显著的变革。一些使用计算机类型显示器的彩色雷达已经面世，但到现在为止市场上还未出现计算机雷达（指雷达显示单元全部基于PC机）。未来雷达技术将向哪个方向发展呢？本文就这一问题以英国船商有限公司(Transas)在雷达专业领域的最新进展及代表性产品为例进行一些讨论。 2新型雷达概况 在船用雷达更新换代之际，船商公司集过去数年的研究成果和实践提出了一个崭新的概念，即：一部性能优异的ARPA雷达＝普通天线收发机+ 普通PC机及显示器+ 船商雷达信号处理卡。船商的雷达信号处理卡(RadarIntegrator Board)目前已发展到第二代，它直接安插在普通PC机的PCI插槽上，与雷达收发天线单元相接后具有直接处理雷达视频信号、录取和跟踪移动目标、控制收发机等功能；安插雷达信号处理卡的计算机能将雷达图像与矢量电子海图相叠加，利用计算机连网可将雷达图像和电子海图传输到船上任一部位；利用船商扩展串行接口，计算机还能处理包括AIS(又称船舶自动识
别系统)在内的所有船用传感器的信息。此外，计算机还能把航行过程中的信息压缩并保存在硬盘上，这些信息不仅包括所有目标的动态数据，而且还包括数月连续航行中雷达天线旋转每一圈所得到的整个雷达图像。 3ENC在雷达方面的应用 IEC允许在雷达屏幕上显示电子导航海图(ENC)上的一些要素，包括岸线、安全区、预警区和线条、孤立的危险物、浮标和灯塔。根据船商公司多年研制和销售电子海图的经验（船商海图数据库已包括全球海域近6000幅矢量电子海图），我们认为上述物标已占ENC数据量的70%。例如，在使用一些国家(如挪威、瑞典、芬兰等)的纸海图制作电子海图过程中我们曾遇到过数百幅海图，图上包含的上述海图要素由一百万条以上线(或点)组成；有些海图竟有11000块礁石。假如我们使用芬兰的第25号海图，用原始比例尺显示在21英寸显示器上，屏幕上将显示出840个岛屿。根据S57标准，一幅ENC海图的容量不能超过5Mb，但如果船舶航行到海图连接处将要显示四幅海图时，这意味着非常庞大的信息量。这些说明在雷达图像上显示ENC绝非易事，至今世界上还没一部雷达能同时显示ENC 和雷达图像。 然而，在雷达图像上叠加显示ENC所有数据将非常有助于安全航行。例如，浮标图形的显示可以使驾驶人员方便地区别浮标回波和目标回波；如果ENC显示的岸线与雷达岸线图像重合，则整个海图要素的参照都是正确的，驾驶人员可迅速判断出本船和其它所有目标
目录 目录 .................................................................................................................................................. I 图录 ................................................................................................................................................ I V 表格目录.......................................................................................................................................... V 缩略语 ............................................................................................................................................ V I 1.雷达/ARPA产品概述 (1) 1.1.概述 (1) 1.2.航海雷达/ARPA系统结构图 (3) 1.3.天线收发单元 (4) 1.4.雷达显示单元 (4) 1.5.其他配件 (5) 1.5.1.电缆线 (5) 1.5.2.电源线 (6) 1.5.3.输入信号数据线 (7) 2.航海雷达安装 (9) 2.1.天线收发单元安装 (9) 2.1.1.天线收发单元安装注意事项 (9) 2.1.2.天线收发单元安装步骤 (10) 2.2.显示单元安装 (13) 2.2.1.注意事项 (13) 2.2.2.安装步骤 (14) 2.3.配线 (16) 2.3.1.布线要求 (16) 2.3.2.收发机接线 (16) 2.3.3.电源线接线 (20) 2.3.4.输入信号线接线 (20) 2.4.对外接口 (22) 2.4.1.电源接口 (22) 2.4.2.电缆接口 (22) 2.4.3.输入信号接口 (23) https://www.doczj.com/doc/fb1601779.html,B接口 (23) 2.4.5.RS-232接口 (23) 2.5.调试和验收 (23) 2.5.1.开机 (23) 2.5.2.日期时间设置 (24) 2.5.3.方位调整 (24) 2.5.4.距离调整 (24) 2.5.5.按键检查 (24) 2.5.6.系统检测 (24) 3.雷达系统操作 (25) 3.1.控制面板介绍 (25) 3.2.雷达界面介绍 (27) 3.3.雷达开机 (28) 3.4.雷达待机 (28) I
目录 摘要 (i) ABSTRACT ......................................................................................................... i i 第一章绪论 (1) 1.1 研究的背景及意义 (1) 1.2 国内外研究现状 (2) 1.2.1 国内外船用导航雷达系统ARPA算法发展现状 (2) 1.2.2 国内船用导航雷达系统海杂波抑制技术发展现状 (4) 1.3 论文的研究内容 (5) 第二章自动雷达标绘仪算法和海杂波抑制技术概述 (7) 2.1 自动雷达标绘仪（ARPA） (7) 2.1.1 相关概念 (8) 2.1.2 目标录取 (9) 2.1.3 目标跟踪 (9) 2.1.4 报警和试操船 (11) 2.1.5 传统ARPA算法局限性 (12) 2.2 海杂波抑制技术 (12) 2.2.1 海杂波特性 (12) 2.2.2 典型海杂波幅度模型 (13) 2.2.3 常见海杂波抑制技术 (15) 2.3 本章小结 (15) 第三章基于自适应变窗滤波算法的研究 (16) 3.1 机器学习概述 (16) 3.2 基于自适应变窗滤波的ARPA算法 (16) 3.2.1 自适应变窗滤波的ARPA算法目标录取机理 (17) 3.2.2 自适应变窗滤波 (18) 3.2.3 自适应变窗滤波算法适用范围 (20) 3.3 传统ARPA算法和自适应变窗滤波算法性能模拟测试和分析 (20) 3.3.1 测试方法 (20) 3.3.2 目标参数计算精度测试 (22) 3.3.3 本船机动测试 (24) 3.3.3 本船和目标机动测试 (26)
船用导航雷达简介 摘要：本文简单介绍了雷达的工作原理，并以此为基础重点介绍了船用导航雷达与普通雷达的区别、相关规范要求、基本组成及作用，技术指标。 关键词：雷达雷达的工作原理船用导航雷达盲区基本组成及作用技术指标自动雷达标绘仪 Abstract: this paper briefly introduces the working principle of the radar, and, on this basis, focusing on the Marine navigation radar and common radar difference, relevant specification requirements, basic composition and function, the technical indexes. Keywords: radar radar principle of work of the Marine navigation radar blind area basic composition and function technical indicators to be automatic radar instrument plot 0引言 雷达(radar)概念形成于20世纪初。雷达是英文radar的音译，为Radio Detection And Ranging的缩写，意为无线电检测和测距的电子设备。它是利用电磁波探测目标的电子设备。雷达的基本任务是探测感兴趣的目标，测定有关目标的距离、方向、速度等状态参数。雷达主要由天线、发射机、接收机（包括信号处理机）和显示器等部分组成。船上装备雷达始自第二次世界大战期间，战后逐渐扩大到民用商船。 1雷达的基本工作原理 雷达发射机产生足够的电磁能量，经过收发转换开关传给天线。天线将这些电磁能量辐射至大气中，集中在某一个很窄的方向上形成波束，向前传播。电磁波遇到波束内的目标后，将沿着各个方向产生反射，其中的一部分电磁能量反射回雷达的方向，被雷达天线获取。天线获取的能量经过收发转换开关送到接收机，形成雷达的回波信号。由于在传播过程中电磁波会随着传播距离而衰减，雷达回波信号非常微弱，几乎被噪声所淹没。接收机放大微弱的回波信号，经过信号处理机处理，提取出包含在回波中的信息，送到显示器，显示出目标的距离、方向、速度等。 2船用导航雷达 2.1 船用导航雷达简介
浅析船用雷达和A I S的综合应用的优势与局限 性 WTD standardization office【WTD 5AB- WTDK 08- WTD 2C】
船用导航雷达和AIS综合应用的优势与局限性摘要：船用导航雷达和船舶自动识别系统（AIS）是两部重要的助航仪器，本文分析了导航雷达和AIS在单独使用时各自的功能和特点，并指出二者在综合应用中所表现出的优势和局限性以及针对其局限性的注意事项。 关键词：导航雷达、AIS、综合应用 目前，全球经济趋于一体化，航运业迅猛发展，船舶数量急剧增加，于此同时海难、海损事故也随之增加，给广大海员的生命安全、国家财产和海洋环境造成严重威胁。为加强航行安全，保护海洋环境，船舶间、船岸间信息的充分、快速、准确交换就显得尤为重要和突出。 一、船用导航雷达的功能和特点 1.雷达在应用中的优势 伴随船舶数量的激增，船舶碰撞事故的事故率也居高不下，因此，如何实现船舶间的协调行动，避免船舶碰撞就显得异常重要。雷达作为船舶避碰的主要助航仪器，从出现至今一直发挥着重要的作用。雷达是自主式导航设备，可以扫描到海面上的具有一定大小的物标并将其回波显示在雷达显示器上，从而将海面上物表和本船的相对位置关系清晰显示，让操作者获得较为全面的交通形式图像。通过对物标船的标绘，可以判断物标船和本船是否存在碰撞危险，更可以求取避让措施，核实避让行动的效果。 传统的船舶避碰是用眼睛实际观察周围船舶的运动态势，进而凭借经验采取改向或变速措施来实现船舶间的安全避让。不难发现，传统的避让方法受受能见度的影响较大，比如海上大雾天气，航海员仅凭肉眼能观测到的距离大大减小，有时会减小到几十米，就不能实现安全航行的目标。而有了雷达就大不相同，雷达受能见度影响
ARPA雷达(JMA 9823/9833)操作说明 一、按下PWR键，绿灯亮，3分钟后出现STAND BY，按下TX/STBY键，雷达开始工作；再按TX/STBY可停止发射，设备在预备状态。 二、调整SEA、RAIN、GAIN和BRILL钮，选择RANGE量程，调节TURN钮至物标清晰出现在荧光屏上；SEA、RAIN和TURN分别有手动和自动，但是雨雪和海浪不能同时自动。 三、捕捉物标，按下ACQ MANUAL键，移动光标到物标上，按下左键，物标被捕捉。最多可捕捉50个物标。 四、读取物标数据，按下TGT DATA键，将光标移动到物标上，按下左键，物标数据被读取。 五、取消物标，按下ACQ/CANCEL键，将光标移动到物标上，按下左键，物标被取消。 六、设置方位线、距离圈，按下EBL和VRM键，荧光屏出现方位线、距离圈，旋转EBL 和VRM钮，设置方位和距离。 七、按下AZI/MODE键，进行真北、真运动、相对运动等选择。 八、按下PL键改变发射脉冲宽度。 九、按下TRUE/REL、VECT/TIME键进行真矢量和相对矢量选择。 十、按下TM/RM键，进行真运动和相对运动选择。 十一、按下OFF/CENT键进行偏心显示。 十二、按下MENU键有9个子菜单， 1.IR，按下此键抑制同频干扰（如附近有SART信号应关闭此键）。 2.TGT ENH，按下此键为目标放大功能。 3.PROCESS，程序键。 4.FUNCTION，功能键。 5/ 6.EBL1/EBL2，电子方位线。 7.DATA OFF，按下此键关闭荧光屏部分数据。 8.SUB1 MENU子菜单，按下此键进入下一子菜单： ①SETTING-设置罗经、速度、日期时间等内容，此雷达关机后罗经不能跟踪，故开机后要输入罗经航向。 ②LEVEL-按此键调节亮度。 ③NA V/MAP-导航及转向点信息。 ④TRACK-航迹设定。 ⑤APRA/AIS-设定CPA、TCPA、AIS功能。 ⑥PIN-设置个人信息。 ⑦ISW-两部雷达互换发射机和天线。 ⑧EBL MANEUVER-手动电子方位线。 ⑨SUB2-此菜单调节显示器的颜色。 9.DEGAUSS-按下此键荧光屏消磁。 10.EXIT-按此键退出菜单。 十三、按下DAY/LIGHT钮可调整亮度。 十四、TRAILS钮为尾迹显示。 十五、按下GUARD ZONE键，进行警戒圈设置，点击MAKE GZ1或MAKE GZ2利用方位线和活动距离圈设置警戒圈。警戒圈设置后，点击ACQ AUTO自动打开设置的警戒圈。
船用雷达 0引言 雷达概念形成于20世纪初。雷达是英文radar的音译，为Radio Detection And Ranging的缩写，意为无线电检测和测距的电子设备。它是利用电磁波探测目标的电子设备。雷达的基本任务是探测感兴趣的目标，测定有关目标的距离、方向、速度等状态参数。雷达主要由天线、发射机、接收机（包括信号处理机）和显示器等部分组成。船上装备雷达始自第二次世界大战期间，战后逐渐扩大到民用商船。 1雷达的基本工作原理 雷达发射机产生足够的电磁能量，经过收发转换开关传给天线。天线将这些电磁能量辐射至大气中，集中在某一个很窄的方向上形成波束，向前传播。电磁波遇到波束内的目标后，将沿着各个方向产生反射，其中的一部分电磁能量反射回雷达的方向，被雷达天线获取。天线获取的能量经过收发转换开关送到接收机，形成雷达的回波信号。由于在传播过程中电磁波会随着传播距离而衰减，雷达回波信号非常微弱，几乎被噪声所淹没。接收机放大微弱的回波信号，经过信号处理机处理，提取出包含在回波中的信息，送到显示器，显示出目标的距离、方向、速度等。 2船用导航雷达 2.1 船用导航雷达简介 船用导航雷达(marine radar )是保障船舶航行，探测周围
目标位置，以实施航行避让、自身定位等用的雷达，也称航海雷达。它特别适用于黑夜、雾天引导船只出入海湾、通过窄水道和沿海航行，主要起航行防撞作用。 2.2 船用雷达与普通雷达的区别 一般雷达把自身作为不动点表示在平面位置显示器的中心。但在航海中，船舶自身在运动，总是与固定目标或运动目标作相对运动。适应航海环境的雷达，应是真正运动的雷达，须能自动输入船舶自身的航速和航向，数据必须相当准确。 2.3船用导航雷达的最小作用距离—盲区 导航雷达是用来探测水上目标的方位和距离,它不受气候影响,可以全天候引导船舶进出港口、码头和海上安全航行。导航雷达最大作用距离主要取决于雷达脉冲的传播天线,如雷达天线高度、目标大小、形状及反射天线等。雷达最小作用距离是一个重要指标,所谓最小作用距离是指在此距离内,不管目标有多大,均发现不了目标,常称为雷达的盲区。雷达的最小作用距离是由雷达脉冲宽度和天线架设的高度决定的。一般情况下雷达的最小作用距离小于30m。 2.4 船用导航雷达的基本组成及作用 2.4.1发射机 1. 基本组成：脉冲调制器（预调制器、调制器）、磁控管振荡器、电源（低压、高压） 2.作用：在触发脉冲控制下产生周期性的大功率射频脉冲。
第10章船用雷达终端显示器 10.1 概述 雷达接收机将天线受到的微弱目标经高频放大、混频、中频放大、检波极信号处理后，尚需提取回波中的目标信息，再在经必要的加工后直观显示于显示器上，此过程由雷达终端来实现。现代雷达终端显示的基本内容含：目标数据的录取、数据处理及目标航行状态的显示的典型组成框图如图10－1所示。 图10－1 船用雷达终端的典型组成简框 图0－1中，“目标录取”用于实现对来自雷达录取机的雷达目标回波存在的确认，并提取目标的方位、距离、航速等信息：“数据处理”完成目标数据的关联、航迹处理、数据滤波跟踪；方位角编码完成天线瞬间方位角数据的提取机其极坐标转换成直角平面坐标，“显示系统”完成目标的位置、运动状态及其它信息的显示。 10.2 船用雷达显示器件 船用雷达终端显示器采用的显示器件有两大类；磁偏转阴极射线管﹙CRT﹚和液晶显示器﹙LCD﹚,终端显示器有多种扫描方式工作：对传统船用雷达CRT显示器，常采用径向园扫描方式；对现代船用雷达LCD显示器，常采用光栅扫描显示方式。 按照需要显示的信息类型，可分为“一次信息”和“二次信息”显示。 10.2.1 阴极射线管CRT（Cathode Ray Tube） 船用雷达要求使用具有余辉、亮度大、聚焦好、屏面尺寸大及磁偏转的CRT，以适应在宽阔海域中能得到较好的图像分辨力、清晰度及亮度画面的观测要求。 雷达显示器常用的CRT有三类：静电式：电子束聚焦，由管内极板间静电场完成电子束偏转，简言静电聚焦、静电偏转CRT，常用于军用A型显示器，也常见于实验室的普通示波管；磁式：电子束的聚焦与偏转均由装在管颈外的线圈流入电流产生的磁场完成，传统船用雷达常用；混合式：静电聚焦、磁偏转，因其具有供电方便、消耗功率小、结构简单、偏转灵敏度高等诸如优点。船用雷达常被广泛采用的是混合式CRT。
随着世界经济的飞速发展，船舶大型化和现代化的趋势成为必然。因生活水平的提高，加速人们对新事物的追求欲和现代化仪器的欲望，船舶离岸越来越远，特别是大型船舶船长，根本不希望在“有人烟”的海域开船，使船员的思想更放松，认为船舶驾驶是最容易的事，自动化导航仪器、宽阔的海域、“荒无人烟”的海面。久而久之，山头在雷达上的回波认为是“天上的积雨云”，小渔船变成回波干扰，大船变成假回波，进港的航道用GPS来导航，雷达的使用成了“老土”仪器。以至于海上碰撞、触礁、搁浅事故的发生成了不可避免。作为PSC检查官，如何检查雷达状况，考核船员雷达实操，细查、维护、保养、清洁成了迫在眉捷的事。船用雷达已有50多年的历史，早已成为船舶主要的助航设备，常被称为“船长的眼睛”。船用雷达可用于船舶避碰、定位和导航，尤以避碰应用为重。然而船用雷达在避碰中的应用尚不尽人意，在避碰应用历史上甚至有过装了雷达不但没有减少船舶碰撞，反而增加碰撞事故的统计记录。 1、法律依据 1974SOLAS公约88修正案第Ⅴ章第12条(船上装设的航行设备)规定： .1 1984年9月1日或以后建造的500总吨及以上的船舶，以及1984年9月1日以前建造的1，600总吨及以上的船舶，应装设1台雷达装置。自1995年2月1日起雷达装置应能在9GHz频带上工作。此外，1995年2月1日以后从事国际航行的所有客船和300总吨及以上的货船，应装设能在9GHz频带上工作的雷达装置。对小于500总吨的客船和300总吨及以上但小于500总吨的货船，如果所安装的雷达装置和搜救县雷达应答器完全兼容，则可以由主管机关决定免除本条（3）的要求。 .2 10000总吨及以上的船舶，应装设2台能各自独立工作的雷达装置。自1995年2月1日起，其中至少有1台雷达装置能在9GHz频带上工作。 .3 按本条规定装设的所有设备，应为主管机关所认可的型号。在1984年9月1日或以后安装在船上的设备，应符合不低于本组织通过的相应的性能标准，即《关于雷达设备性能标准的建议案》，经海安会MSC.64(67)决议案4附件修正的A.477(Ⅻ)决议（船用雷达设备推荐性能标准），以及A.222(Ⅻ)和A.278（Ⅷ）决议，及A.614(15)决议《关于工作在9300－9500MHz频带上雷达配备》。对于有关的性能标准通过以前安装的设备，主管机关在充分考虑了本组织可能通过的与有关标准相关的衡准后，可能免除完全符合这些标准的要求。 2、船用雷达工作原理 2.1 测距原理 因为超高频无线电波在空间传播时具有等速、直线传播的特性，并且遇到物标有良好的反射现象，如果记录雷达脉冲波离开天线的时间和无线电脉冲遇到物标反射回到天线的时间，则物标离天线的距离为电磁波在空间的传播速度乘于霎时间差的二分之一。 在实际雷达中，用发射机产生超高频无线电脉冲波，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。 2.2 测方位原理 因为超高频无线波在空间的传播是直线的，所以，只要把无线做成定向天线，即只向一个方向发射，也只接收这一个方向目标的回波，那么，天线所指的方向就是物标的方向。如果天线旋转，