航海雷达的发展与应用(雷达技术的发展与应用)

2022-12-16 20:33 点击:114 编辑:邮轮网

1. 航海雷达的发展与应用

雷达最早是英国发明的,真正的实用雷达是英国物理学家、国家物理研究所无线电研究室主任沃特森·瓦特发明的。

1起源

雷达的出现,是由于一战期间当时英国和德国交战时,英国急需一种能探测空中金属物体的雷达(技术)能在反空袭战中帮助搜寻德国飞机。二战期间,雷达就已经出现了地对空、空对地(搜索)轰炸、空对空(截击)火控、敌我识别功能的雷达技术。

2发展过程

1935年英国罗伯特·沃特森·瓦特发明第一台实用雷达。1936年1月英国罗伯特·沃森·瓦特在索夫克海岸架起了英国第一个雷达站。英国空军又增设了五个,它们在第二次世界大战中发挥了重要作用。

1941年,前苏联最早在飞机上装备预警雷达。1941年12月,美国己生产100部SCR-270/271陆军通信兵预警雷达,其中有一部架设在檀香山,当年它探测到日军飞机偷袭珍珠港,但却误认为是友军飞机,铸成大悲剧。1943年,美国麻省理工学院研制出机载雷达平面位置指示器,预警雷达。并发明了多目标分辨。

当代雷达的同时多功能的能力使得战场指挥员在各种不同的搜索/跟踪模式下对目标进行扫描,并对干扰误差进行自动修正,而且大多数的控制功能是在系统内部完成的。

2. 雷达技术的发展与应用

fsk雷达是毫米波雷达。

毫米波是指波长介于1-10mm的电磁波,波长短、频段宽,比较容易实现窄波束,雷达分辨率高,不易受干扰。毫米波雷达是测量被测物体相对距离、现对速度、方位的高精度传感器,早期被应用于军事领域,随着雷达技术的发展与进步,毫米波雷达传感器开始应用于汽车电子、无人机、智能交通等多个领域。

目前各个国家对车载毫米波雷达分配的频段各有不同,但主要集中在24GHz和77GHz,少数国家(如日本)采用60GHz频段。由于77G相对于24G的诸多优势,未来全球车载毫米波雷达的频段会趋同于77GHz频段(76-81GHz)。

3. 雷达技术应用领域

雷达是一种探测技术,主要原理是通过无线电波来确定物体的范围、角度或速度,包括产生电磁波的发射器、发射天线和接收天线,它可以探测飞机、船舶、航天器、导弹、机动车辆、天气以及地形。

雷达的应用十分广泛。在军事应用方面:可以探测目标和识别物体,引导武器例如导弹指向目标,以及识别地图上敌人的位置等等,例如舰载雷达、潜艇雷达、飞机雷达等。

机场应用:雷达可以检测飞机在机场航站楼的位置,在恶劣天气引导飞机的降落,扫描机场地面的飞机和地面车辆位置,以确保机场的安全性,以及便于调度。

环境监测方面应用:观测天气或观测行星位置和监测海冰,以确保船舶的平稳航行。

航天航空方面的应用:例如引导航天器在月球上安全着陆,检测和跟踪卫星,监视流星等等。

此外,近年来流行的激光雷达技术,也是从传统雷达深化而来,例如自动驾驶汽车通过激光雷达进行路况探测,并生产实时地图,然后规划最安全的行行驶路线。同样,要移动机器人领域,厂商正在利用雷达优越感器,实现机器人的自主运行,可以避开各种障碍物。

4. 航海学雷达

专业没有好坏,适合自己就是最好的。轮机和航海都是出海跑船的专业,各有各的优点和缺点。

1、如果是个性比较外向,适合同人交往的,可以读航海;如果个性比较闷一点,喜欢机械类的适合读轮机。

2、轮机学习的功课有:机械制图、机械涉及基础与仪表、电工学、船舶电气及电力拖动、微机原理与轮机自动化、轮机工程基础、轮机自动化、高级消防培训、救生艇筏和救助艇培训、高级消防培训、船舶柴油机、船舶辅机、船舶电站、轮机维护与修理、船舶管理、轮机英语等。航海技术学习:航海数学、基础英语、计算机技术基础、船舶结构与设备、雷达与ARPA、航海英语听力与会话、航海英语阅读、海洋与气象、船舶信号、航海仪器、船舶操纵、航海学、船舶货运、GMDSS通信设备、GMDSS通信业务、船舶值班与避碰、船舶安全与管理、远洋业务与海商法等。上面你可以看到:轮机侧重于整个船舶结构和船舶电气类的,所以如果你不跑船了,在路上找工作的时候,轮机的选择面就比较宽广,可以到船厂去做事,还可以修一些电气、发动机等工作。而航海技术在路上就业面比较窄,可以做管理类的工作。

3、因为航海技术是驾驶船舶的,需要同对面的船舶交流,所以对英语的要求要高一点点。而且对视力的要求比轮机要高些。

4、工作在船上的时候,甲板上是航海专业,工作环境比较好。而轮机是在甲板下面,操作发动机等,如果船不是很好,噪音大,温度高。工作环境没有航海好。

5、就收入来说,两者收入虽然都还不错,但是轮机还是要比航海少一点点。而且轮机做到最好只能做到轮机长,航海可以做到船长,轮机长还是要听船长的。

5. 雷达在船舶航行中的作用

ARPA是自动雷达标绘仪译自英文简称。它是以电子计算机技术为基础的自动雷达标绘仪,与普通船员用雷达,计程仪及罗经配接结构成ARPA系统,就能人工或自动雷达捕 捉(或称录取)多个目标,美工加以自动跟踪,然后在显示器上以矢量形式显示目标船的航向和航速,以数据形式显示CPA和TCPA等重要的避碰数据,还具有碰撞危险判断,报 警,试操船等多种功能,因此,ARPA替代传统的雷达人工标绘,使雷达在船舶避碰应用中发挥更大的作用。

一个基本的ARPA系统由传感器和ARPA本身两大部分组成, (一)传感器:

1,X和S波段的高质量船用雷达----为ARPA提供目标回波系统视频,向ARPA提供触发脉冲,旋转方位信号与中首信号。

2陀螺罗经----为ARPA提供本船航向信号 3计程仪----为ARPA提供本船航速信号,可有对水航速和对地航速。

4外存器----可贮存港口的视频地图或电子海图,在进出港时,可供船舶导航作用。 (二)ARPA部分:

1预处理电路----把雷达回波视频信号进行数字化,以便计算处理。

2接口电路----对输入ARPA的所有信号进行数字化。器对预处理过的目标回波信号进行自动检测。

3目标录取电路----用人工或自动方式将所选目标的位置数据送入跟踪器,作为设置跟踪窗的初始的位置数据。

4跟踪器----对已录取目标进行自动跟踪。 5电子计算机----是ARPA的核心,是一个微计算机系统,完成所有计算和控制工作。 6显示器----包括乎面位置综合图形显示器和数据显示器。 7控制台----通过设在操作控制台的操纵杆或跟踪球及其他操作按钮把操作信息送入计算机。 ARPA电源----为ARPA各部分提供各种电源。 一般海上航行,MIN CPA不得小于2-3n mile, MIN TCPA不得小于10 n mile. CPA>MIN CPA TCPA>NIN TCPA 表示该目标是安全船,与本船无碰撞危 险。 CPA<MIN CPA 表示该目标船是危险船,与本船有碰撞危险,但时间尚充裕,本船可及时采取避碰措施。 然而,ARPA性能和精度也存在误差,大致可分为:

1传感器误差。即雷达,陀螺罗经和计程仪的误差。

2.ARPA本身产生的误差。

3操作者的人为误差。即操作者对ARPA 显示数据的错误理解,经验不足或疏忽。 4本船和目标船机动的影响。 5航行态势对跟踪精度的影响。 ARPA性能和精度受多种因素影响,它的局限性却是如此。 1雷达信号预处理和检测目标的局限性。 2录取目标的局限性。 3跟踪目标的局限性。 4数据处理的局限性。 5报警与试操船功能的局限性。 仅管ARPA存在误差及局限性,但作为驾驶员的“眼睛“,在船舶定位,导航和避碰应用中,发挥了巨大的作用。

它不但显示目标船的瞬时位置,而且能显示目标船的航向 航速和历史航迹,还能直接得到目标船的最近会遇距离CPA和到达最近会遇时间TCPA.因此,ARPA在船舶航行,避碰应用中发挥着不可替代的作用。

6. 机载雷达发展

作为世界上最先进的电子战飞机之一,EA-18G咆哮者电子战飞机是美国在F/A-18E/F超级大黄蜂的基础之上研发而来,之所以说这款电子战飞机先进,是因为它保留了F/A-18EF的所有武器装备与优越的机动性能,使其具备双向作战能力,在强大战斗机的配置上还可以保持着强大的电子干扰能力。

它的优越机动性与改装后的设计使得它无论是在航母甲板上还是在陆地上都能发挥出优越的机载电子攻击任务。据相关资料介绍显示,EA-18G电子战飞机的首支飞行中队被称为“天蝎”分队,而这支分队的基地在惠德贝岛的海军航空站。

7. 航海雷达的发展与应用论文

船用雷达是一种传统的无线电导航设备,在船舶近海定位、引导船舶进、出港,窄航道航行以及在避碰中发挥作用。GPS导航仪在海洋船舶中已普遍使用,它与雷达相比具有全球、连续、实时、高精度、多功能等优点。随着海用信标差分GPS(DGPS)基台的不断建立,可将使用GPS C/A码的定位精度提高到米量级。因此,还可应用DGPS或GPS导航仪来改善雷达的使用性能,测定雷达测距、测向精度,弥补雷达在避碰和锚位监视等方面的某些局限性。

2 GPS与雷达的定位与导航功能

2.1 定位功能

船用雷达发射无线电波,并接收该电波从目标反射的回波,在显示器上一目了然地显示周围物标相对于本船的图像。测定一个或几个固定物标相对于本船的方位和距离,可在海图上作出船位。由此可见,雷达对于船舶在近岸海区或窄航道上安全航行发挥重要作用,特别是在雾航中更加显示它的重要性。但是,由于受到雷达电波传播的视距所限,探测物标的距离通常只有几至几十海里,不能用于远洋定位。 GPS导航仪同时跟踪3颗或4颗卫星信号,测定到达卫星的伪距,通过导航仪内部计算机解算,实现实时、连续、全球、高精度定位,可弥补雷达不能实现远洋定位以及定位不连续、定位操作工作量大等缺点。

2.2 导航功能

30m左右的中型引航船。考虑到天津港冬季多大风,

锚地无遮蔽,以及在海况好时的工作方便,可考虑配置1艘不小于40m的大型子母引航船。天气及海况不好时,可单独执行任务;海况好时,可将其携带的2艘高速艇放下,共同执行任务。如子母船的设想不能成立,也可只配置1艘大型引航船,另配置2艘高速艇。 无论任何型号的引航船(艇),在设计上必须考虑到靠船的要求和引航员上、下船的方便。

3.3 对速度和操纵性能的要求 引航船在速度上不能低于16kn。 高速艇一般不能低于20kn。 从操纵灵活的要求出发,采用可变螺距船;驾驶操纵系统,应以方便1人操作为原则;大型引航船,还应加装首侧推器。

3.4 要配置先进的雷达及通信设备

另外,船身应为白色,并在明显处标注英文“引航(PILOT)”。

以上仅是对引航船提出一些的初步设想,根据规范化及国际大港口的要求来考虑,配置专用引航船是非常必要的。

普通船用雷达要获得航速、航向航迹等航行数据,需通过几次定位,由人工标绘实现。自动雷达标绘仪(ARPA)虽然自动显示上述数据,但存在跟踪延迟和雷达、计程仪、罗经等传感器引入的误差。另外,由于ARPA设备昂贵,不能在所有的船上安装。 GPS导航仪采用现代电子计算机技术,可实时计算并显示航速,航向,航迹偏差,风、流压差,还具有设置航路点、计划航线、显示到达航路点的距离、时间等导航功能。

3 GPS的避碰功能

船用雷达测定海上运动物标和静止物标的距离、方位等相对参数,通过人工标绘得到最近会遇距离(CPA)和到达最近会遇点的时间(TCPA)等避碰数据,驾驶员根据这些数据及时采取避让措施。但是,有些物标反射回波微弱,操作人员难以看清它们的回波图像,ARPA有可能对它们漏跟踪或错误跟踪而不能提供避碰数据。在气象条件恶劣时,出现严重的海浪回波干扰或雨、雪回波干扰,上述丢失物标的现象时有出现。对于未露出海面的暗礁、沉船、浅滩等潜在物标,雷达更是无能为力。根据海图和航海通告事先查出在航线附近水面危险的小物标和水下的潜在障碍物,把它们作为航路点在GPS导航仪中存贮,并根据障碍物和船舶状况设置报警范围。在航行中,驾驶员可以随时检查这些物标相对于本船的距离和方位。一旦船舶进入所设定的报警范围的边界,GPS导航仪立即发出报警,驾驶员作出避让措施。

4 GPS辅助雷达定位

雷达定位的难点是正确识别物标,对于不大熟悉雷达观测的驾驶员更是如此。若用雷达观测几个比较接近的非独立物标,由于物标回波图像边缘扩大、失真等原因,这些物标的回波图像难以清楚分开,因而观测雷达图像找不出与海图所对应的物标,或把一物标回波图像错认为另一物标的回波图像,获得错误的雷达船位或造成不能允许的船位误差。又由于在海图上查找雷达回波反射点要耽误时间,因而定位是不连续、不实时的,获取船位的时间滞后于实测船位的时间。滞后时间的大、小与观测者对雷达观测的熟练程度有关。

普通的GPS导航仪,除了直接存贮任一位置的经、纬度以外,还可输入当前位置到达雷达测量位置的距离、方位,计算并显示物标的所在位置的经、纬度。若把雷达测定的物标的距离、方位数据迅速输入GPS导航仪,根据它显示的经、纬度数据,可迅速在海图上找到对应的物标,由此作出雷达船位。用此方法取得的雷达船位比用常规法作得的船位准确、可靠,避免因识别反射物标错误而引起雷达船位错误或偏差,标绘所用的时间也可明显缩短。如果将雷达测定的距离和方位数据通过接口和控制装置输入GPS导航仪,导航仪就不需人工干预直接显示相应物标所在位置的经、纬度。

5 锚位监视功能

在船舶锚泊时,船用雷达可通过测定陆标的方位和距离监视本船的锚位偏离状况,也可通过测定到达他船的方位和距离监视他船的漂移状况,一旦发现本船和他船走锚,便可采取相应的措施避免发生事故。GPS的锚位监视是以锚位点为中心,输入的设定距离为半径,一旦天线所在位置超出此范围,即被认为走锚而发出报警。监控半径大、小的选择要根据GPS导航仪的定位精度、周围环境及船舶状况而定。由于GPS具有较高的定位精度,可以减小设置监控半径,提高监控灵敏度。若采用DGPS可进一步减小监控半径,提高监控灵敏度。通常,GPS导航仪的最小设置监控半径为0.1n mile。 虽然GPS不能监视他船的锚移状况,但对本船的锚移监视具有不需通过测定物标定位、监视灵敏度高、快速实时等优点。GPS与雷达相结合的锚位监控手段,对防止大风造成的损失可起到很大的作用。

6 DGPS测定船用雷达测向、测距误差

7 GPS与雷达配合应用需注意的问题

8. 目前船用雷达有哪些新技术

一、按下PWR键,绿灯亮,3分钟后出现STAND BY,按下TX/STBY键,雷达开始工作;再按TX/STBY可停止发射,设备在预备状态。

二、调整SEA、RAIN、GAIN和BRILL钮,选择RANGE量程,调节TURN钮至物标清晰出现在荧光屏上;SEA、RAIN和TURN分别有手动和自动,但是雨雪和海浪不能同时自动。

三、捕捉物标,按下ACQ MANUAL键,移动光标到物标上,按下左键,物标被捕捉。最多可捕捉50个物标。

四、读取物标数据,按下TGT DATA键,将光标移动到物标上,按下左键,物标数据被读取。

五、取消物标,按下ACQ/CANCEL键,将光标移动到物标上,按下左键,物标被取消。

六、设置方位线、距离圈,按下EBL和VRM键,荧光屏出现方位线、距离圈,旋转EBL 和VRM钮,设置方位和距离。

七、按下AZI/MODE键,进行真北、真运动、相对运动等选择。

八、按下PL键改变发射脉冲宽度。

九、按下TRUE/REL、VECT/TIME键进行真矢量和相对矢量选择。

十、按下TM/RM键,进行真运动和相对运动选择。

十一、按下OFF/CENT键进行偏心显示。

十二、按下MENU键有9个子菜单,

9. 航海雷达的发展与应用研究

1、辽无二船用雷达LR1910

江苏海蛟潜水装备有限公司

2、船用雷达LR-1204雷达圆盘雷达

天津智洋领航电子科技有限公司

3、森禾S1000船用导航雷达

江苏安航船舶设备有限公司

4、俊禄 JMR4012 船用航海雷达

江苏向力实业发展集团有限公司

5、船用 HR3600多功能彩色雷达 

南通盛鑫消防科技有限公司

武汉雷可达科技有限公司

10. 雷达在航海上的应用

根据蝙蝠的“回声定位”原理,发明了雷达。

拓展资料: 

蝙蝠

蝙蝠是一种哺乳动物,头部和躯干像老鼠,四肢和尾部之间有皮质的膜,夜间在空中飞翔,吃蚊、蛾等昆虫。视力很弱,靠本身发出的超声波来引导飞行。

雷达

雷达是利用极短的无线电波进行探测的装置。无线电波传播时遇到障碍物就能反射回来,雷达就根据这个原理,把无线电波发射出去再用接收装置接收反射回来的无线电波,这样就可以测定目标的方向、距离、大小等,接收的电波映在指示器上可以得到探测目标的影像。雷达在使用上不受气候条件的影响,广泛应用在军事、天文、气象、航海、航空等方面。

超声波

超声波是超过人能听到的最高频(20000赫兹)的声波。超声波沿直线传播,有方向性,并能反射回来,对物体有破坏性。广泛应用在各技术部门。

仿生学

仿生学是研究生物系统的结构和性质,以为工程技术提供新的设计思想及工作原理的科学,属于生物学和技术学相结合的交叉学科。只要生物有奇特的本领,就成为仿生学所涉猎的目标,现已发展出昆虫仿生学、海洋生物仿生学、设计仿生学、化学仿生学、分子仿生学等。仿生学的研究成果被广泛运用于军事、医学、制造、航空等方面,涉及到各种类型的科学领域,与人类的生产、生活、未来发展有着十分密切的关系。它作为一门独立的学科,形成于20世纪60年代。

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