船用雷达测距及其影响因素

子模块一　船用雷达测距及其影响因素

学习目标：掌握雷达最大探测距离、最大作用距离和最小作用距离及其影响因素；

　　　　　掌握距离分辨力和测距精度及其影响因素。

重点难点：雷达最大探测距离、最大作用距离和最小作用距离及其影响因素。

一、最大探测距离及其影响因素

我们把地球可近似看成一个圆球体。在考虑地球曲率、天线高度、物标高度及雷达电波传播空间大气折射影响时的雷达可能观测的最大距离，称为船用雷达的“最大探测距离”，又称“极限探测距离”，以符号R_max表示。

由于雷达波比光受大气折射影响大而沿地表弯曲大，所以雷达波能观测的地平距离比几何地平和视地平距离远，如图2-1所示，在标准大气折射条件下的雷达地平距离D_R可用下式表示：

图2-1　雷达地平

式中，H——雷达天线的高度（m）。

标准大气折射条件是指：

（1）在海平面上大气压力为1 013hPa，高度每升高305m，即降低36hPa。

（2）在海平面上的温度为15℃，高度每升高305m，即降低2℃。

（3）相对湿度为60%（不随高度变化）。

在标准大气情况下，大气折射指数在海平面上的值为1.000 325，并随高度作均匀变化，高度每升高305m则减小0.000 013。

如果考虑到物标高度，在标准大气条件下，则船用雷达的最大探测距离R_max（如图2-2所示）应为：

图2-2　雷达的最大探测距离

式中：H₁——雷达天线（高出水面）的高度（m）；

　　　H₂——物标（高出水面）的高度（m）。

上式计算出来的距离是理论值，实际上能否在雷达上看到物标，还和雷达技术参数、物标反射能力及传播条件等多种因素有关。具体关系待后介绍。

此外，在实际使用中，遇到的环境条件不可能都符合标准大气条件，从而使得雷达波在传播过程中发生异常折射情况。异常折射的情况主要有以下3种。

1. 次折射（又称欠折射或负折射）

当气温随高度升高而降低的速率比正常大气情况下变快，或相对湿度随高度升高而增大时（即大气折射指数随高度升高而减小的速度变慢，甚至折射指数反而随高度升高而增大时），会发生次折射现象，如图2-3所示。此时，大气的异常折射会使雷达波束向上弯曲。这样随着距离的增加，波束离地面越高，使得本来在正常折射时应探测得到的物标此时探测不到了。这种情况可使小船等物标的探测距离减小30%～40%，有时也会丢失近距离的低物标（如小船、冰块等）。

次折射一般发生在极区及非常寒冷的大陆附近，当大陆上空的冷空气移向温暖的海面上空时，即出现“上冷下热”和“上湿下干”的情况。发生这种现象的另一个条件是当时的天气必须是平静的。

2. 超折射（又称过折射）

与上述发生次折射的情况相反，即当气温随高度升高而降低的速度比正常情况下变慢，或相对湿度随高度升高而减小时，此时大气折射指数随高度升高而减小的速度变得更快，则会发生超折射现象。此时，雷达波束向下弯曲而会传播到更远的地方，如图2-3所示。这样，雷达的探测距离较之正常折射时要远。

图2-3

超折射经常发生在热带及非常炎热的大陆附近，如红海、亚丁湾等海域。在平静的天气里，炎热的大陆上空温暖而干燥的空气团压向冷而潮湿的海面，即出现“上热下冷”和“上干下湿”的情况时，经常会发生这种超折射现象。

3. 大气波导现象

当超折射现象特别严重时，会形成大气波导状传播，即雷达波被大气折射向海面，再由海面反射至大气，再由大气折射向海面，如此往复，犹如在波导中传播一样，故又称之为“表面波导”现象，如图2-4所示。在这种情况下。雷达的探测距离将大大增加，甚至超过100n mile以上，从而在雷达屏上产生二次扫描假回波。这种假回波留待后述。

当在平静的天气里，海面以上一定高度（如300m）上空出现一层温暖的反射层时（即存在逆温层时），那么将会发生另一种大气波导——高悬波导，如图2-5所示。这种现象同样会大大增大雷达探测距离。但高悬波导并非会在所有方向发生，且与雷达工作波长有关，有时S波段雷达上可探测到极远距离目标，而在X波段雷达上却探测不到；反之亦然。这种异常传播现象经常发生的地区有红海、亚丁湾等海域。

图2-4　大气波导状传播（表面波导）

图2-5　大气波导状传播（高悬波导）

二、最大作用距离及其影响因素

上节中式（2-2）计算出的雷达最大探测距离是一个界限值，一般界外物标雷达是探测不到的。但是，界内物标雷达是否能观测得到，还得根据具体雷达的技术参数、物标的反射性能、电波传播条件及外界干扰等多种因素而定。

一台雷达在一定的电波传播条件下，对某一特定的物标，雷达能满足一定发现概率时所能观测的物标最大距离即为该雷达的最大作用距离，用符号r_max表示，它表示雷达探测远距离目标的能力。因为它既与雷达的许多技术参数（技术指标）有关，又与目标的反射性能、电波传播条件及外界干扰等因素有关，所以它并不是一个固定数值。下面具体介绍影响r_max大小的诸因素。

（一）雷达技术参数（技术指标）及物标反射性能对r_max的影响

如果不考虑雷达波在大气中的折射和吸收，也不考虑海面或地面反射及各种干扰，即假定雷达波是在所谓的“自由空间”中传播，则雷达的最大作用距离r_max可用下面雷达方程式确定：

式中：P_t——天线发射的脉冲功率；

　　　G_A——天线增益；

　　　λ——工作波长；

　　　P_rmin——接收机门限功率；

　　　σ₀——物标有效散射面积（又称目标的雷达截面积）。

1. 雷达技术参数的影响

（1）从雷达方程式（2-3）中可知，r_max与P_t的四次方根成正比。因此，增加发射功率，最大作用距离增加并不显著，况且增加发射功率，付出代价大，不可取。

（2）r_max与P_rmin的四次方成反比，减小P_rmin（即提高接收机灵敏度）可增加r_max，但影响也不显著。尽管如此，由于减小P_rmin是在低压小功率的器件电路中进行，付出代价较小，故人们还是不断在这方面作努力。

（3）从雷达方程中还可看出，r_max与G_A和λ的平方根成正比。显然，天线增益和工作波长对最大作用距离影响较大。但从上一模块中已知，天线增益与工作波长和天线口径长度尺寸互有影响。在谈及某一种因素对最大作用距离的影响时，应假定其他各种因素为常量。例如，增大波长会使天线增益降低（假如天线口径尺寸不变）；而要想提高天线增益G_A来增加r_max，又要保持工作波长λ不变，那么就必须增大天线口径尺寸。

除了上述雷达技术参数外，显然雷达作用距离还与天线高度有关，天线过低会使雷达作用距离受到雷达极限探测距离的限制（参见式（2-2））。

2. 物标反射性能的影响

因为雷达是依靠接收物标反射回波来探测目标的，所以物标反射雷达波性能的强弱显然会影响雷达的最大作用距离。通常物标反射雷达波性能的强弱可用目标有效散射面积来表示。目标有效散射面积σ₀的定义是：将物标看成各向同性的等效散射体，它以相对于雷达波方向的截面积σ₀，吸收发射波能量并无损耗地向四周均匀散射，使得在天线处的反射功率通量密度与由该物标实际反射时等同，则σ₀称为该物标有效散射面积。它表示物标对雷达波的散射能力。实际物标的反射性能（即有效散射面积）与物标的几何尺寸大小、形状、表面结构、入射波方向、材料及雷达波工作波长等因素有关。下面分别介绍这些因素对物标反射性能的影响。

（1）物标几何尺寸对反射性能的影响。一般情况下，物标的几何尺寸越大，被雷达波束照射到的面积越大，则回波越强。但对具体物标来讲，其宽度、高度和深度各自对反射性能的影响，并非简单的越大回波越强的关系，还要视具体情况而论。

就宽度而言，若物标宽度比雷达水平波束窄，则回波强度与其宽度成正比；反之，则回波强度与目标总宽度无关。

就物标高度而言，一般物标高度与回波强度成正比。但对高山物标来讲，还要视其坡度、坡面结构及覆盖状况等诸因素而定，并非简单认为山越高回波越强。

就物标深度而言，由于遮蔽效应的影响，雷达只能探测到物标前缘，对被前缘遮挡的外缘，雷达则无法显示，即物标的深度往往雷达不能加以显示。如图2-6所示，该船右侧两个深度不同的物标，但由于目标面对该船雷达一侧的宽度和高度差不多，以致雷达屏上的回波形状看起来差不多。这就是遮蔽效应造成物标深度无法全部显示出来的缘故，故物标深度对回波的强度影响也并非是越深越强。

图2-6　不同的小岛得到相似的回波影像

（2）物标形状、表面结构及入射波方向的影响。物标对雷达波的反射强弱与物标表面形状、表面结构及雷达波的入射角有关，并服从光学反射定律。下面分几种形状的物标来说明。

① 平板形物体。反射表面呈平板状的物标，其回波强度与其表面状况（如光滑程度）和雷达波入射角的大小有关。

对光滑表面的物标（如大建筑物的墙壁、礁石、冰山、沙滩及泥滩的斜面、没有植物覆盖的山坡等可视为光滑平面物标）而言，雷达波的入射角为90°时将全部返回雷达（如图2-7中a物标），回波强度很强。若入射余角不是90°，则反射波将偏离雷达而去（如图2-7中b物标），雷达将收不到该目标的回波。

对表面粗糙的物标（如断裂成很多面的断崖峭壁及冰山的垂直面，覆盖有树林、灌木或鹅卵石的斜丘等可视为粗糙的平面）而言，则不管雷达波入射角如何，仍会有小部分散射波返回雷达（如图2-7中c物标）。

对由三个相互垂直的平面构成的“角反射器”，只要雷达波在某一定角度范围内入射进角内，则反射波将以完全相反的方向反射出来，故其反射性能特别强（如图2-7中d物标）。

② 球形物体。球体反射性能很差，表面光滑者尤其如此。如图2-8所示，只有球面上正对着雷达的一点才将回波反射回雷达，所以回波较弱。只有当球面粗糙时，其散射效果才会使反射波稍强些。这类物标有球形浮标及球形油罐等。

图2-7　平板形物体对雷达波的反射

图2-8　球形物体的反射特性

③ 圆柱形物体。像烟囱、煤气罐、系船浮筒这类圆柱形物标，则其水平方向的影响与球体相似，垂直方向的影响则和平板一样，如图2-9所示。当然，具体的回波强度要视其尺寸大小和入射角而定。

④ 锥体。像灯塔、教堂尖顶及锥形浮标这类锥形物标的反射性能很差，只有当雷达波束与其母线垂直时，其反射性能才和圆柱形物标相同，如图2-10所示。

图2-9　圆柱形物体的反射特性

图2-10　锥形物体的反射特性

（3）物标材料的影响。物标的材料不同，其回波强度也不同。物标反射强弱可用反射系数表示。反射系数是指反射能量与入射能量的比值，反射系数取决于物标材料的基本电特性，导电性能好的材料其雷达波的反射系数也高。金属比非金属（如石头、木头和冰）的反射强。若钢的反射系数为1，则海水的反射系数为0.8，冰的反射系数为0.32。石头和泥土的反射性能也较差，其反射系数大小取决于它的成分及上面植物生长的情况。金属矿物将会增加回波强度。木质和玻璃钢是很差的反射材料，应特别注意用这些材料制造的小型渔船和游艇。但是，物标材料引起的回波强弱差异，比起入射角、物标几何尺寸及其形状的影响来说要小得多。

（4）雷达工作波长的影响。由物理学波动理论可知，目标的有效散射面积与雷达波长有关。对于尺寸比雷达波长小很多的目标（如雨、雪）来说，其有效散射面积与波长的4次方（λ⁴）成反比，故3cm雷达的雨雪干扰要比10cm雷达强得多。对尺寸比雷达波长大很多的目标来说，其有效散射面积基本不随波长而变。一般海上目标的尺寸均大于雷达波长很多，因此其有效散射面积与波长的关系变化不大。

综上所述，目标的有效散射面积受诸多因素影响，对各种目标的有效散射面积的理论计算公式也较复杂，理论计算的结果和实际情况也不尽相符，故在此不作介绍了，仅在表2-1中列出几种海上常见的舰船的有效散射面积，供参考。

表2-1　各种舰船的有效散射面积

（二）海面镜面反射对雷达最大作用距离r_max的影响

当海面平静时，到达海上物标的雷达波由直射波和经海面镜面反射的反射波组成，如图2-11所示。由于直射波与反射波传播路径不同，因此在物标处的雷达波的电场强度将取决于两者的相位和强度（即等于两者的矢量和）。

假设海面反射系数为1，反射相移角为180°时，则存在海面镜面反射时的雷达最大作用距离r′_max，可表示为

式中：r_max——无海面反射时的最大作用距离；

　　　H₁——天线高度；

　　　H₂——物标高度；

　　　λ——工作波长。

设则式（2-4）可简写为

其中之值在0～1之间变化，故有：

0≤r′_max≤2r_max　（2-6）

说明有海面镜面反射时的作用距离有时为0，有时等于无海面镜面反射时的2倍。随着n值的变化，会造成雷达波束在垂直方向上的分裂现象，如图2-11所示。

图2-11　海面反射及所造成的波束分裂现象

（a）海面反射现象；（b）海面反射造成波速分裂现象

这种分裂的波瓣使得有些低空物标有时处在最大值范围里，有时处在最小值范围里，因此在屏上的回波将时隐时现。如果物标高度低于最低波瓣时，则不能被探测到。此外，由于最低波瓣仰角与波长成正比，故对海面低物标的探测能力，3cm雷达要比10cm雷达好。

（三）海浪干扰杂波对r_max的影响

在风浪大、海面有浪涌时，海面反射的影响情况就跟上述情况不同了，海浪将反射雷达波，产生很强的干扰杂波，其特点如下。

（1）离本船越近，海浪反射越强；随着距离增加，则海浪反射强度呈指数规律迅速减弱。一般风浪时，海浪回波显示范围可达6～8n mile，大风浪时甚至可达10n mile。海浪回波在雷达荧光屏上显示为扫描中心周围一片不稳定的鱼鳞状亮斑。

（2）海浪回波强度与风向有关，风向和海浪波形关系如图2-12所示。海浪反射上风侧强，显示距离远；下风侧弱，显示距离近。

图2-12　风向和海浪反射强弱的关系示意图

（3）大风浪时，海浪回波密集而变成分布在扫描中心周围的辉亮实体。如果是幅度较大的长涌，可在屏上见到一条条浪涌回波。

（4）海浪回波的强弱还和雷达的下述技术参数有关：

● 工作波长：3cm雷达波受海浪影响比10cm雷达波要大近10倍。

● 波束的入射角：天线垂直波束越宽或天线高度越高，则雷达波束对海浪的入射角越大，因而海浪回波则越强。

● 雷达波的极化类型：若采用水平极化天线发射水平极化波，则要比用垂直极化波时减少海浪反射1/4～1/10。

● 脉冲宽度和水平波束宽度：这两者的宽度较宽时，则海浪同时反射面积大，因而海浪回波也强。

在实际使用中，海浪干扰杂波对近距离物标的观测影响很大，若不加抑制，往往会使近距离小物标的回波被淹没在海浪回波的闪亮斑点之中无法观测；过强的海浪回波甚至会造成接收机饱和或过载，使接收机失去正常的放大能力而失去所有物标。因此，为减弱海浪回波干扰的影响，在雷达接收机电路中都必须有海浪干扰抑制电路。

（四）大气衰减对r_max的影响

大气衰减是指雷达波在大气层传播过程中受到大气吸收或散射导致雷达波能量的衰减。这在大气中有雾、云、雨和雪等含水量增大时更为严重，其特点如下。

（1）水蒸汽对3cm雷达波的衰减比10cm雷达波的衰减大10倍多。

（2）雨对雷达波的衰减随雨滴及密度的增大而增加，使最大作用距离r_max明显减小。雨对3cm雷达波的衰减比对10cm雷达波的衰减大10倍左右，故雨天宜选用10cm雷达。

（3）一般的雾对雷达波的衰减较小，但能见度为30m的大雾对雷达波的衰减要比中雨引起的衰减还要大。

（4）大气中的云和雨、雪，除了引起雷达波衰减外，还将产生反射回波，扰乱屏幕图像。其反射回波的强度除和雨、雪的密度、雨滴大小及云层的含水量大小等有关外，还和雷达天线波束宽度及脉冲宽度等雷达技术参数有关。当雷达天线波束宽度和脉冲宽度较宽时，雨、雪和云的反射回波强度将增大。

综上所述，雷达最大作用距离并非是一个常数，通常都是采用列表形式来表示其性能的。IMO关于船用雷达性能标准中对雷达最大作用距离性能的要求规定如下：在正常电波传播条件下，雷达天线高出水面15m，且无杂波干扰，应能清楚显示各种物标的距离如表2-2所示。

表2-2　最大作用距离表

想一想

最大作用距离与哪些因素有关？它与最大探测距离有何区别？

三、最小作用距离及其影响因素

最小作用距离是指雷达能在显示器屏幕上显示并测定物标的最近距离，它表示雷达探测近物标的能力，在此距离以内的区域称为雷达盲区。盲区中的物标，雷达观测不到。盲区太大，不利于船舶雾天和夜间进出港及狭水道航行。

当雷达天线较低或物标较高，即物标始终处在天线波束照射内时，雷达最小作用距离r_min1由下式决定：

r_min1=C/2 (τ+t)　 （2-7）

式中：C=3×10⁸m/s（电波传播速度）；

　　　τ——发射脉冲宽度（µs）；

　　　t——收发开关实际恢复时间（约0.1～0.3µs）。

可见，τ 越窄，t 越短（为此，旧收发开关管应及时更新），则雷达最小作用距离越小，雷达探测近距离物标的能力越好。

当雷达天线较高或物标较低时，物标可能进入天线垂波束照射不到的区域，如图2-13所示。图中的“零发射线”是天线主瓣垂直波束下边缘的切线。因为在半功率点以外的一定角度内，仍有可能探测到物标，所以用“零发射线”来计算r_min要比用波束半功率点射线（图中虚线所示）更符合实际。

图2-13　最小作用距离示意图

“零发射线”与海平面的夹角约等于天线垂直半功率点波束宽度θ_V°，因此可用下式近似计算最小作用距离r_min2：

r_min2=H·cotθ_V　（2-8）

式中：H——雷达天线高度（m）；

　　　θ_V——天线垂直波束宽度。

可见，雷达天线越低，垂直波束越宽，则r_min2越小，雷达探测近距离物标的性能越好。

一般情况下，r_min1和r_min2是不相等的，应以较大者作为雷达最小作用距离r_min。顺便指出，在近似计算中，也可以半功率点射线来代替“零发射线”，则式（2-8）中的θ_V改用θ_V/2。用这种方法计算出来的雷达盲区值往往与实际有出入，通常实际工作中是采用实测法来测定本船雷达的最小作用距离。实测的方法是：用雷达观测近距内逐渐靠近（或远离）本船的小艇或浮筒，测出它们的回波亮点消失（或出现）时的距离，即雷达的盲区值。由于船舶吃水不同，式（2-8）中的天线高度H也不同，因此应分别在船舶空载、半载和满载下分别测定数次，分别取平均值，作为船舶空载、半载和满载时的雷达盲区值，并记录在雷达日志中。当雷达盲区值的实测值与式（2-7）和式（2-8）计算值不一致时，应取实测值记入雷达日志中。

IMO关于雷达的“性能标准”规定如下：当雷达天线出水面15m时，对于5 000总吨的船舶、10m长的小船及有效散射面积约10m²导航浮筒，除了量程转换开关以外，不动其他任何控钮和开关，应在50m～1n mile范围内都能清楚显示。

四、距离分辨力及其影响因素

雷达的距离分辨力表示雷达分辨同方位的两个相邻点物标的能力，以可分辨的两物标之最小间距Δr_min表示，Δr_min越小，表示雷达距离分辨率越高。当同方位的两个物标逐渐靠拢时，雷达屏上两个物标的回波亮点也将逐渐接近，当两个回波亮点相切时，两物标间的实际距离即为雷达的距离分辨力Δr_min。

雷达的距离分辨力主要取决于发射脉冲宽度、接收机通频带及屏幕光点尺寸、屏幕大小等因素，具体可由下式决定：

式中：C——电波传播速度；

　　　τ——发射脉冲宽度；

　　　Δf——接收机通频带；

　　　d——屏幕光点直径；

　　　D——屏幕直径；

　　　R_D——所用量程距离。

在式（2-9）中的第一项是脉冲宽度τ造成物标回波径向延伸C·τ/2距离。若两物标的间距小于 C·τ/2，则两物标的回波将会发生重叠。第二项是回波脉冲通过有限通频带为Δf的接收机放大后会使脉冲波形后沿拖长（失真）时间相应的距离，因为后沿拖长也会造成前后两目标回波的重叠。第三项是光点直径在所用量程R_D档上所代表的实际距离，即因为光点尺寸造成目标回波外沿的扩展影响，所以两物标实际间距Δr必须大于上述三者之和Δr_min，方能使两物标回波在屏上分开可辨。

图2-14中表示出两个点物标的回波，由于上述脉冲宽度、通频带引起的失真、光点尺寸三项因素造成其径向的图像扩大效应，及其对雷达距离分辨力的影响。

由式（2-9）可见，要提高雷达的距离分辨能力，使Δr_min小，则应做到：

（1）使用窄脉冲（τ小）工作；

（2）使用宽频带接收机（Δf大）；

（3）用较大屏幕的显像管（D大）；

（4）聚焦要良好（d小）；

（5）用近量程观测（R_D小）。

IMO的“性能标准”规定：用2n mile或更小量程档，在量程50%～100%的距离范围内，观测两个同方位的相邻小物标，它们能分开显示的最小间距应不大于50m。

图2-14　雷达图像的径向扩大效应与距离分辨力

五、测距精度及其影响因素

造成雷达测距误差的因素很多，主要有以下几项。

1. 同步误差

雷达目标的距离是由荧光屏上扫描起始点和回波之间的间隔表示。若扫描起始时刻和发射机发射时刻均直接由触发脉冲来触发，则由于发射机电路及波导系统对发射脉冲的延时作用，造成扫描起始时刻超前于天线口辐射的时刻，势必造成显示屏上显示的目标距离比天线口到目标的实际距离大，形成一固定的测距误差，此即同步误差。这项误差一般可通过调整延时线抽头位置，使扫描起始时刻等于发射机发射时刻，从而消除这项固定误差。但由于电源电压变动，温度、湿度变化等随机因素，同步误差不能通过延时线的调整完全予以消除。雷达在使用中应定期检查，若发现存在固定测距误差，则应及时重新调整延时抽头予以消除。

2. 因固定距标和活动距标的不精确引起的测距误差

固定距标和活动距标本身均有误差，用它们测量目标的距离必然也会有误差。固定距标通常在雷达厂内已校准至误差为所用量程的0.25%以内。若物标回波处在两距标圈之间，则人眼内插误差约为所用量程距离的5%左右。

活动距标的误差约为所用量程距离的1%～1.5%，使用中，应定期将它与固定距标进行对比。通常应用固定距标来校准活动距标。使用固定距标或活动距标时，应将其亮度调到最小限度上，以免距标圈过亮妨碍图像观测及影响测距精度。

3. 扫描锯齿波的非线性

理想的扫描锯齿波应是直线上升的，但实际上往往是非线性的，如图2-15所示。这样，即使固定距标在时间上是等间隔的，但在荧光屏上出现的固定距标圈之间的间隔是不等的。此时，利用固定距标测量目标距离，在内插时将会产生较大误差。

4. 因光点重合不准导致的误差

图2-15　抗锯齿波

因为雷达荧光屏上的光点是有一定尺寸的，若光点直径为d，则它会使回波尺寸在各个方向均增大d/2，所以回波的边缘并不恰好代表物标的边缘。测距时用距标圈与回波前缘重合会由于重合不准而导致测距误差。由于距标圈也同样存在边缘增大d/2的现象，因此，为了消除光点扩大的影响，应使活动距标内缘与回波影像内缘相切进行正确重合，才能得到准确的距离读数。

5. 脉冲宽度造成回波图像外侧扩大引起的测距误差

由于脉冲宽度会造成雷达回波图像外侧扩大C·τ/2，这是雷达回波图像的固有失真，倘若我们选择回波外侧边缘测距，必然会引起C·τ/2的测距误差。为此，我们应尽可能不选用回波外侧边缘测距，并尽可能选用短脉冲工作状态。

6. 物标回波闪烁引起的误差

由于本船和物标摇摆及它们之间的相对运动，造成雷达波束照射物标的部位发生变化，引起物标回波的反射中心不稳而存在物标回波的闪烁现象，从而导致测距误差。

7. 雷达天线高度引起的误差

雷达测定的物标距离是天线至物标的距离，不是船舷至物标的水平距离。天线高度越高，影响越大；物标距离越远，影响越小。

IMO的“性能标准”规定，利用固定距标圈和活动距标圈测量物标距离，误差不能超过所用量程最大距离的1.5%或者70m中较大的一个值。实际的测距误差还与干扰杂波的强度、海况及使用者的操作技术有关。

作为船舶驾驶员，使用雷达测距时，为了减小测距误差，应当注意以下事项：

（1）正确调节显示器控制面板上各控钮，使回波饱满清晰；

（2）选择包含所测物标的合适量程，使物标回波显示于1/2～2/3量程处；

（3）应定期将活动距标与固定距标进行比对，进行校准；

（4）活动距标应和回波正确重合，即距标圈内缘与回波前沿（内缘）相切；

（5）尽可能选用短脉冲发射工作状态，以减少回波外侧扩大效应。

议一议

哪些因素会影响测距精度？驾驶员测距时应注意哪些问题？

思考与训练

1. 雷达天线高度影响使用性能________。

A. 方位分辨力　B. 距离分辨力　C. 测方位精度　D. 盲区大小

2. 雷达观测时，如发现雷达盲区增加很大，这种情况下应更换________。

A. 反射速调管　B. 混频晶体　C. 收发开关管　D. 磁控管

3. 在干燥的暖空气层上面有潮湿的冷空气时，电磁波将发生________。

A. 正常折射　B. 次折射　C. 超折射　D. 临界折射

4. 产生大气波导现象的原因是由于________。

A. 大气是良导体　B. 天气变化恶劣　C. 过强的超折射　D. 大气衰减

5. 雷达波在传播中如发生超折射，则雷达波束________，作用距离________。

A. 向上弯曲，增大　B. 向上弯曲，减少

C. 向下弯曲，增大　D. 向下弯曲，减少

6. 下列因素中________影响雷达测距精度？

A. 天线高度　B. 光点尺寸　C. 物标航向　D.　A+B

7. 雷达距离分辨力主要取决于________。

A. 发射功率　B. 接收机灵敏度　C. 脉冲宽度　D. 天线高度

8. 为提高雷达测距精度，选择的量程应使回波显示在________。

A. 荧光屏边缘　　　 B. 靠近屏中心附近

C. 约2/3屏半径附近　D. 以上均可

9. 为减少测距误差，用活动距标圈去套目标时，应该________。

A. 距标圈内沿与目标内沿（靠近屏中心一侧）相切

B. 距标圈外沿与目标内沿相切

C. 距标圈中心与目标内沿相切

D. 距标圈中心与目标外沿相切

10. 雨对雷达波的反射强度与________和________有关。

A. 雨区的大小；雷达工作波长　B. 雨区的大小：雷达最大作用距离

C. 雨区的大小；降雨量　　　　D. 雨区的大小；雷达最小作用距离

11. 雷达应能探测到的目标，但在荧光屏上却看不到其回波，可能的原因之一是________。

A. 分辨力差　B. 次折射　C. 超折射　D. 余辉大

12. 雷达的盲区与下列________因素无关。

A. 天线高度　B. 天线垂直波束宽度

C. 船舶吃水　D. 距离分辨力

13. 受雷达波作用，物标反射能力较强的是________。

A. 冰　B. 岩石　C. 铁质　D. 沙子

14. 在标准气象条件下，雷达最大地理探测距离取决于________。

A. 雷达发射功率　　　B. 接收机灵敏度

C. 射频脉冲重复频率　D. 雷达天线高度和目标高度

15. 由于同步不良造成雷达测距误差，这里“同步”主要是指________。

A. 接收与发射同步　　　B. 扫描旋转与天线同步

C. 发射与扫描起始同步　D. 接收与扫描线起始同步

16. 在雨中探测物标时应选用________。

A.　S波段雷达　B.　X波段雷达　C. 雷达近量程　D.　A和B均可

17. 与船用雷达的最小作用距离有关的参数是脉冲的________。

A. 峰值功率　B. 重复频率　C. 平均功率　D. 宽度

18. 下列影响雷达测距精度的有________。

A. 电路同步误差　B. 扫描锯齿波的非线性

C. 雷达天线高度　D. 三者皆是

19. 下列各项中，能抑制雨雪干扰的是________。

A. 选用10cm的雷达　B. 用圆极化天线

C. 用上述两者皆可　D. 二者都不行

20. 次折射现象一般发生在________。

A. 赤道附近　　　　　　　B. 热带海面

C. 极区及寒冷的大陆附近　D. 温带沿海海面

21. 超折射现象一般发生在________。

A. 温带沿海海面　　　　B. 极区及寒冷的大陆附近

C. 非常炎热的大陆附近　D. 没有确定的地区

22. 气温随高度升高而急剧下降将会引起雷达________。

A. 作用距离增加　B. 作用距离减少　C. 盲区增大　D. 盲区减少

23. 在大雨大雪天气条件下，要探测较远距离的物标，选用下列________工作波长为佳。

A.　5cm　B.　8cm　C.　3cm　D.　10cm

24. 雷达能区分同一方位上两个相邻目标的能力叫作________。

A. 方位分辨力　B. 距离分辨力　C. 接收机灵敏度　D. 距离探测能力

25. 发生下列哪种现象时，雷达的探测距离会增大________。

A. 次折射　B. 超折射　C. 大气表面波导　D.　B和C