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雷达测距原理及实现方法PPT课件

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雷达基本工作原理课件-新版.ppt

雷达基本工作原理课件-新版.ppt

微波传输线 发射脉冲
发射机
T/R 触发器
天线 回波
接收机
电源
船电
显示器
Fig1-2 (2)
回波 船首线 方位
精品
T/R
Receiver
Transmitter
第二节 雷达的基本组成、作用
一、基本组成七部分及作用：
1、定时器（触发电路、同步电路等）： 是雷达的指挥中心，产生周期性的窄脉冲——触发脉冲 送：1）发射机：控制发射开始 2）接收机：控制近距离增益 3）显示器：控制计时开始
船舶导航雷达
精品
第一章 雷达基本工作原理
引言
Radar —Radio detection and ranging
—无线电探测和测距
雷达：发射微波并接收目标反射回波，对目标进行探测 和测定目标信息
现代雷达 IBS的重要组成部分 定位、导航、避碰
主要传感器
精品
雷达 罗经 计程仪 GNSS AIS ECDIS
二、船用雷达单元构成：
1、三单元雷达： 收发机（触发电路、发射机、接收机、收发开关） 显示器、天线、中频电源
2、二单元雷达： 天线收发机、显示器、精中品频电源
荧光屏的单位长度：在不同量程代表不同的距离
二. 雷达测方位原理
1、利用收发定向天线 ，只向一个方向发射雷达波且 只接收此方向上的目标的反射回波
2、天线旋转依次向四周发射雷达波，则可探知周围 物标的方位——天线的精品方向即目标的方向
触发器
天线
方位与 船首线
收发机 回波
显示器
ARPA
Fig1-2(1)
第二节 雷达的基本组成、作用
5、接收机：超外差式，将微弱回波信号放大千万倍以符合

《雷达测距》课件

《雷达测距》课件
航空领域
着陆、导航、飞行控制等
军用领域
侦察、导航、反导防御等
海洋领域
测量海洋波浪、洋流、潮汐等
雷达测距的基本原理
发射器
发射电磁波
接收器
接收并处理回波信号
天线
发射和接收电磁波
雷达测距. 接收并处理回波信号
4
1. 发射电磁波 3. 目标反射电磁波
雷达测距系统的组成部分
雷达通过测量相位差、多普勒效应和时间差等方式实现角度测量。
雷达测距的误差及其影响因素
环境干扰
如气象条件和地形等。
雷达性能
如发射功率和接收灵敏度等。
目标特性
如目标反射面积和运动状态等。
雷达测距的安全问题
雷达测距需要使用具有一定功率的电磁波，不当的使用会对人体造成伤害和 环境污染。
雷达测距在民用领域中的应用
雷达测距技术的未来发展方向
随着技术的发展，雷达测距技术将越来越精细化和高效化，具有更广泛的应 用前景，如自驾车道路安全、智能家居和卫星通讯等领域。
总结与展望
雷达测距技术具有优越的探测精度和范围，并广泛应用于军用和民用领域。 未来，随着技术的突破，该技术将拥有更广泛的应用前景。
• 发射器 • 接收器 • 天线 • 控制系统 • 显示系统
主动雷达和被动雷达的区别
1 主动雷达
利用自身发射的信号进行探测
2 被动雷达
利用自然环境中的电磁信号进行探测
雷达中的脉冲信号
雷达中常使用脉冲信号，包含宽度、幅度、重复频率、重复周期等特征。通 过改变这些参数，可以获得不同的雷达性能。
雷达中的探测器和雷达信号处理
雷达测距
雷达测距是一种利用电磁波测量目标距离或检测目标位置、速度和方向的技 术。本课程将为您详细介绍雷达测距的各个方面。

雷达原理介绍ppt课件

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

《雷达测距方法》课件

《雷达测距方法》课件

3
技术优势
精确度高、抗干扰能力强、成本较低，是科学研究和工程应用中最广泛的雷达测 距方式之一。
连续波雷达测距技术及其应用
合成孔径雷达
连续波雷达的一种，通过加工 处理连续发射的波形信号，可 实现高分辨率的成像效果，广 泛应用于地质勘探和测绘。
微波医学诊断
连续波雷达的一种，通过测量 人体组织的微波信号来进行诊 断。可应用于心肺听诊、病变 诊断等方面。
按功能分类
雷达可分为追踪雷达、搜 索雷达、指挥雷达等。应 用范围非常广泛，如导弹 制导、天气预报、交通控 制等。
雷达测距系统的组成
前端部分
包括天线、前置放大器等硬 件设备以及网络接口、处理 器等软件设施。
中间部分
包括信号发生器、发射器、 接收器等部件。信号发生器 产生电磁波信号，发射器发 射信号，接收器接收反射波 信号。
安全检测和监测
连续波雷达可以检测到人体的 呼吸和运动信息，可在安全检 测和监测方面发挥作用，如楼 宇安保、交通监控等。
相干雷达测距技术及其应用
基本原理
相干雷达通过测量接收信 号的相位信息，可以实现 更高的测距精度。
应用领域
相干雷达通常应用于大气、 海洋和地质等领域，如气 象预报、海浪预测、地震 监测等。
技术挑战
相干雷达的研制和应用需 要高精度的硬件和复杂的 算法，技术难度较大。
小结
雷达测距方法是一种非常重要的测量技术，广泛应用于军事、民用、科研和 工程领域。不同类型的雷达测距技术有着各自的特点和应用场景，对于不同 的需求和问题，需要选择最适合的雷达系统。
雷达测距方法
雷达是一种电磁波测距设备，可以通过发送电子脉冲或连续电磁波来探测目 标的位置，是现代科技领域的一项重要技术。

雷达测距原理和实现方法

雷达测距原理和实现方法
fr1
1
黑虚线
t1 tR
t2时, n2 n1 t2 fr2 t1 fr1
fr2 fr1
1 1
红虚线
tt1Rtt21时 ,tn22 n1 0
2023/9/22
XX工业大学电子工程系
29
双脉冲重复频率信号工作时序图
T1
Np1 Td1
T1 T2
Np2 Td2
T2 T1
Np1 Td1
探测周期
探测周期
雷达测距原理
测量电磁波往返雷达与目标之间的时间.
对单基地雷达,设光速为c,电磁波往返雷达与目标的时间 为TR,则目标相对雷达的距离R为：
R cT R 2
据上述公式可得1微秒<μs>对应150米<m>,式中数字2表示 收发双程.
2023/9/22
XX工业大学电子工程系
2
目标
RT 发射天线Tx
RR 接收天线Rx
t
t 0
r1( 2),r2(0)
r1(),r2( 2)
2023/9/22
XX工业大学电子工程系
21
r1(),r2(0)
2023/9/22
XX工业大学电子工程系
22
对简单脉冲雷达而言,脉冲越窄,距离分辨力越好.而从信号检测角度讲,希望发射脉 冲宽度越宽越好,这样辐射出去的能量越大,目标回波信号越强,越有利于信号检测. 显然这是一对不可调和的矛盾,可以采用脉冲压缩信号加以解决.
2023/9/22
XX工业大学电子工程系
9
地基/舰载雷达实现超视距探测的主要手段有： 高频地波超视距雷达High Frequency Surface Wave OTH Radar
高频地波超视距雷达正是利用高频<3~30MHz>垂直极化电磁波沿海 面绕射的特性探测超视距的海面舰船和低空飞机,沿海面绕射300~400km. 高频天波雷达High Frequency Skywave OTH Radar

雷达原理目标距离的测量PPT课件

雷达原理目标距离的测量PPT课件

R
R c
c
c 2
tR
式中, Δc为电波传播速度平均值的误差; ΔtR为测量目标回波延迟时间的误差。
第27页/共161页
6.1 脉冲法测距
R
R c
c
c 2
tR
由式可看出, 测距误差由电波传播速度c的变化Δc以及测时误差ΔtR两部 分组成。
误差按其性质可分为系统误差和随机误差两类。
系统误差是指在测距时, 系统各部分对信号的固定延时所造成的误差, 系统 误差以多次测量的平均值与被测距离真实值之差来表示。
300100.3725 707Km
（3）SWELLINGⅠ型起伏时，由图 5.15 查得信噪比附加 8dB，相参积累 20 的改善为 13dB，对作用距离影
响 (13 8) / 4 1.25dB 1.33 ， 作 用 距 离 为 ： 300 1.33 400Km
第7页/共161页
第五章 作业解题方法
接收灵敏度 Simin 114dBm10lg0.8562510lg1512.5 90.4dBm 不考虑地面反射、大器衰减时的最大作用距离为
1
Rmax
3 108
4 2
62
0.12
4 15
10 9.04
4
194 Km
第12页/共161页
第五章 作业解题方法
与直视距离综合后为
187.6Km。仰角为
0.923
第4页/共161页
第五章 作业解题方法
7、解：
由图 5.7 在 Pfa 106, Pd 50%时，查得检测因子为 11.2dB，
在 Pfa 1012, Pd 90% 时，查得检测因子为 16.3dB；
由表 5.2，小型战斗机=2m2，大型远程轰炸机=40m2，

《雷达基本工作原理》PPT课件(2024)


雷达抗干扰与隐身技术探讨
2024/1/28
15
常见干扰类型及抗干扰措施
有源干扰
通过发射与雷达信号相似的干扰信号，使雷达难以区分目标 回波和干扰信号。
2024/1/28
无源干扰
利用反射、散射等方式，使雷达信号偏离目标或产生虚假目 标。
16
常见干扰类型及抗干扰措施
01
02
03
信号处理技术
采用先进的信号处理技术 ，如脉冲压缩、动目标检 测等，提高雷达抗干扰能 力。
2024/1/28
雷达定义
利用电磁波的反射原理进行目标 探测和定位的电子设备。
发展历程
从20世纪初的萌芽阶段到二战期 间的广泛应用，再到现代雷达技 术的不断创新和发展。
4
雷达应用领域及重要性
应用领域
军事、民用航空、气象、海洋监测、 地质勘探等。
重要性
在各个领域发挥着不可替代的作用， 如保障国家安全、提高航空安全、预 测天气变化等。
强化信号处理部分
信号处理是雷达技术的核心，建议增加相关 课时和实验，深入讲解信号处理技术。
2024/1/28
33
课程安排建议和拓展学习资源推荐
• 引入新技术：随着科技的发展，新型雷达技术不断涌现，建议课程中加入新型雷达技术的介绍和 讨论。
2024/1/28
34
课程安排建议和拓展学习资源推荐
2024/1/28
02
在安检、反恐、生物医学等领域 具有潜在应用价值。
2024/1/28
30
06
总结回顾与课程安排建议
2024/1/28
31
关键知识点总结回顾
雷达基本概念
雷达是一种利用电磁波进行探测和测 距的电子设备，广泛应用于军事、民 用等领域。

雷达测距ppt课件


4.雷达测距的性能指标
1最大探测距离 2测距精度 3最小探测距离 4方位精度 5其他特殊情况
最大的探测距离
激光射束形状和扫描区域
探测领域随发射接收光面的沾污而劣化 垂 直 方 向 探 测 区 域
弯道的探测情况
5. 几种常见的雷达测距
5.1 毫米波雷达测距 5.2 激光雷达测距 5.3 超声波倒车雷达
全息传感器1
问题二
一般所说的雷达为一次雷达，通过目标的二次散射功率来发现 目标。二次散
射功率取决于目标接收到的功率和目标的雷达截面积。由于雷达截面积与目标的材质(导 电性能)、几何形状、尺寸、雷达波束的照射方向以及载波频率等诸多因素有关，不确定 性太大，要求雷达接收机有很大的动态范围。而且，二次散射功率向全空间辐射，返回 雷达接收天线的功率只占很小一部分，回波功率太弱会降低雷达作用距离。
米级，比微波雷达高近100倍，测角精度理论上比微波雷达高一义倍 以上。 遇到下雨或大雾等恶劣天气，穿透能力差，导致无法使用
激光雷达的组成如下图所示: 图3.2 激光雷达方框图
防追尾碰撞激光报警装置
该装置结构如图3.4所示。包括发光部、受光部、计 算车间距离的激光雷达、信号处理电路、显示装置、 车速传感器等构成。
1 误报率很高：由于路况十分复杂，而劣天气的影响，使得雷达对目标
的识 别十分困难 ，
解决此问题：需要采用多传感器间的信息融合技术，克服单一传感器
可靠性低，有效探测范围小等缺点
2 自身成本高， 生产雷达的主要材料GaAs和SiGe价格一直居高不下，
成为车用雷达推广应用的瓶颈由于自身成本的制约，仅装在少数高档轿车 上，随着汽车向安全 环保和节能的方向发展，车用雷达作为先进汽车安全 控制系统的关键组成部件之一，必须拥有广阔的市场前景。

《雷达原理》课件第6章


tR
(a)
图 6.6 (a) 用双重高重复频率测距; (b) “舍脉冲”法判模糊
AM－ 2
AM－ 2
发射AM A1 A2 A3 A4 … AM－ 3AM－ 1 AM A1 A2 A3 A4 … AM－ 3AM－ 1 AM
脉冲
回波 信号
…
…
BM－ 2
t
BM B1 B2 B3 B4 … BM－ 3BM－ 1 BM B1 B2 B3
所需的时间tR得到，即
tR
2R c
R
1 2
ctR
(6.0.1)
而时间tR也就是回波相对于发射信号的延迟,因此, 目标距离测 量就是要精确测定延迟时间tR。根据雷达发射信号的不同,测定 延迟时间通常可以采用脉冲法, 频率法和相位法。
B R
A
图6.1 目标距离的测量
6.1.1 基本原理
6.1 脉 冲 法 测 距
门限
Σ
本振
匹配
包络
微分
过零点
滤波器
检波
(d / dt)
检测
t
t
图6.3 回波脉冲中心估计
6.1.2 影响测距精度的因素
雷达在测量目标距离时, 不可避免地会产生误差, 它从数量 上说明了测距精度, 是雷达站的主要参数之一。
由测距公式可以看出影响测量精度的因素。对式(6.1.1)求
全微分, 得到
dR
由图6.4可看出, 虽然目标的真实距离是R0, 但因电波传播不 是直线而是弯曲弧线, 故所测得的回波延迟时间tR=2R/c,这就产 生一个测距误差(同时还有测仰角的误差Δβ):
R R R0
(6.1.4)
ΔR的大小和大气层对电波的折射率有直接关系。如果知道 了折射率和高度的关系, 就可以计算出不同高度和距离的目标 由于大气折射所产生的距离误差, 从而给测量值以必要的修正。 当目标距离越远、高度越高时, 由折射所引起的测距误差ΔR也 越大。例如在一般大气条件下, 当目标距离为100 km, 仰角为 0.1rad时, 距离误差为16 m的量级。
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2019/7/23
哈尔滨工业大学电子工程系
4
雷达测距的物理基础
电磁波恒光速传播 电磁波直线传播(直视距情形)
在均匀大气中电磁波等速直线传播。
沿海面绕射传播(超视距情形)
特殊条件下电磁波沿海面、大气波导曲线传播。
2019/7/23
哈尔滨工业大学电子工程系
5
地球大气层
地球表面的大气层分布是不均匀的。
对双基地雷达，计算RT+RR有两种方法： 直接法：
间接法：
单基地：R=cT/2
2019/7/23
哈尔滨工业大学电子工程系
3
对双基地雷达，具体计算RT或RR需要目标角度信息，如利用 目标的接收视线角，则计算公式为：
还有其他多种目标定位方法，具体可参考： M.I. Skolnik, Radar Handbook: Ch25 Bistatic Radar, 2nd edition, McGraw-Hill, 1990
Antiship Missiles
Detection and
Fighter and Small Boat
Tracking at 37Km Detection and Tracking
at 74Km
Ship Detection and Tracking at 200Km
2019/7/23
哈尔滨工业大学电子工程系
高频天波超视距雷达利用电离层对短波的反射效应，其探测距离可达 1000至4000km。 高频天发地收超视距雷达High Frequency Hybrid Sky-Surface Wave OTH Radar
基于天波发射地波接收的新体制雷达，将目前采用的高频天波超视距 雷达和高频地波超视距雷达的传播模式相结合，可发挥各自的优势。基于 天波发射的高频电磁波信号，是利用电离层对高频电磁波的折射，实现远 距离的传播。由于电离层对电磁波的衰减较小，这种传播方式可实现信号 的远距离传播，通常情况下可达2000km-4000km，并且覆盖区域非常大。
2019/7/23
哈尔滨工业大学电子工程系
12
美国Raytheon公司高频地波雷达 SWR-503的接收天线阵
澳大利亚Jindaleee 高频天波雷达接收 天线阵
2019/7/23
哈尔滨工业大学电子工程系
13
现代级：136-139 中华现代：168-169 中华神盾：170-171
2019/7/23
哈尔滨工业大学电子工程系
俄制MINERAL-ME 目标指示/射控雷达 (Bandstand音乐台) ——利用大气波导
14
雷达测距的实现方法
物理解释：
一般地说单载频的连续波雷达没有测距能力，这与其发射信号带宽 太窄有关。若必须测量距离，则需要在连续波发射信号上加上某些定时 标志以识别发射的时间和回波时间。标志越尖锐、鲜明，则传输时间的 测量越准确。由傅立叶变换知：定时标志越尖锐，则发射信号的频谱越 宽。因此为了测量传输时间或距离，则必须扩展单载频连续波的频谱。
1、大气密度、温度、湿度等参数随时间、 地点而变化，导致大气传播介质的导磁 系数和介电常数发生相应改变，引起电 波传播速度c变化。
昼夜间大气中温度、气压及湿度的起伏 变化所引起的传播速度变化为：
c c 105
丁鹭飞，雷达原理，西电出版社，1995
2019/7/23
哈尔滨工业大学电子工程系
6
2、大气介质分布的不均匀将造成电磁波非直线传播(大气折射)。 折射系数n=c/vp 折射率N=(n-1)x10
h↑—n↓—vp↑ dn/dh<0
分层大气(层内均 匀，越高越稀薄)
射线通过向分层大气时的途径
[美]杰里L. 伊伏斯等编，现代雷达原理，电子工业出版社，1991.3
2019/7/23
哈尔滨工业大学电子工程系
7
折射效应对目标位置的影响
电磁波在非均匀大气层中传播时出现的大气折射，将有两方面影响： 1)、改变雷达测量距离，产生测距误差。 2)、引起俯仰角测量误差。 折射的影响可采用等效地球半径法近似说明。《现代雷达原理》P60
9
地基/舰载雷达实现超视距探测的主要手段有： 高频地波超视距雷达High Frequency Surface Wave OTH Radar
高频地波超视距雷达正是利用高频(3~30MHz)垂直极化电磁波沿海面 绕射的特性探测超视距的海面舰船和低空飞机，沿海面绕射300~400km。 高频天波雷达High Frequency Skywave OTH Radar
2019/7/23
哈尔滨工业大学电子工程系
8
电磁波沿海面的绕射传播
高频地波超视距雷达正是利用高频垂直极化电磁波沿海面绕射的特 性探测超视距的海面舰船和低空飞机。
TBMs Out to 700Km
Line-of-Sight Propagation
Horizon Surface wave Propagation
2019/7/23
哈尔滨工业大学电子工程系
10
2019/7/23
哈尔滨工业大学电子工程系
11
微波超视距雷达 利用海上大气波导(大气超折射和对流层非均匀散射)传播效应是此系
统在微波段实现超视距探测的基础，分别对应主动、被动工作方式。
dn/dh比正常值更负时， 电波更加向地面弯曲。
详细分析：见《电磁波传播特性》章节。
实现方法：
调幅——脉冲法测距 调频——频率法测距 调相——相位法测距
2019/7/23
哈尔滨工业大学电子工程系
15
D.K. Barton et al, Radar Technology Encyclopedia, Artech House, Inc., 1998
2019/7/23
哈尔滨工业大学电子工程系
雷达测距原理
测量电磁波往返雷达与目标之间的时间。
对单基地雷达，设光速为c，电磁波往返雷达与目标的时间 为TR，则目标相对雷达的距离R为：
R cTR 2
据上述公式可得1微秒(μs)对应150米(m)，式中数字2表示收 发双程。
2019/7/23
哈尔滨工业大学电子工程系
2
目标
RT 发射天线Tx
RR 接收天线Rx
16
脉冲法测距的优缺点
2019/7/23
哈尔滨工业大学电子工程系
17
脉冲雷达
常规脉冲雷达是幅度调制的一个例子，其发射波形是单载频的矩形脉冲 ，按一定的(单重复周期)或交错的重复周期(参差重复周期)工作，发射一 个短脉冲相当于对电磁波打上标记以测往返时间。