雷达测距原理.ppt

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 * 哈尔滨工业大学电子工程系 * 多脉冲重复频率解模糊 * 哈尔滨工业大学电子工程系 * 将中国余数定理应用到解测距模糊问题时，m1, m2, …, mn相当于所选n个脉冲重复周期的比值，即 或者 即fr为fr1, fr2, …, frn的公约数 在多脉冲重复频率情况下，所能获得的最大脉宽为 参见：W.A. Skillman and D.H. Mooney, Multiple High-PRF Ranging, IRE 5th National Convention on Military Electronics, 1961, pp37~40 (收入书中：D.K. Barton, Radars, Volume 7: CW and Doppler Radar, Artech House, Inc., 1978, pp205~213) * 哈尔滨工业大学电子工程系 * 设n1, n2, …, nn分别为采用脉冲重复频率fr1, fr2, …, frn测量时的距离门数，即模糊时间延迟tn与脉宽 比值的整数。这样设目标的真实时间延迟为tR，则 将左式两边同时除以脉宽，并令 ，即可得到前面的同余式组，利用孙子定理解得x后，目标的真实距离应为： * 哈尔滨工业大学电子工程系 * 舍脉冲法解模糊 所谓舍脉冲法就是每发射M个发射脉冲中舍弃一个，作为发射脉冲串的附加标志(发射134…M)。与发射脉冲相对应，接收到的回波脉冲串同样是每M个回波脉冲中缺少一个。只要从舍弃的发射脉冲A2后逐个累计发射脉冲数，直到某一发射脉冲AM-2后没有回波脉冲(缺B2)时停止计数，则累计的数值就是回波跨越的重复周期数m=M-4。 舍弃脉冲 无回波脉冲 * 哈尔滨工业大学电子工程系 * 采用舍脉冲法判模糊时，每组脉冲数M应满足如下关系： 式中mmax是雷达需测量的最远目标所对应的跨周期数。 缺点：此法对tR=kTr+t’R的目标无法区分，此时由于不存在舍脉冲的空隙，舍脉冲法无法使用。 * 哈尔滨工业大学电子工程系 * 舍弃脉冲 无回波脉冲 tR2=(N+1)Tr+t’R目标回波 tR1=NTr+t’R 目标回波 sddd * sddd * 哈尔滨工业大学电子工程系 哈尔滨工业大学电子工程系 雷达测距原理 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。 * 哈尔滨工业大学电子工程系 * * 哈尔滨工业大学电子工程系 * 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 * 哈尔滨工业大学电子工程系 * 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 * 哈尔滨工业大学电子工程系 * 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。 沿海面绕射传播(超视距情形) 特殊条件下电磁波沿海面、大气波导曲线传播。 * 哈尔滨工业大学电子工程系 * 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 地球大气层 * 哈尔滨工业大学电子工程系 * 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/dh<0