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雷达原理与系统教学课件下载 样章 ppt四 雷达的作用原理 由雷达发射机产生的电磁波经收发开关后传输给天线 由天线将此电磁波定向辐射于大气中 电磁波在大气中以近光速传播 如目标恰好位于定向天线的波束内 则它将要截取一部分电磁波 目标将被截取的电磁波向各方向散射 其中部分散射的能量朝向雷达接受方向 雷达天线搜集到这部分散射的电磁波后 经传输线和收发开关反馈给接收机 接收机将这微弱信号放大并经信号处理后即可获取所需信息 并将结果送至终端显示 常规雷达工作流程 多普勒雷达工作流程 1 2雷达目标位置的测量 电磁波的速度 v 光速 c 目标物的位置 方位角 水平距离 高度 电磁波在传播过程中遇到目标产生二次散射 是雷达发现目标的物理基础 电磁波在均匀介质中的匀速直线传播 是雷达测定目标距离的物理基础 雷达定向发射和接收电磁波 是雷达测定目标角位置的物理基础 目标回波的多普勒效应 是雷达测定目标速度的物理基础 一 测距原理 测距物理基础 目标反射 等速直线传播 用脉冲测距法 测的是水平距离R 2R C t t 电波在RD与目标间往返传播时间 C 3 108m s 式中 R C 2 t 距离的单位 国内常用 Km 千米 或 m 国外常采用 mile 英里 ft英尺 nmile 海里 或 yd 码 换算关系 1000yd 3000ft 0 914km 0 568mile1nmile 1 853km 二 测方位原理 目标方位角 指真北与雷达和目标联线在水平面上投影的夹角 即斜距R在水平面上的投影OB与正北 真北 之间的夹角 RD 测方位物理基础 直线传播 微波 天线定向收 发 RD天线是一种定向天线 所以天线的方向始终要对准目标物 这就需要显示器上的扫描线必须与天线旋转同步 即扫描线方向 天线方向 扫描线方位 回波方位 要实现这个目标 雷达的标定 找到二者的起始位置的参考点 真北方向 角度采用度或密位表示 其关系为 360度 6000密位1度 16 7密位 国外常用角度单位为弧度 度及毫弧度关系为 1弧度 57度 1000毫弧度1毫弧度 0 057度 注意 关于真北的概念及三北方向 我国通用的标准方向有真子午线方向 磁子午线方向和坐标纵轴方向 简称为真北方向 磁北方向和轴北方向 即三北方向 1 真子午线方向 通过地球表面某点的真子午线的切线方向 称为该点的真子午线方向 即真北方向 它是通过天文测量或用陀螺经纬仪测定的 2 磁子午线方向 通过地球表面某点的磁子午线的切线方向称为该点的磁子午线方向 即磁北方向 它是用罗盘仪测定的 磁针在地球磁场的作用下自由静止时所指的方向即为磁子午线方向 3 坐标纵轴方向 在高斯平面直角坐标系中 其每一投影带中央子午线的投影为坐标纵轴方向 即轴北方向 若采用假定坐标系则坐标纵轴方向为标准方向 在同一投影带内 各点的坐标纵轴线方向是彼此平行的 三北之间的关系 过1点的真北方向与磁北方向之间的夹角称为磁偏角 用 表示 过1点的真北方向与坐标纵轴北方向之间的夹角称为子午线收敛角 用 表示 和 的符号规定相同 当磁北方向或坐标纵轴北方向在真北方向东侧时 和 的符号为 当磁北方向或坐标纵轴北方向在真北方向西侧时 和 的符号为 同一直线的三种方位角之间的关系为 A A 真北是通过地面或图面上某点指向北地极的方向 即经线 亦称子午线 所指的北 磁北则是通过地面或地图上某点指向北磁极的方向 由于磁极与地极并不完全一致 所以磁北方向与真北方向常有一定的夹角 这个夹角叫做磁偏角 由于多种因素的影响 各个地区磁偏角的大小常有不同 在一个地方用罗盘确定方向时 必须根据当地的磁偏角予以订正 全国各城市的磁偏角 地名磁偏角地名磁偏角地名磁偏角地名磁偏角漠河11 00 齐齐哈尔9 54 哈尔滨9 39 长春8 53 满洲里8 40 沈阳7 44 旅大6 35 北京5 50 天津5 30 济南5 01 呼和浩特4 36 徐州4 27 上海4 26 太原4 11 包头4 03 南京4 00 合肥3 52 郑州3 50 杭州3 50 许昌3 40 九江3 03 武汉2 54 南昌2 48 银川2 35 台北2 32 西安2 29 长沙2 14 赣州2 01 衡阳1 56 厦门1 50 兰州1 44 重庆1 34 贵阳1 17 遵义1 26 西宁1 22 桂林1 22 成都1 16 广州1 09 柳州1 08 昆明1 00 南宁0 50 湛江0 44 海口0 29 拉萨0 21 珠穆朗玛0 19 西沙群岛0 10 曾母暗沙0 24 东 南沙群岛0 35 东 乌鲁木齐2 44 东 东沙群岛1 05 三 测速原理 当目标相对于RD运动后 出现 fD 回波相对于发射ft的频率偏移 此时 目标相对于RD的径向速度为 式中 VR 目标与雷达的相对 径向 速度 m s RD工作波长 m fd 双程多普勒频率 Hz 在海上 速度单位俗称为 节 1Kn 即1nmile h 两个概念 多普勒频移与径向速度 1 多普勒频移 当目标物与雷达之间存在相对运动时 接收到回波信号的载波频率相对于原来的发射的载波频率产生一个频率偏移 这个频率偏移在物理学上称之为多普勒频移2 径向速度 物体 目标 在观察着视线方向的速度 四 目标高度测量 例 飞机着陆 Nz 正北 P 目标 R 斜距 D 水平距 H 高度 方位角 仰角 测R 可定目标空间位置 考虑到地平线上弯曲的 H应予修正 hA 天线高度 地球曲率半径 R2 2 h修正 R2 17000 H hA Rsin R2 17000米 地球曲率补偿高度 地曲补偿 一 框图如下图 1 3脉冲雷达的基本组成 天线伺服系统 定时器 调制器 发射机产生的雷达信号 通常是重复的窄脉冲串 天线 辐射到空间 收发开关雷达工作时实现收发共用一个天线 目标截获并反射一部分雷达信号 雷达天线收集回波信号 接收机加以放大 如果接收机输出的信号幅度足够大 就说明目标已被检测 雷达通常测定目标的方位和距离 但回波信号也包含目标特性信息 显示器显示接收机的输出 操纵员根据显示器的显示判断目标存在与否 或者采用电子设备处理接收机的输出 以便自动判断目标的存在与否 并根据发现目标后的一段时间内的检测建立目标的航迹 使用自动检测和跟踪 ADT 设备时 通常向操纵员提供处理后的目标航迹 而不是原始雷达检测信号 在某些应用中 处理后的雷达输出信号可直接用于控制一个系统 如制导导弹 而无需操纵员的干预