雷达探测距离方程

南昌航空大学航空制造工程学院飞行器制造工程

航空新材料及热处理

雷达作用距离及其方程

摘要：雷达是利用电磁波探测目标的电子设备。即发射电磁波对目标进行照射并接收其回波，由此获得目标至电磁波发射点的距离、距离变化率（径向速度）、方位、高度等信息。所谓道高一尺魔高一丈，针对现代航空技术的迅猛发展，飞行器隐身性能已成为飞行器先进作战技能指标之一，隐身性能直接决定着战斗的成败，而唯一能克制隐身性能的法宝雷达自然越来越受到重视。通过查询和学习了解雷达的作用原理及雷达作用距离，并在此基础上继续分析雷达作用距离方程，为对雷达的学习和理解奠定基础。 关键词：雷达；作用距离；距离方程 雷达的任务及作用

雷达的最基本任务是探测目标并测量其坐标，因此，作用距离是雷达的重要性能指标之一，它决定了雷达能在多大的距离上发现目标。作用距离的大小取决于雷达本身的性能，其中有发射机、接收系统、天线等分机的参数，同时又和目标的性质及环境因素有关。 雷达所起的作用和眼睛和耳朵相似，当然，它不再是大自然的杰作，同时，它的信息载体是无线电波。 事实上，不论是可见光或是无线电波，在本质上是同一种东西，都是电磁波，传播的速度都是光速C, 差别在于它们各

自占据的频率和波长不同。其原理是

经典雷达距离估算

2.1 引言

对于自由空间中特定目标的检测（该目标的检测受热噪声的限制），雷达最大作用距离估算的基本物理机理从雷达出现起就为人所熟知。本章的术语自由空间指以雷达为球心、半径远远延伸到目标之外的球形空域内仅有雷达和目标。本章采用的自由空间定义对具体的雷达而言是相当准确的，而通用定义是冗长的，且用处不大。该定义还暗示，自由空间内可被检测的雷达频率电磁波除了来源于雷达自身的辐射外，仅来自于自然界热或准热噪声源，如2.5节所述。

尽管上述的条件是不可能完全实现的，但是它接近许多雷达的实际环境。在许多非自由空间和完全非热噪声的背景下，估算问题要复杂得多。这些在早期分析中没有考虑到的复杂性也是由接收系统电路的信号和噪声关系的改变（信号处理）引起的。

在本章中将给出自由空间方程，讨论基本的信号处理，以及考虑一些十分重要的非自由空间环境下的方程和信号处理。另外还将考虑一些常见非热噪声的影响。虽然不可能涉及所有可能的雷达环境，但是本章所叙述的方法将简要地说明那些适合于未考虑到的环境和条件的必然方法的一般性质。一些要求采用特定分析的专用雷达将在后面章节中叙述。

定义

雷达作用距离方程包含许多雷达系统及其环境的参数，其中一些参数的定义是相互依赖

前言 测试原理及工作方法简介 第01页 共05页

探测原理

地质雷达是以超高频电磁波作为探测场源，由一个发射天线向地下发射一定中心频率的无载波电磁脉冲波，另一天线接收由地下不同介质界面产生的反射回波，电磁波在介质中传播时，其传播时间、电磁场强度与波形将随所通过介质的电性质（如介电常数E?）及测试目标体的几何形态的差异而产生变化，根据接收的回波旅行时间、幅度和波形等信息，可探测地下目的体的结构和位置信息。其工作原理示意图如下：

输出显示 分析计算处理后 反射、散射脉冲 无载波脉冲时域接收机 发射电磁接收反射介质1

目的体 介质2

接收天线所接收的反射回波旅行时间为：

t=

4h?V2x

2式中：t 反射回波走时（ns）

h 反射体深度（m）

X 发射天线与接收天线的距离（m） V 雷达脉冲波速（m/ns）

雷达波在物体或介质中的传播速度V与介质的相对介电常数E?有如下关系：》

前言 测试原理及工作方法简介

隧道雷达探测内业

隧道雷达探测内业数据处 理

隧道雷达探测内业

处理流程

(一)截取图片 (二)划线 (三)圈病害 (四)插入Word (五)统计病害并附图

隧道雷达探测内业

(一)截取图片截取图片是内业数据处理的基础工作， 所用软件为Reflexw,要求每张照片所截取 长度60~100m,前后桩号衔接，主要是软 件的参数设置工作。

隧道雷达探测内业

隧道雷达探测内业

隧道雷达探测内业

隧道雷达探测内业

隧道雷达探测内业

(二)划线根据隧道统计表格进行划线，使用软件 为isee,线条为蓝色直线，宽值为3。

隧道雷达探测内业

隧道雷达探测内业

隧道雷达探测内业

隧道雷达探测内业

(三)圈病害在划线的基础上进行圈病害，所用线形为 绿色空心矩形，一般对衬砌厚度不足长度 ≥2m的进行画圈。

隧道雷达探测内业

隧道雷达探测内业

(四)插入Word页面设置为横向，所有页边距均为2cm , 将所有图片插入Word,并以最后处理状态 插入，图片尺寸7.6cm×24cm,顺序为左 线(右拱腰→拱顶→左拱腰) →右线(右 拱腰→拱顶→左拱腰)。

隧道雷达探测内业

(五)统计病害并附图将之前所有挑出的病害输入Word表格,顺 序为右线(左拱腰→右拱腰→拱顶) →左 线(左拱腰→右拱腰→拱

超声波测距主要应用于倒车雷达、建筑施工工地以及一些工业现场，例如：液位、井深、管道长度等场合。目前国内一般使用专用集成电路设计超声波测距仪，但是专用集成电路的成本很高，并且没有显示，操作使用很不方便。本文介绍一种以AT89C2051或GSM97C2051单片机为核心的低成本、高精度、微型化数字显示超声波测距仪的硬件电路和软件设计方法。实际使用证明该仪器工作稳定，性能良好。

1 超声波测距原理

超声波测距是通过不断检测超声波发射后遇到障碍物所反射的回波，从而测出发射和接收回波的时间差t,然后求出距离S=Ct/2，式中的C为超声波波速。

由于超声波也是一种声波，其声速C与温度有关，表1列出了几种不同温度下的声速。在使用时，如果温度变化不大，则可认为声速是基本不变的。如果测距精度要求很高，则应通过温度补偿的方法加以校正。声速确定后，只要测得超声波往返的时间，即可求得距离。这就是超声波测距仪的机理。其系统框图如图1所示。

2 AT89C2051的功能特点

AT89C2051是一个2k字节可编程EPROM的高性能微控制器。它与工业标准MCS-51的指令和引脚兼容，因而是一种功能强大的微控制器，它对很多嵌入式控制应

空间目标探测雷达技术发展及启示

空间目标探测是利用各种天、地基探测设备(卫星、光电、雷达等)对所有人造天体向空间进入、在空间运行及离开空间的过程进行探测、关联、特性测定和测轨，并结合情报资料，综合处理分析出目标轨道、功能、威胁等信息，掌握空间态势，向各类航大活动等提供空间目标信息。主要探测特点是非合作性、完备性及长期性等。目前，仅有美国和俄罗斯具备对空间目标编目数据进行定期更新能力。欧洲正在讨论未来空间目标探测系统多项计划，最终将建成‘空间态势感知系统“。

应用雷达成像结果分析卫星失效原因

雷达以其固有特点，在空间目标探测技术发展中起着重要作用，它实时性强、探测信息丰富，可以全天候、全天时对空间目标进行探测、识别和编目。在美国空间监视网中大量使用了地基探测雷达，像位于夸贾林的ALTAIR、ALCOR、MMW和TRADEX以及林肯实验室空间目标探测站的Haystack、HAX和Millstone(MHR)等雷达。欧洲也建设了GRAVES系统和TIRA雷达并充分利用法国Monge测量船Armor雷达以及英国用于大气层和电离层研究的Chilbolton雷达开展空间目标探测活动。 美国空间目标探测雷达技术发展

进入20世纪90年代，关国先后

超声波测距主要应用于倒车雷达、建筑施工工地以及一些工业现场，例如：液位、井深、管道长度等场合。目前国内一般使用专用集成电路设计超声波测距仪，但是专用集成电路的成本很高，并且没有显示，操作使用很不方便。本文介绍一种以AT89C2051或GSM97C2051单片机为核心的低成本、高精度、微型化数字显示超声波测距仪的硬件电路和软件设计方法。实际使用证明该仪器工作稳定，性能良好。

1 超声波测距原理

超声波测距是通过不断检测超声波发射后遇到障碍物所反射的回波，从而测出发射和接收回波的时间差t,然后求出距离S=Ct/2，式中的C为超声波波速。

由于超声波也是一种声波，其声速C与温度有关，表1列出了几种不同温度下的声速。在使用时，如果温度变化不大，则可认为声速是基本不变的。如果测距精度要求很高，则应通过温度补偿的方法加以校正。声速确定后，只要测得超声波往返的时间，即可求得距离。这就是超声波测距仪的机理。其系统框图如图1所示。

2 AT89C2051的功能特点

AT89C2051是一个2k字节可编程EPROM的高性能微控制器。它与工业标准MCS-51的指令和引脚兼容，因而是一种功能强大的微控制器，它对很多嵌入式控制应

地质雷达法探测地下煤气管线位置

1. 引言

自二十世纪七十年代开始，探地雷达进入工程物探领域。由于该仪器轻便，工作效率高和无破坏性等特点，探地雷达在工程探测领域的应用日益广泛。雷达的早期应用主要集中在勘探方面，随着雷达技术的不断完善和发展，其应用领域涉及市政、公路、铁路、考古、隧道等。特别是进入二十一世纪以来，雷达技术更是得到空前的发展，其重要性日益彰显。在我国，近几年隧道和路面检测，桥梁结构和建筑物结构的工程呈现几何增长趋势，雷达在检测方面的应用已经超过勘探方面的应用。在城市地下管线普查中，与其它探测设备相比，探地雷达不仅能够探测金属管线，而且能够探测PE、PVC混凝土等非金属管线。

2. 工作原理

探地雷达（Ground Penetrating Radar, 简称GPR是利用

超高频短脉冲电磁波在介质中传播时其路径、电磁场强度与波形随通过介质的电性质和几何形态的不同而变化的特点，根据接收到波的旅行时间（亦称双程走时）、幅度与波形资料来判断管线的深度、位置和估算管线直径等。当管线方向已知时，测线应垂直管线长轴。如图1 所示，探地雷达系统会自动把不同水平位置采集到的电磁波信号（每一信号亦称之为一道）从时间域转换成空间域，不同水平位置采集的道信号组合起来

篇一：调频连续波(FMCW)雷达微波物位计的工作原理 篇一

调频连续波（FMCW）雷达/微波物位计的工作原理

FMCW是取英文Frequency Modulated Continuous Wave的词头的缩写。FMCW 技术是在雷达物位测量设备中最早使用的技术。

FMCW微波物位计采用线性的调制的高频信号，一般都是采用10GHz或24GHz微波信号。它是一种基于复杂数学公式的间接测量方法，由频谱计算出物位距离。天线发射出被线性调制的连续高频微波信号并进行扫描，同时接收返回信号。发射微波信号和返回的微波信号之间的频率差与到介质表面的距离成一定比例关系。

如果我们认为被线性调制的发射微波信号的斜率为K,发射信号和反射信号的频率为rf,滞后时间差为rt,发射天线到介质表面的距离为R，C为光速。

那么我们可以得到：rt = 2R/C

由于采用的是调频的微波信号，因此我们可得：rf = K×rt； 两式合并后，我们得到公式： R = C× rf/2K （公式2）

根据公式2，我们可以看到，天线到介质表面的距离R与发射频率和反射频率差rf成正比关系。

信号处理部分将发射信号和回波信号进行混合处理，得到混合信号频谱，并通过独立的快速傅立叶（FFT）变化来区分不同的频率信号

隧道二衬质量检测中的地质雷达探测参数优化

总第!!%期’""&年第!期

++++++++++

++++++++西部探矿工程

CD?@78EFGHDIJKLMH@FLGDGNFGDDMFGN

++++++++++

6A=>A6GO9!!%B<59’""&

##################################################文章编号：!""#—$%!&（’""&）"!—"!&(—")

中图分类号：*#$&+文献标识码：,

隧道二衬质量检测中的地质雷达探测参数优化

李+华，夏才初

（同济大学地下建筑与工程系，上海’"""(’）

摘

要：介绍了利用地质雷达进行公路隧道二衬质量检测的原理及方法，主要研究了二衬质量检测时地质雷达探测参

数的设置对检测结果的影响，通过试验得出了在进行隧道二衬质量检测时地质雷达参数的优化设置。在按照上述优化参数并考虑误差的情况下，地质雷达检测所得结论与工程实际符合较好。关键词：公路隧道；二衬检测；地质雷达；参数优化

++早在’