导航雷达第三章雷达设备接收机
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一、绪论雷达:无线电探测与测距。
利用电磁波对目标检测、定位、跟踪、成像和识别。
雷达利用目标对电磁波的反射或散射现象来发现目标并测定其位置的。
定时器发射机收发开关天线显示器接收机天控系统组成框图雷达测量原理雷达发射信号:雷达接收信号:雷达利用收发信号之间的相关性获取目标信息雷达组成:天线:向确定的方向发射和接收特定频段的电磁波收发开关:发射状态将发射机输出功率接到天线,保护接收机输入端接收状态将天线接收信号接到接收机,防止发射机旁路信号发射机:在特定的时间、以特定的频率和相位产生大功率电磁波接收机:放大微弱的回波信号,解调目标信息雷达的工作频率:工作频率范围:22mhz--35ghz扩展范围:2mhz--94ghz绝大部分雷达工作在:200mhz--10000ghz雷达的威力范围:最大作用距离、最小作用距离、最大仰角、最小仰角、方位角范围分辨力:区分点目标在位置上靠近的能力距离分辨力:同一方向上两个目标之间最小可区别的距离角度分辨力:在同一距离上的两个不同方向的点目标之间最小能区别的角度数据率:雷达对整个威力范围内完成一次搜索所需要的时间倒数,也就是单位时间内雷达所能提供对一个目标数据的次数。
跟踪速度:自动跟踪雷达连续跟踪运动目标的最大可能速度发射功率的和调制波形:发射功率的大小直接影响雷达的作用距离发射信号的调制波形:早期简单脉冲波形,近代采用复杂波形脉冲宽度:脉冲雷达发射信号所占的时间。
影响探测能力和距离分辨力重复频率:发射机每秒发射的脉冲个数,其倒数是重复周期。
决定单值测距的范围,影响不模糊速区域大小天线波束形状天线:一般用水平面和垂直面内的波束宽度来表示天线的扫描方式:搜索和跟踪目标时,天线的主瓣按照一定规律在空间所作的反复运动。
机械性扫描和电扫描接收机的灵敏度:通常规定在保证50%、90%的发现概率条件下,接收机输入端回波信号的功率作为接收机的最小可检测信号功率。
这个功率越小接收机的灵敏度越高,雷达的作用距离越远。
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。
雷达接收机的工作原理雷达接收机是一种将雷达信号从接收天线传到解调器的机制,其主要作用是将来自雷达天线的电磁波转化为电信号,以供后续处理。
雷达接收机是雷达系统中至关重要的一部分,其主要工作就是接收反射信号,提取目标信息,然后对目标进行跟踪和定位。
雷达接收机的工作原理:雷达接收机的工作原理可以简单地分为两个步骤:第一步是将返回天线的电磁波转化为电信号,第二步是对电信号进行放大和滤波,然后将其输送到解调器以及其他处理单元进行处理。
第一步:将接收到的电磁波转化为电信号雷达接收机使用共振回路来将接收天线接收到的电磁波转化为电信号。
共振回路是一个可以与特定频率振荡的电容和电感组合的电路元件。
当接收天线接收到电磁波时,它会将电场和磁场分别指向接收天线的两个端口。
这些场产生的电压被输入到共振回路中,从而产生振荡电压。
第二步:对电信号进行放大和滤波在将来自天线的信号转化为电信号之后,雷达接收机会将其进一步将其放大和滤波。
接收到的电信号通常非常微弱,因此需要一个放大器来提高信噪比,同时也要进行滤波,以去除任何不需要的频率成分。
滤波的目的是去除噪声和干扰,从而提高雷达系统的灵敏度。
雷达接收机中的放大器和滤波器通常采用晶体管、IO 器件组成的电路。
这些电路可以根据不同的频率和信号强度条件进行优化,以提高雷达系统的性能。
总结:雷达接收机是雷达系统中至关重要的一个部件。
它负责将来自雷达天线的电磁波信号转化为电信号,并对其进行放大和滤波来去除噪声和干扰。
雷达接收机的主要任务是提取目标信息,从而实现目标跟踪和定位。
在雷达系统中,雷达接收机的性能往往是决定系统性能的关键因素之一。
因此,对于雷达系统的设计和优化而言,雷达接收机是一个非常关键的组成部分。
雷达信号接收设备调试工作流程一、概述雷达信号接收设备调试是确保雷达系统正常运行的重要环节,它涉及到信号传输、处理和分析等方面的工作。
本文将介绍雷达信号接收设备调试的详细工作流程。
二、准备工作在进行雷达信号接收设备调试之前,需要进行以下准备工作:1. 验证设备连接:检查接收设备与雷达系统主控制台之间的连接是否正常,确保数据传输通畅。
2. 设备检查:检查接收设备的各个部件是否完好,包括天线、放大器、滤波器和AD转换器等。
3. 校准仪器:校准接收设备的各个参数,确保其能够准确地接收雷达信号。
三、信号接收设备调试流程1. 设置优先级:根据雷达系统的需求,设置信号接收设备的优先级,确定需要接收的信号类型。
2. 带宽选择:根据不同的应用场景,选择合适的带宽,以适应信号传输的需求。
3. 信号增益设置:根据雷达系统的要求,设置接收设备的信号增益,以确保能够接收到弱信号。
4. 信号过滤:根据信号频率和干扰情况,设置合适的信号滤波器,以滤除不需要的干扰信号。
5. 时钟同步:对接收设备进行时钟同步,确保多个设备之间的数据同步和传输的一致性。
6. 数据采集和存储:设置接收设备的数据采集模式和存储路径,以便后续的信号分析和处理。
7. 灵敏度调节:根据雷达系统的要求,调节接收设备的灵敏度,以适应不同信号强度的接收。
8. 信号解调:对接收到的信号进行解调处理,提取其中的有用信息。
9. 数据输出:将处理后的数据输出到雷达系统的主控制台,以供后续的分析和显示。
四、实验验证完成信号接收设备的调试工作后,需要进行实验验证,以确保其正常工作:1. 信号测试:发送特定类型的雷达信号,检查接收设备是否能够正常接收并处理。
2. 数据比对:将接收到的数据与预期结果进行比对,验证接收设备的准确性和可靠性。
3. 故障排查:在实验过程中,如果发现接收设备存在异常情况,需要及时排查并解决故障。
五、总结雷达信号接收设备调试是确保雷达系统正常运行的关键步骤,本文介绍了其详细的工作流程。
第一章1、雷达的基本概念:雷达概念(Radar),雷达的任务是什么,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答:雷达是一种通过发射电磁波和接收回波,对目标进行探测和测定目标信息的设备。
任务:早期任务为测距和探测,现代任务为获取距离、角度、速度、形状、表面信息特性等。
回波的有用信息:距离、空间角度、目标位置变化、目标尺寸形状、目标形状对称性、表面粗糙度及介电特性。
获取方式:由雷达发射机发射电磁波,再通过接收机接收回波,提取有用信息。
2、目标距离的测量:测量原理、距离测量分辨率、最大不模糊距离 答:原理:R=Ctr/2距离分辨力:指同一方向上两个目标间最小可区别的距离 Rmax=…3、目标角度的测量:方位分辨率取决于哪些因素答:雷达性能和调整情况的好坏、目标的性质、传播条件、数据录取的性能 4、雷达的基本组成:哪几个主要部分,各部分的功能是什么 答:天线:辐射能量和接收回波发射机:产生辐射所需强度的脉冲功率 接收机:把微弱的回波信号放大回收信号处理机:消除不需要的信号及干扰,而通过加强由目标产生的回波信号 终端设备:显示雷达接收机输出的原始视频,以及处理过的信息 习题:1-1. 已知脉冲雷达中心频率f0=3000MHz ,回波信号相对发射信号的延迟时间为1000μs ,回波信号的频率为3000.01 MHz ,目标运动方向与目标所在方向的夹角60°,求目标距离、径向速度与线速度。
685100010310 1.510()15022cR m kmτ-⨯⨯⨯===⨯=m 1.010310398=⨯⨯=λKHzMHz f d 10300001.3000=-=s m f V d r /5001021.024=⨯==λsm V /100060cos 500=︒=波长:目标距离:1-2.已知某雷达对σ=5m2 的大型歼击机最大探测距离为100Km,1-3.a)如果该机采用隐身技术,使σ减小到0.1m2,此时的最大探测距离为多少?1-4.b)在a)条件下,如果雷达仍然要保持100Km 最大探测距离,并将发射功率提高到10 倍,则接收机灵敏度还将提高到多少?1-5.KmKmR6.3751.010041max=⎪⎭⎫⎝⎛⨯=dBkSkSii72.051,511.010minmin-===∴⨯=⨯b)a)第二章:1、雷达发射机的任务答:产生大功率特定调制的射频信号2、雷达发射机的主要质量指标答:工作频率和瞬时带宽、输出功率、信号形式和脉冲波形、信号的稳定度和频谱纯度、发射机的效率3、雷达发射机的分类单级震荡式、主振放大式4、单级震荡式和主振放大式发射机产生信号的原理,以及各自的优缺点答:单级震荡式原理:大功率电磁震荡产生与调制同时完成,以大功率射频振荡器做末级优点:结构简单、经济、轻便、高效缺点:频率稳定性差,难以形成复杂波形,相继射频脉冲不相参主振放大式原理:先产生小功率震荡,再分多级进行调制放大,大功率射频功率放大器做末级优点:频率稳定度高,产生相参信号,适用于频率捷变雷达,可形成复杂调制波形缺点:结构复杂,价格昂贵、笨重是非题:1、雷达发射机产生的射频脉冲功率大,频率非常高。
雷达接收器原理
雷达接收器是一种能够接收并处理雷达回波信号的设备,通常由天线、接收机和信号处理器等部分组成。
雷达接收器的主要功能是将接收到的雷达回波信号转换为数字信号,然后进行信号处理和分析,以便获取目标的位置、速度、距离和方位等信息。
雷达接收器的工作原理主要是利用天线接收来自目标的雷达回波信号,然后将信号传递给接收机进行放大和滤波,去除杂波和干扰信号,然后将信号转换为数字信号,通过信号处理器进行处理和分析,最终得到目标的相关信息。
雷达接收器的性能主要取决于其工作频率、灵敏度、动态范围和带宽等因素。
通常,雷达接收器的工作频率越高,灵敏度越高,动态范围越大,带宽越宽,其性能越好。
除了常规雷达接收器外,还有一些特殊的雷达接收器,如相控阵雷达接收器、多波束雷达接收器等,它们在雷达探测和目标识别方面具有更高的性能和灵活性。
总之,雷达接收器是雷达系统中至关重要的组成部分,它能够接收和处理雷达回波信号,为雷达系统提供目标的相关信息,具有重要的应用价值。
雷达操作与应用目录雷达操作与应用评估规范第一章雷达基本操作与设置第二章雷达观测、定位第三章雷达导航第四章雷达人工标绘第五章雷达自动标绘第六章 AIS报告目标第七章试操船雷达操作与应用评估规范(适用对象:9205、9206 500总吨及以上二/三副、9209未满500总吨二/三副)1.评估目的通过评估,在真实的雷达设备和/或雷达模拟器上,检验被评估者雷达观测、雷达导航和雷达避碰的设备操作和应用能力。
本评估满足STCW公约马尼拉修正案及中华人民共和国海事局海船船员适任考试评估的相关要求。
2.评估内容2.1 雷达基本操作与设置2.2 雷达观测2.3 雷达导航2.4 雷达人工标绘2.5 雷达自动标绘2.6 AIS报告目标2.7 试操船3.评估要素及标准(1)评估要素3.1 雷达基本操作与设置3.1.1 保持清晰观测目标的雷达操作方法①雷达开机前准备工作②雷达开机、核实传感器数据、并调整在最佳观测状态的操作③根据气象海况和航行环境保持清晰观测目标的操作④雷达关机操作3.1.2 准确测量目标位置的操作方法①准确测量目标距离的操作②准确测量目标方位的操作3.2 雷达定位①在评估要素3.1的基础上,雷达目标识别与定位目标的选择②雷达定位方法的选择③雷达定位目标测量方法与保证雷达定位精度的操作3.3 雷达导航①雷达平行线导航操作②雷达距离避险线导航操作③雷达方位避险线导航操作3.4 雷达人工标绘3.4.1转向避让措施①观测并标绘目标船的相对运动线②求取目标船的航向、航速、CPA及TCPA③判断本船所处的局面④根据规则的规定拟定转向避让措施⑤根据转向不变线判断本船转向后来船的相对运动线的变化方向⑥通过标绘求出具体转向角并核查是否会导致另一紧迫局面⑦操纵船舶进行转向避让⑧核查转向避让效果并判断他船行动⑨求取恢复原航向的时机并采取措施⑩分析产生误差的原因3.4.2变速避让措施①观测并标绘目标船的相对运动线②求取目标船的航向、航速、CPA及TCPA③判断本船所处的局面④根据规则的规定拟定变速避让措施⑤判断本船变速后来船的相对运动线的变化方向⑥通过标绘求出变速幅度并核查是否会导致另一紧迫局面⑦操纵船舶进行变速避让⑧核查转向避让效果并判断他船行动⑨求取恢复原航速的时机并采取措施⑩分析产生误差的原因3.4.3停船避让措施①观测并标绘目标船的相对运动线②求取目标船的航向、航速、CPA及TCPA③判断本船所处的局面④根据规则的规定拟定避让措施⑤判断本船停船后来船的相对运动线的变化方向⑥通过标绘求出停船时机(应考虑冲程的影响)并核查是否会导致另一紧迫局面⑦操纵船舶进行停船避让⑧核查转向避让效果并判断他船行动⑨求取恢复原航速的时机并采取措施⑩分析产生误差的原因3.5 雷达自动标绘3.5.1 目标捕获①CPA/TCPA设置准则②目标捕获的含义,建立初始跟踪的过程,目标运动趋势数据的获取③目标手动捕获和自动捕获在不同航行环境中使用的基本原则及其优势与局限性④自动捕获设置方法及抑制区的合理使用3.5.2 目标跟踪①目标稳定跟踪条件判断,目标预测运动数据的获取及其精度判断②在可能发生目标丢失和目标交换条件下的雷达观测与操作③判断目标危险的方法及其操作④本船机动和目标机动对雷达数据的影响3.6 AIS报告目标3.6.1 AIS目标信息①识别AIS休眠目标、激活目标、被选目标、危险目标、丢失目标和轮廓目标②获取AIS目标信息3.6.2 雷达跟踪目标与AIS报告目标融合①AIS辅助雷达避碰的操作②雷达跟踪目标与AIS报告目标融合条件的选择3.7 试操船①启动试操船的准备②雷达跟踪目标与AIS报告目标试操船方法及其操作③判断试操船结果的可行性④利用试操船确定恢复原航向和/或航速的时机(2)评估标准:①操作正确、熟练,回答问题完整准确:100%;②操作正确、比较熟练,回答问题基本准确:80%;③操作正确、熟练程度一般,回答问题尚准确:60%;④操作较差,回答问题错误较多:40%;⑤操作差,回答问题基本不正确:20%;⑥无法完成操作,不能回答出问题:0。
导航雷达原理引言导航雷达是一种能够利用电磁波进行远程探测和测距的设备。
它的原理是利用发射出的电磁波经过物体后的反射来确定物体的位置和距离。
导航雷达的应用范围非常广泛,包括航海、航空、军事和民用领域等。
本文将从导航雷达的基本原理、系统组成、工作过程和应用等方面进行介绍。
一、导航雷达的基本原理导航雷达的工作原理是利用电磁波的直线传播特性和反射特性。
当发射的电磁波遇到物体时,会产生反射并返回到接收器,根据反射的时间和波速差异来计算出物体的距离和位置。
导航雷达的基本原理可以分为三个步骤:发射、传播和接收。
1.发射:导航雷达会通过天线发射一束电磁波,电磁波的频率通常在1-10GHz范围内,波长在米级。
2.传播:电磁波会朝着目标物体传播,当碰撞目标物体时,会发生反射。
3.接收:接收器接收到反射回来的电磁波,并根据反射的时间和波速差异来计算出物体的距离和位置。
二、导航雷达的系统组成导航雷达的系统组成主要由天线、发射器和接收器、信号处理器、显示器等部件组成。
1.天线:天线是导航雷达的核心组成部件,它用来发射和接收电磁波。
天线的设计和特性会影响到雷达的性能和功耗。
2.发射器和接收器:发射器用来产生并发射电磁波,而接收器用来接收反射回来的电磁波。
发射器和接收器通常是集成在一起的。
3.信号处理器:信号处理器用来处理接收到的电磁波信号,通过信号处理器可以确定目标物体的距离、方位和速度等信息。
4.显示器:导航雷达通常会配备显示器用来显示目标物体的位置和距离等信息,以便操作人员更好地判断和决策。
三、导航雷达的工作过程导航雷达的工作过程主要可以分为发射、接收和信号处理三个阶段。
1.发射:导航雷达通过天线发射一束电磁波,电磁波会沿着一个方向传播。
通常导航雷达会以一定的频率和功率发射电磁波。
2.接收:接收器接收到反射回来的电磁波信号,然后将信号送入信号处理器进行处理。
3.信号处理:信号处理器会处理接收到的电磁波信号,通过计算反射的时间和波速差异来确定物体的距离和位置等信息。
第一章 绪论(重点)1、雷达的基本概念雷达概念(Radar),雷达的任务是什么,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雷达概念: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:雷达检测,目标定位,目标跟踪,目标成像,目标识别。
从雷达回波中可以提取目标的有用信息,获取方式: 目标信息 雷达提取 空间位置 距离 R=Ct/2 回波延时 方位 天线扫描 仰角速度 多普勒频移尺寸和形状 回波延时、多普勒频移2、目标距离的测量测量原理、距离测量分辨率、最大不模糊距离测量原理:通过接收信号的时间延迟进行测距 R=Ct/2 (t:滞后时间) 距离测量分辨率最大不模糊距离3、目标角度的测量角度分辨率角度分辨率:位于同一距离上的两个目标在方位角平面或仰角平面上可被区分的最小角度4、雷达的基本组成哪几个主要部分,各部分的功能是什么同步设备(Synchronizer):雷达整机工作的频率和时间标准。
发射机(Transmitter):产生大功率射频脉冲。
收发转换开关(Duplexer): 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(Antenna):将发射信号向空间定向辐射,并接收目标回波。
接收机(Receiver):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(Scope):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 雷达发射机1、雷达发射机的任务雷达发射机的任务: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、雷达发射机的分类雷达发射机的分类:1、按调制方式: ①连续波发射机 ②脉冲发射机2、按工作波段:①短波②米波③分米波④厘米波⑤毫米波3、按产生信号方式 :①单级振荡式 ②主振放大式4、按功率放大使用器件: ①真空管发射机 ②固态发射机4、单级振荡式和主振放大式发射机组成, 以及各自的优缺点。