雷达原理与系统教学省公开课一等奖全国示范课微课金奖课件

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四、雷达作用原理由雷达发射机产生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输，如目标恰好位于定向天线波束内，则它将要截取一部分电磁波。目标将被截取电磁波向各方向散射，其中部分散射能量朝向雷达接收方向。雷达天线搜集到这部分散射电磁波后，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。第1页常规雷达工作流程第2页多普勒雷达工作流程第3页§1.2雷达目标位置测量

电磁波速度（v）=光速（c）.目标物位置：方位角、水平距离、高度电磁波在传输过程中碰到目标产生二次散射，是雷达发觉目标物理基础。电磁波在均匀介质中匀速直线传输，是雷达测定目标距离物理基础。雷达定向发射和接收电磁波，是雷达测定目标角位置物理基础。目标回波多普勒效应，是雷达测定目标速度物理基础。第4页一、测距原理测距物理基础：目标反射;等速直线传输.用脉冲测距法：测是水平距离R.2R=C·△t△t——电波在RD与目标间往返传输时间;C=3×108m/s.式中:R=C/2·△tR

雷达天线目标第5页距离单位：国内惯用:“Km（千米）或“m”国外常采取:“mile（英里）”“ft英尺”、“nmile（海里）”或“yd”（码）换算关系：1000yd=3000ft=0.914km≈0.568mile1nmile=1.853km第6页二、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夹角。即斜距R在水平面上投影OB与正北（真北）之间夹角。RD——测方位物理基础直线传输（微波）天线定向收、发第7页RD天线是一个定向天线。所以天线方向一直要对准目标物。这就需要显示器上扫描线必须与天线旋转同时，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——雷达标定——找到二者起始位置参考点——真北方向。角度采取度或密位表示,其关系为：360度=6000密位1度=16.7密位国外惯用角度单位为弧度，度及毫弧度关系为：1弧度=57度=1000毫弧度1毫弧度=0.057度第8页注意：关于真北概念及三北方向*我国通用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：经过地球表面某点真子午线切线方向，称为该点真子午线方向，即真北方向。它是经过天文测量或用陀螺经纬仪测定。第9页2．磁子午线方向：经过地球表面某点磁子午线切线方向称为该点磁子午线方向，即磁北方向。它是用罗盘仪测定，磁针在地球磁场作用下自由静止时所指方向即为磁子午线方向。第10页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投影为坐标纵轴方向，即轴北方向。若采取假定坐标系则坐标纵轴方向为标准方向。在同一投影带内，各点坐标纵轴线方向是彼此平行。第11页三北之间关系*1 2 –γ

+δ

α

A

β

三种方位角之间关系

第12页过1点真北方向与磁北方向之间夹角称为磁偏角，用δ表示。过1点真北方向与坐标纵轴北方向之间夹角称为子午线收敛角，用γ表示。δ和γ符号要求相同：当磁北方向或坐标纵轴北方向在真北方向东侧时，δ和γ符号为“＋”；当磁北方向或坐标纵轴北方向在真北方向西侧时，δ和γ符号为“－”。同一直线三种方位角之间关系为：A=β+δA=α+λα=β+δ+λ1 2 –γ

+δ

α

A

β

三种方位角之间关系

第13页真北是经过地面或图面上某点指向北地极方向，即经线（亦称子午线）所指北，磁北则是经过地面或地图上某点指向北磁极方向，因为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夹角。这个夹角叫做磁偏角。因为各种原因影响，各个地域磁偏角大小常有不一样。在一个地方用罗盘确定方向时，必须依据当地磁偏角给予订正。第14页全国各城市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‘第15页三、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频率偏移)，此时，目标相对于RD径向速度为：式中VR——目标与雷达相对（径向）速度（m/s）λ——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/hv地平线D0

第16页两个概念：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，接收到回波信号载波频率相对于原来发射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）在观察着视线方向速度。第17页NzRH地平线h修正Dβ

弯曲地平线0P

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β——仰角测R、α、β可定目标空间位置考虑到地平线上弯曲，H应予修正。hA-天线高度；ρ——地球曲率半径；R2/(2ρ)——h修正=R2/17000H=hA+

R