第6章目标距离的测量 第6章目标距离的测量 61脉冲法测距 62调频法测距 6.3距离跟踪原理 64数字式自动测距器 BACK
第 6 章 目标距离的测量 第 6 章 目标距离的测量 6.1 脉冲法测距 6.2 调频法测距 6.3 距离跟踪原理 6.4 数字式自动测距器
第6章目标距离的测量 测量目标的距离是雷达的基本任务之一。无线电渡在均 匀介质中以固定的速度直线传播(在自由空间传播速度约等于 光速c=3×105km/s)。图61中,雷达位于A点,而在B点有一目标, 则目标至雷达站的距离(即斜距)R可以通过测量电波往返一次 所需的时间得到,即 2R (6.0.1) R=-ct 2 而时间也就是回波相对于发射信号的延迟,因此,目标距离测 量就是要精确测定延迟时间。根据雷达发射信号的不同测定 延迟时间通常可以采用脉冲法,频率法和相位法
第 6 章 目标距离的测量 测量目标的距离是雷达的基本任务之一。 无线电波在均 匀介质中以固定的速度直线传播(在自由空间传播速度约等于 光速c=3×105 km/s)。图6.1中, 雷达位于A点, 而在B点有一目标, 则目标至雷达站的距离(即斜距)R可以通过测量电波往返一次 所需的时间tR得到，即 = = R R R ct c R t 2 1 2 (6.0.1) 而时间tR也就是回波相对于发射信号的延迟,因此, 目标距离测 量就是要精确测定延迟时间tR。根据雷达发射信号的不同,测定 延迟时间通常可以采用脉冲法, 频率法和相位法
第6章目标距离的测量 图6.1目标距离的测量
第 6 章 目标距离的测量 图6.1 目标距离的测量 R A B
第6章目标距离的测量 61脉冲法测距 611基本原理 在常用的脉冲雷达中,回波信号是滞后于发射脉冲的回波 脉冲,如图6.2所示。在荧光屏上目标回波出现的时刻滞后于主 波,滞后的时间就是(测量距离就是要测出时间。 回波信号的延迟时间通常是很短促的,将光速c=3×10 km/s的值代入式(60.1)后得到 R=0.15
第 6 章 目标距离的测量 6.1 脉 冲 法 测 距 6.1.1 基本原理 在常用的脉冲雷达中, 回波信号是滞后于发射脉冲tR的回波 脉冲, 如图6.2所示。在荧光屏上目标回波出现的时刻滞后于主 波, 滞后的时间就是tR , 测量距离就是要测出时间tR 。 回波信号的延迟时间tR通常是很短促的, 将光速c=3×105 km/s的值代入式(6.0.1)后得到 R=0.15 tR (6.1.1)
第6章目标距离的测量 其中t的单位为us,测得的距离其单位为km,即测距的计时单位 是微秒。测量这样量级的时间需要采用快速计时的方法。早期 雷达均用显示器作为终端,在显示器画面上根据扫掠量程和回波 位置直接测读延迟时间。 现代雷达常常采用电子设备自动地测读回波到达的迟延时
第 6 章 目标距离的测量 其中tR的单位为μs, 测得的距离其单位为km, 即测距的计时单位 是微秒。测量这样量级的时间需要采用快速计时的方法。早期 雷达均用显示器作为终端, 在显示器画面上根据扫掠量程和回波 位置直接测读延迟时间。 现代雷达常常采用电子设备自动地测读回波到达的迟延时 间tR
第6章目标距离的测量 近区地 发射 物回波 目标回波 脉冲 010203040506070/ 机械距离刻度标 尺 图6.2 三督62具有机械距离刻度标尽的显示器荧光屏画面
第 6 章 目标距离的测量 图6.2 具有机械距离刻度标尺的显示器荧光屏画面 发射 脉冲 近区地 物回波 目标回波 机械距离刻度标 尺 l l p 图 6.2 0 10 20 30 40 50 60 70 km
第6章目标距离的测量 有两种定义回波到达时间(的方法,一种是以目标回波脉冲 的前沿作为它的到达时刻;另一种是以回波脉冲的中心(或最大 值)作为它的到达时刻。对于通常碰到的点目标来讲,两种定义 所得的距离数据只相差一个固定值(约为τ/2),可以通过距离校零 予以消除。如果要测定目标回波的前沿,由于实际的回波信号 不是矩形脉冲而近似为钟形,此时可将回波信号与一比较电平 相比较,把回波信号穿越比较电平的时刻作为其前沿。用电压 比较器是不难实现上述要求的。用脉冲前沿作为到达时刻的缺 点是容易受回波大小及噪声的影响,比较电平不稳也会引起误 差
第 6 章 目标距离的测量 有两种定义回波到达时间tR的方法, 一种是以目标回波脉冲 的前沿作为它的到达时刻; 另一种是以回波脉冲的中心(或最大 值)作为它的到达时刻。 对于通常碰到的点目标来讲, 两种定义 所得的距离数据只相差一个固定值(约为τ/2), 可以通过距离校零 予以消除。如果要测定目标回波的前沿, 由于实际的回波信号 不是矩形脉冲而近似为钟形, 此时可将回波信号与一比较电平 相比较, 把回波信号穿越比较电平的时刻作为其前沿。 用电压 比较器是不难实现上述要求的。用脉冲前沿作为到达时刻的缺 点是容易受回波大小及噪声的影响, 比较电平不稳也会引起误 差
第6章目标距离的测量 门限 本振 匹配 包络 微分 过零点 滤波器 检波 (d/d) 检测 图6.3回波脉冲中心估计
第 6 章 目标距离的测量 图6.3 回波脉冲中心估计 匹 配 滤波器 包 络 检 波 微 分 (d / dt) 门 限 过零点 检 测 t t Σ 本 振
第6章目标距离的测量 612影响测距精度的因素 雷达在测量目标距离时,不可避免地会产生误差,它从数量 上说明了测距精度,是雷达站的主要参数之一。 由测距公式可以看出影响测量精度的因素。对式(6.1.1)求 全微分,得到 aR aR R dR dc+ R dc+-d R 用增量代替微分,可得到测距误差为 R AR=-4c+AtR (6.1.2 2 式中,△c为电波传播速度平均值的误差;△为测量目标回波延迟 时间的误差
第 6 章 目标距离的测量 6.1.2 影响测距精度的因素 雷达在测量目标距离时, 不可避免地会产生误差, 它从数量 上说明了测距精度, 是雷达站的主要参数之一。 由测距公式可以看出影响测量精度的因素。对式(6.1.1)求 全微分, 得到 R R R dt c dc c R dt t R dc c R dR 2 = + + = 用增量代替微分, 可得到测距误差为 R t c c c R R 2 = + (6.1.2) 式中, Δc为电波传播速度平均值的误差; ΔtR为测量目标回波延迟 时间的误差
第6章目标距离的测量 由式(612)可看出,测距误差由电波传播速度c的变化△c以 及测时误差△(两部分组成 误差按其性质可分为系统误差和随机误差两类,系统误差 是指在测距时,系统各部分对信号的固定延时所造成的误差,系 统误差以多次测量的平均值与被测距离真实值之差来表示。从 理论上讲,系统误差在校准雷达时可以补偿掉,实际工作中很难 完善地补偿,因此在雷达的技术参数中,常给出允许的系统误差 范围
第 6 章 目标距离的测量 由式(6.1.2)可看出, 测距误差由电波传播速度c的变化Δc以 及测时误差ΔtR两部分组成。 误差按其性质可分为系统误差和随机误差两类, 系统误差 是指在测距时, 系统各部分对信号的固定延时所造成的误差, 系 统误差以多次测量的平均值与被测距离真实值之差来表示。从 理论上讲, 系统误差在校准雷达时可以补偿掉, 实际工作中很难 完善地补偿 , 因此在雷达的技术参数中, 常给出允许的系统误差 范围