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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。
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。
第一章基本工作原课第一节测距测方位基本原理1．测距a）利用电磁波特性：1）.直接传播（微波波段）2）.匀速传播（同一媒质中）3）.反射特性（在任何两种媒质的边界面）----图式（旧图式：变速运动怎样计算距离？匀速度怎样计算距离？匀速度计算距离需要怎样的物理性质保证？微波波段电磁波特性能够满足匀速度计算距离需要怎样的物理性质吗？b）计算公式:S = C( t2 - t1 ) / 2其中：S：目标和本船距离; t1 ：发射时刻;t2 ：接收时刻；C：电波速度；为300000公里/秒为准确测量( t2 - t1 ) ，发射信号包络为矩形脉冲。
----图式（旧图式：匀速度计算距离显然如上述。
2．测向天线为定向天线，只向一个方向发射，也只接收这个方向的目标回波，实现这个方向的测距。
随着天波的转动，实现不同方向的测距。
----图式（旧图式：尖锐辐射与很宽范围辐射是什么关系？同距离不同方向的目标不好识别。
雷达测量对象：从测距测方位原理我们可以得出下列二点结论：1、只能探测目标水面上部分的距离、方位及大致的形状。
----图式（旧图式：水下声波传播很远，电磁波和光波很快衰减2、只能显示物标当前的位置，不能显示物标的速度和加速度。
----图式（旧图式：按照雷达距离计算公式，我们不能知道多普勒频率不能测量速度。
再根据测向和雷达距离计算公式---》显示物标当前的位置显然。
电波反射特性-------只能知道大致的形状第二节基本组成及各部分作用----图式（旧图式：按照工作顺序讲，也就是----图式（旧图式1，----图式（旧图式2，----图式（旧图式3 ......下列为电路顺序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)----图式（旧图式3.3：发射机什么时候产生大功率，微波？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。
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。
