雷达测距原理与脉冲法测距资料.ppt

哈尔滨工业大学电子工程系 sddd 雷达测距原理与脉冲法测距 1、雷达测距机理——测时延（单基地、双基地） 2、雷达测距物理基础——恒光速、直线传播 3、电磁波特殊传播特性及其应用 电磁波在大气层内的折射传播 电磁波沿海面的绕射传播 电磁波异常传播途径的应用——超视距探测 4、雷达测距的实现方法——调幅、调频、调相 5、脉冲法测距优缺点 6、雷达测距的几个基本概念： 距离分辨力、测距范围、距离模糊 7、脉冲法测距的解模糊方法： 双/多脉冲重复频率法、舍脉冲法 设脉冲重复频率分别为fr1和fr2 (fr2fr1)，它们都不满足无模糊测距的要求，fr1和fr2具有公约频率为fr=fr1/N=fr2/(N+a)，其中N, a为正整数。 常选a=1使N和N+a为互质数，且fr的选择应保证无模糊测距，即0tRTr=N*Tr1=(N+1)*Tr2。这样有 fr2=(N+1)fr=fr1+fr tR=t1+n1/fr1=t2+n2/fr2 则在0tRTr范围内，n1和n2关系只可能有两种可能： n2=n1、n2=n1+1 根据获得的t1, t2值大小，可据下式计算tR及目标距离R=c*tR/2： 蓝虚线 黑虚线 红虚线 T1 T1≠T2，Np1≠Np2；但Td1=Np1T1=Td2=Np2T2 T1 T2 T2 Np1 Np2 Td1 探测周期 T1、T2：雷达系统探测脉冲的重复周期。Np1、Np2分别为周期取T1、T2时所对应的积累脉冲数。 Td2 T1 T1 T2 Np1 Td1 T2 探测周期 Np2 Td2 双脉冲重复频率信号工作时序图 采用多个高脉冲重复频率测距能给出更大的无模糊距离，同时也能兼顾跳开发射脉冲遮蚀(Eclipse指采用单一脉冲重复频率工作时，目标因回波时间延迟正好是脉冲重复周期的整数倍而无法测距)的灵活性。主要的方法——中国余数定理： 设n=2，m1, m2, …, mn是两两互素的正整数，令M=m1m2…mn=m1M1 =m2M2=…=mnMn，则同余式组 有且仅有解 多脉冲重复频率解模糊 * * 雷达测距机理 测量电磁波往返雷达与目标之间的时间。 对单基地雷达，设光速为c，电磁波往返雷达与目标的时间为TR，则目标相对雷达的距离R为： 据上述公式可得1微秒(μs)对应150米(m)，式中数字2表示收发双程。 对双基地雷达，计算RT+RR有两种方法： 直接法： 间接法： 单基地：R=cT/2 发射天线Tx 接收天线Rx 目标 RT RR 对双基地雷达，具体计算RT或RR需要目标角度信息，如利用目标的接收视线角，则计算公式为： 还有其他多种目标定位方法，具体可参考： M.I. Skolnik, Radar Handbook: Ch25 Bistatic Radar, 2nd edition, McGraw-Hill, 1990 雷达测距的物理基础 电磁波恒光速传播 电磁波直线传播(直视距情形) 在均匀大气中电磁波等速直线传播。 电磁波特殊传播(超视距情形) 电磁波经电离层反射(高频段) 、沿海面绕射(高频段)、在大气波导(微波段)中曲线传播。 地球表面的大气层分布是不均匀的。 1、大气密度、温度、湿度等参数随时间、地点而变化，导致大气传播介质的导磁系数和介电常数发生相应改变，引起电波传播速度c变化。 昼夜间大气中温度、气压及湿度的起伏变化所引起的传播速度变化为： 丁鹭飞，雷达原理，西电出版社，1995 电磁波在大气层内的折射传播 分层大气(层内均匀，越高越稀薄) 2、大气介质分布的不均匀将造成电磁波非直线传播(大气折射)。 折射系数n=c/vp 折射率N=(n-1)x10 h↑—n↓—vp↑ dn/dh0 射线通过径向分层大气时的途径 [美]杰里L. 伊伏斯等编，现代雷达原理，电子工业出版社，1991.3 折射效应对目标位置的影响 电磁波在非均匀大气层中传播时出现的大气折射，对雷达测量的影响： 1)、改变雷达测量距离，产生测距误差。 2)、引起俯仰角测量误差。 折射的影响可采用等效地球半径法近似说明。《现代雷达原理》P60 利用天空的电离层折射和反射而传播的电波，也叫天波。电离层一方面反射电波，另一方面也要吸收电波。电离层对电波的反射和吸收与频率(波长)有关。利用短波的天波传播可实现远距离通信及目标探测，具有两个突出特点： 一是传播距离远，同