要點(diǎn)概述:要求750kW及以上船舶電子電氣員掌握雷達(dá)系統(tǒng)基本配置、組成及其基本工作原理,了解雷達(dá)主要技術(shù)指標(biāo),了解雷達(dá)圖像特點(diǎn)和顯示方式及其特點(diǎn),熟悉雷達(dá)基本控鈕/菜單操作方法,了解雷達(dá)安裝步驟,掌握誤差校正方法、維護(hù)與保養(yǎng)知識(shí),了解雷達(dá)接口特性。

本節(jié)要點(diǎn)

一、雷達(dá)目標(biāo)探測(cè)與顯示方式

二、雷達(dá)系統(tǒng)配置與工作原理

三、雷達(dá)操作

四、雷達(dá)安裝驗(yàn)收、故障維護(hù)及接口特性一、雷達(dá)目標(biāo)探測(cè)與顯示方式——雷達(dá)測(cè)量目標(biāo)距離與方位1.雷達(dá)測(cè)距原理如果雷達(dá)發(fā)射脈沖往返于雷達(dá)天線與目標(biāo)之間的時(shí)間為Δt,電磁波在空間傳播的速度為c(約3×108m/s),則目標(biāo)的距離：

R=c·Δt/2

2.雷達(dá)測(cè)方位原理雷達(dá)天線是定向圓周掃描天線,在水平面內(nèi),天線輻射寬度只有1°~2°,雷達(dá)只能向一個(gè)方向發(fā)射,同時(shí)只能在這個(gè)方向上接收回波。雷達(dá)天線在空中以船首為方位參考基準(zhǔn),環(huán)360°勻速轉(zhuǎn)動(dòng),典型轉(zhuǎn)速大約為20r/min。天線所探測(cè)目標(biāo)的相對(duì)方位就能夠準(zhǔn)確地顯示在屏幕上,借助于電子方位線,就可以測(cè)量出目標(biāo)的舷角。雷達(dá)目標(biāo)探測(cè)與顯示方式——雷達(dá)圖像特點(diǎn)雷達(dá)目標(biāo)探測(cè)與顯示方式——雷達(dá)顯示方式顯示方式相對(duì)運(yùn)動(dòng)真運(yùn)動(dòng)首向上北向上航向向上首向上北向上航向向上

現(xiàn)代雷達(dá)顯示二、雷達(dá)系統(tǒng)配置與工作原理——雷達(dá)系統(tǒng)配置船舶主GNSS設(shè)備為系統(tǒng)提供船位和時(shí)間基準(zhǔn)數(shù)據(jù);陀螺羅經(jīng)為系統(tǒng)提供首向數(shù)據(jù);SDME(航速和航程測(cè)量設(shè)備)通常為計(jì)程儀,提供航速數(shù)據(jù);雷達(dá)傳感器提供本船周圍海域的視頻圖像信息,信息處理與顯示系統(tǒng)處理雷達(dá)視頻,跟蹤移動(dòng)目標(biāo),獲取目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)參數(shù);AIS報(bào)告周圍船舶識(shí)別信息和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)以及航標(biāo)數(shù)據(jù);各傳感器提供的所有數(shù)據(jù)在雷達(dá)信息處理系統(tǒng)中共享、融合或關(guān)聯(lián),并通過(guò)顯示終端給出最佳航行信息。雷達(dá)圖像和操作信息提供給VDR保存記錄。

基本雷達(dá)系統(tǒng)的工作原理框圖雷達(dá)系統(tǒng)配置與工作原理——雷達(dá)發(fā)射系統(tǒng)

脈沖體制雷達(dá)發(fā)射系統(tǒng)組成雷達(dá)系統(tǒng)配置與工作原理——使用雷達(dá)操作規(guī)范①人身安全雷達(dá)工作時(shí)有高壓,維護(hù)設(shè)備時(shí),應(yīng)首先斷電,并對(duì)高壓部件放電后再檢修。②設(shè)備安全為延長(zhǎng)磁控管使用壽命,開(kāi)機(jī)時(shí)要充分預(yù)熱3~5min以上。如果雷達(dá)觀測(cè)的間歇期間超過(guò)10min,可以將雷達(dá)放在預(yù)備位置。較長(zhǎng)時(shí)間不使用雷達(dá)時(shí),應(yīng)每?jī)芍荛_(kāi)機(jī)半小時(shí)以上。通常應(yīng)使鐵磁體遠(yuǎn)離管子10cm以上,兩備件之間距離超過(guò)20cm。③備件更換磁控管備件時(shí),應(yīng)先進(jìn)行“老煉”,“老煉”的方法是:將雷達(dá)高壓調(diào)低20%左右(有些雷達(dá)不需要調(diào)低高壓),置雷達(dá)于預(yù)備狀態(tài)半小時(shí)以上,再發(fā)射10min以上。雷達(dá)系統(tǒng)配置與工作原理——發(fā)射系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)--工作波段

雷達(dá)的工作波段由磁控管振蕩器產(chǎn)生的微波振蕩的頻率決定。雷達(dá)有3cm和10cm兩個(gè)工作波段

國(guó)際法規(guī)對(duì)裝船雷達(dá)有非常具體的規(guī)定。根據(jù)SOLAS公約,航行在國(guó)際水域且介于300~3000總噸的貨運(yùn)船舶,必須至少安裝一部3cm波段雷達(dá),而大于3000總噸的船舶,必須安裝兩部雷達(dá),其中至少一部是3cm波段。--脈沖寬度一部雷達(dá)的脈沖寬度通常有多個(gè),范圍一般為0.04~1.2μs。--脈沖重復(fù)頻率其倒數(shù)為脈沖重復(fù)周期T。雷達(dá)脈沖重復(fù)頻率一般為400~4000Hz。--發(fā)射功率采用脈沖體制的雷達(dá)發(fā)射峰值功率一般為4~30kW。雷達(dá)系統(tǒng)配置與工作原理——雷達(dá)天線及微波傳輸系統(tǒng)1.微波傳輸系統(tǒng)2.雷達(dá)天線3.方位編碼器4.驅(qū)動(dòng)馬達(dá)與動(dòng)力傳動(dòng)裝置5.天線主要技術(shù)指標(biāo)(1)方向特性(2)波束寬度(3)增益雷達(dá)系統(tǒng)配置與工作原理——雷達(dá)接收系統(tǒng)

雷達(dá)接收系統(tǒng)主要由微波集成放大與變頻器(MIC)、中頻放大器、檢波器、視頻放大器和改善接收效果的輔助控制電路,如增益控制、海浪雜波抑制電路、通頻帶轉(zhuǎn)換電路等組成。雷達(dá)接收系統(tǒng)---主要技術(shù)指標(biāo)

中頻頻率

根據(jù)設(shè)備的廠家型號(hào)不同,雷達(dá)中頻普遍采用30MHz、60MHz或45MHz。

靈敏度與放大倍數(shù)

靈敏度表征了接收系統(tǒng)接收弱信號(hào)的能力,通常由最小可辨信號(hào)功率Prmin表示。Prmin是一個(gè)與檢測(cè)概率和虛警概率有關(guān)的量,是接收機(jī)輸入端可檢測(cè)的最小信號(hào)功率。Prmin一般可達(dá)10-14~10-12W,因此要求中頻放大器的放大倍數(shù)應(yīng)達(dá)到120~160dB。信息技術(shù)與通信導(dǎo)航系統(tǒng)430。

通頻帶

通頻帶表示中頻放大器能夠不失真地放大回波信號(hào)的頻率響應(yīng)范圍。通頻帶越寬,信號(hào)放大時(shí)失真越小,雷達(dá)的觀測(cè)精度就越高,但雷達(dá)保持較高的放大倍數(shù)和靈敏度就越困難。反之,則有利于雷達(dá)觀測(cè)遠(yuǎn)距離弱小目標(biāo),但雷達(dá)的測(cè)量精度將下降。

抗干擾能力

雷達(dá)回波包含有海浪、雨、雪和同頻干擾。按照性能標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,雷達(dá)應(yīng)能夠抑制各種干擾雜波,提高信雜比。雷達(dá)系統(tǒng)配置與工作原理——雷達(dá)信息處理與顯示系統(tǒng)

圖4-6-19所示為現(xiàn)代雷達(dá)信息處理與顯示系統(tǒng)的基本組成框圖,包括輸入/輸出(I/O)接口及視頻處理器、信息處理器、主控制器和綜合顯示與操作控制終端,基本雷達(dá)、THD、SDME、EPFS、AIS、ECDIS等各種傳感器是該系統(tǒng)的信息源。三、雷達(dá)操作--雷達(dá)基本控件雷達(dá)按鈕可分為六大類1.電源控鈕

(1)總電源閘刀

(2)電源開(kāi)關(guān)

(3)發(fā)射開(kāi)關(guān)

(4)天線安全開(kāi)關(guān)2.圖像質(zhì)量控鈕

亮度、增益、調(diào)諧3.雜波抑制控鈕4.輔助控鈕5.觀測(cè)控鈕6.顯示方式控鈕雷達(dá)操作--雷達(dá)基本操作方法1.開(kāi)機(jī)前準(zhǔn)備工作首先要確定天線上是否有人員或障礙物，還應(yīng)檢查操作面板上重要控鈕的位置

是否合適。2.開(kāi)機(jī)步驟

(1)將雷達(dá)電源置于“預(yù)備”位置,等待3~5min。

(2)待雷達(dá)進(jìn)入“預(yù)備好”狀態(tài),將發(fā)射開(kāi)關(guān)置于“發(fā)射”位置。

(3)調(diào)整亮度,應(yīng)使屏幕亮度與環(huán)境適應(yīng),適于觀測(cè)。

(4)調(diào)整增益,使噪聲斑點(diǎn)剛剛看得見(jiàn)。

(5)調(diào)整調(diào)諧,在調(diào)諧指示達(dá)到最大時(shí),再微調(diào)調(diào)諧確認(rèn)回波飽滿、清晰;然后置調(diào)

諧于自動(dòng)調(diào)諧,并確認(rèn)回波質(zhì)量不低于手動(dòng)調(diào)諧的最佳效果,否則采用手動(dòng)調(diào)諧。

(6)需要時(shí),使用各種抗干擾電路和雷達(dá)圖像質(zhì)量輔助控制裝置。3.關(guān)機(jī)步驟

(1)將所有抗雜波控鈕置于關(guān)閉狀態(tài);

(2)將雷達(dá)電源關(guān)閉。四、雷達(dá)安裝驗(yàn)收、故障維護(hù)及接口特性(一)雷達(dá)安裝1.安裝前勘驗(yàn)與準(zhǔn)備2.天線安裝

應(yīng)考慮周圍建筑物的反射干擾和其他發(fā)射機(jī)的電磁干擾、建筑物遮擋、陰影扇形與探測(cè)距離、設(shè)備吊裝的方便等因素。3.收發(fā)機(jī)安裝4.顯示器安裝5.接線6.啟用初始化與安裝報(bào)告(二)雷達(dá)驗(yàn)收

新雷達(dá)驗(yàn)收：雷達(dá)安裝后應(yīng)進(jìn)行驗(yàn)收工作,并記載在雷達(dá)日志中，進(jìn)行外觀檢查和通電驗(yàn)收

雷達(dá)維修驗(yàn)收：每次驗(yàn)收均應(yīng)確認(rèn)雷達(dá)對(duì)各控鈕操作反應(yīng)正確,雷達(dá)回波清晰、圖像穩(wěn)定。雷達(dá)維修應(yīng)記錄在雷達(dá)日志中,通常應(yīng)記錄故障現(xiàn)象、報(bào)修時(shí)間、修理安排、修理后的雷達(dá)狀態(tài)等。(三)雷達(dá)系統(tǒng)故障排查思路及誤差概述

排查雷達(dá)系統(tǒng)故障時(shí),可以以雷達(dá)系統(tǒng)的物理連接為思路,亦可以雷達(dá)系統(tǒng)的傳感器信息為線索,溯本求源,排查故障。另外雷達(dá)系統(tǒng)輸出數(shù)據(jù)誤差也會(huì)在一定程度上妨礙雷達(dá)功能的正常發(fā)揮,威脅航行安全。

雷達(dá)傳感器故障對(duì)雷達(dá)系統(tǒng)的工作影響最大,將會(huì)影響所有目標(biāo)數(shù)據(jù)和雷達(dá)功能。首向信息來(lái)自陀螺羅經(jīng)或THD,其故障可能導(dǎo)致首向傳輸中斷或首向誤差增大等問(wèn)題。航速信息缺失將導(dǎo)致真運(yùn)動(dòng)功能失效,AIS報(bào)告信息和ECDIS等功能也無(wú)法工作,目標(biāo)跟蹤功能也受到限制,即使采用人工輸入本船航速,雷達(dá)提供的航行安全數(shù)據(jù)也不可靠。

雷達(dá)系統(tǒng)故障排查舉例以SPERRYVISIONMASTERFT雷達(dá)為例，雷達(dá)報(bào)警等級(jí)按緊迫程度依次分為0-Emergen_x0002_cy、1-Distress、2-Primary和3-Secondary等四個(gè)等級(jí)。

續(xù)表

一般情況下,設(shè)備制造商會(huì)在設(shè)備使用手冊(cè)中列出雷達(dá)可能出現(xiàn)的故障現(xiàn)象及其解決方案,包括故障排查流程。表4-6-4歸納了SPERRYVISIONMASTERFT雷達(dá)的幾類故障現(xiàn)象及可能存在的問(wèn)題。

續(xù)表(四)雷達(dá)維護(hù)保養(yǎng)1.定期維護(hù)保養(yǎng)----天線與微波傳輸系統(tǒng)維護(hù)保養(yǎng)----發(fā)射機(jī)維護(hù)保養(yǎng)----顯示器維護(hù)保養(yǎng)----電源維護(hù)保養(yǎng)2.不定期維護(hù)保養(yǎng)(五)雷達(dá)誤差校正

距離誤差----定時(shí)誤差----統(tǒng)一公共基準(zhǔn)點(diǎn)誤差

方位誤差----首線誤差----羅經(jīng)復(fù)示器指示誤差----統(tǒng)一公共基準(zhǔn)點(diǎn)誤差(六)雷達(dá)接口1.通信協(xié)議

雷達(dá)的首向、速度、報(bào)警和導(dǎo)航等多類信號(hào)應(yīng)滿足IEC61162-1

和

IEC61162-2協(xié)議。雷達(dá)數(shù)據(jù)通信格式如圖所示。

NMEA0183已成為GPS導(dǎo)航儀所傳輸信號(hào)格式的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。雷達(dá)系統(tǒng)中基于NMEA0183的信息源類型如表所示。2.雷達(dá)系統(tǒng)接口(1)輸入接口數(shù)字接口、模擬接口(2)輸出接口a.陀螺羅經(jīng)接口b.計(jì)程儀接口

思考題1.簡(jiǎn)述航海雷達(dá)測(cè)量目標(biāo)距離和方位的基本原理。2.簡(jiǎn)述航海雷達(dá)的