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航海雷达
发布时间:2014年 02月 19日

  装在船上用于飞行避让、船舶定位、狭水道引航的雷达,亦称船用雷达航海雷达在能见度不良时为航海人员提供了必需的观察手段它的出现是航海技术发展的重大里程碑。

  发展简况:

       1904德国工程师胡尔斯迈耶制成能发射和接收电磁波以探测船舶的装置,但因作用距离不到1英里,未引起重视。1935年法国班轮诺曼底号最先安装航海雷达,其天线不能旋转,用以探测前方冰山。30年代末,英国和美国制成船用米波对空搜索雷达第二次世界大战期间,研制了厘米波对海雷达。1940英国人兰德尔和布特制成空腔磁控管,解决了微波源问题。1941年美国首先制成带有平面位置显示器的脉冲微波海面搜索雷达这种雷达在第二次世界大战的反潜艇作战中发挥了重大作用,战后用作商船航海雷达,以保证航海安全。60年代末到70年代初出现了自动雷达标绘仪,进一步发挥了雷达在避碰上的作用,得到广泛应用1972年国际海上避碰规则》规定了正确使用雷达和进行标绘的要求1974年国际海上人命安全公约1981年修正案》规定了不同吨位船舶安装雷达和自动雷达标绘仪的台数和日期国际海事组织也先后通过航海雷达和自动雷达标绘仪的性能标准。

  结构通常由天线、发射机、接收机、显示器和电源5部分组成

    ①天线:早期用抛物面反射天线,现已为波导隙缝天线取代.天线辐射以水平线性极化为主;为提高雷达在雨雪中的探测能力,有的天线装有圆极化装置发射和接收一般合用一个天线,由双工器(收发开关)转换.天线由马达驱动,作360°连续环扫为保证方位测量精度和方位分辨力,天线波束水平宽度要窄,很多3厘米航海雷达在以内为防止船舶摇摆时丢失目标,波束垂直宽度较宽,约为25°。

    ②发射机:采用脉冲体制.脉冲宽度约为0.052微秒.近距离档用较短脉冲,以提高距离分辨力;远距离档用较长脉冲,以增大作用距离.工作波段以X波段(93209500兆赫)和S波段(30003246兆赫)为主,这两种波段的雷达通常分别称为3厘米雷达和10厘米雷达.在天线尺寸相同的情况下,前者有较高的方位分辨力,有利于近距离探测;后者受雨雪杂波和海浪杂波的干扰较小,电磁波经过雨区的衰减也小,如果发射功率相同,远距离灵敏度较高,有利于远距离探测雷达同时安装这两种波段,可取长补短

    ③接收机:采用直接混频超外差式,设有海浪干扰抑制电路和雨雪干扰抑制电路为防止相同波段的雷达干扰,有的雷达设有抗同频异步干扰电路发射机和接收机组装在同一机柜内,合称收发机

    ④显示器:采用距离方位极坐标的平面位置显示,扫描线和天线同步旋转,有若干档距离量程可供选用测距可用活动距标或固定距标;测方位可用电子方位线或机械方位圈。70年代出现的高亮度显示器,可不用遮光罩,白天在驾驶台正常光线下供数人同时观察有的采用彩色显示器,用不同颜色表示不同内容,使屏幕画面更醒目。

   ⑤电源早期用变流机,现已普遍采用逆变器,也有直接用船电的航海雷达和其他电子设备一样也经历了电子管、晶体管和集成电路三个元件阶段目前的固态航海雷达,除发射机的磁控管和显示器的阴极射线管外,全部采用固态元件,提高了整机工作的稳定性和可靠性作为船用电子设备,为适应海上工作条件,在结构、电路和工艺上须考虑振动、摇摆、冲击、电源、电压和频率波动、温度、湿度、盐污、霉菌等各种因素的影响,舱外露天部分(如天线)还要考虑水密性和抗风强度。

  性能主要包括作用距离和分辨力。

  分辨力有距离分辨力和方位分辨力雷达的距离分辨力优于方位分辨力

    ①距离分辨力:主要取决于脉冲宽度.当同方位两物标的间距小于或等于时(τ为脉冲宽度),两物标回波就连在一起,无法分辨.距离分辨力还与回波光点的直径有关,所以实际距离分辨力为(0.80.9)cτ,如脉冲宽度为0.01微秒,距离分辨力约为25.②方位分辨力:主要取决于波束水平宽度.当同距离两物标的方位差小于波束水平宽度时,两回波就连在一起所以方位分辨力等于波束水平宽度和光点直径之和,其实际间隔则视距离远近而定如波束水平宽度为8海里处两物标要相隔260左右,回波才能分开。

  应用航海雷达用于测定船位、引航和避让。

  定位雷达测距比测向精度高按照定位精度顺序,雷达定位方法为:距离定位、孤立目标的距离方位定位和方位定位如用雷达测距和目测方位结合,定位精度更高雷达测量距离和方位的准确性受多种因素影响.按照国际海事组织1981年提出的性能标准,要求测距误差不超过所用量程的1.5%或70,取其大者物标在显示屏边沿的测方位误差应在±1°以内。

  由于雷达本身性能和物标反射特性的影响,雷达图象具有以下特点,需要正确辩认

    ①失真,由于波束水平宽度和光点直径的影响,物标回波往往比实物为大;观测物标回波边沿的方位时,需修正半个波束水平宽度由于雷达地平以远和受遮挡的地物无回波,所得岸线图形往往与海图上形状不完全一致

    ②有干扰,包括雨雪杂波、海浪杂波、同频杂波等的干扰,轻者影响观察,重者掩没物标回波

    ③可能出现假回波,包括旁辨回波、间接回波、多次反射等。

   ④其他如由于船上烟囱、桅杆的遮挡,荧光屏上形成扇形阴影,超折射时出现第二行程回波等。

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