雷达最小作用距离

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

第二十一条 沿城市道路两侧新建、改建、扩建的建筑物，其后退距离应视规划道路的红线宽度、性质和视距三角形的要求确定。视距三角形的后退，宽路窄路相交的交叉口按窄路控制（窄路的宽度为26米及以下），宽路与宽路相交的交叉口按较宽路控制，具体按表2执行。

表2 建筑后退道路红线表

道路红线宽建筑物后退道路红线的最小距离（米） 度d（米） 12≤d≤26 2650 高层建筑 8 8 10 12 多层建筑或裙房 高层退交叉口 多层建筑或裙房退交叉口 5 6 7 8 9 10 14 16 8 8 10 12 第二十二条 新建有大量人流、车流的影剧院、游乐场、体育馆、展览馆、大型商场、医院等大型公共建筑及对周边道路交通产生较大影响的其它建设工程，后退道路红线距离除符合表2规定外，最小不小于15米，并应留足地面停车泊位和回车场地。开展交通影响评价的建设工程，必须执行交通影响评价的结论。

第二十三条 沿城市高架道路两侧新建、改建、扩建建筑物，其沿高架道路主线边缘线后退控制距离不得小于30米，其沿高架道路匝道边缘线的后退控制距离不得小于15米。

第二十四条 沿地面和高架轨道交通两侧新建、改建、扩建建筑物，其后退轨道外边线的距离不得小于30米。

第二十五条 沿高速铁路

如何求直线上一动点p到（同侧）两定点距离之和的最小值

解题思路和步骤： 一、作出点p的位置：即其中一定点关于点p所在直线的对称点与另一定点的连线跟点p所在直线的交点。 1、作其中一定点关于点p所在直线的对称点； 2、连接该对称点和另一定点，所得直线与点p所在直线的交点即点p的位置。 二、其中一定点关于动点p所在直线的对称点与另一定点连结成的线段长即所求。

例题讲解

1、平面直角坐标系内有A（2，-1），B（3，3）两点，点P是y轴上一动点，求： （1）P到A、B距离之和最小时的坐标； （2）P到A、B距离之和的最小值； （3）三角形PAB的周长的最小值。

例2、正方形ABCD的边长为8，点M在CD上且DM=2，动点N在对角线AC上，则DN+MN的最小值是多少？

1

例3．（2009，深圳）如图，在直角坐标系中，点A的坐标为（－2，0），连结OA，将线段OA绕原点O顺时针旋转120°，得到线段OB. （1）求点B的坐标；

（2）求经过A、O、B三点的抛物线的解析式；

（3）在（2）中抛物线的对称轴上是否存在点C，使△BOC的周长最小？若存在，求出点C的坐标和 △BOC的最

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实验内容：

雷达回波的信号检测

某雷达发射信号为普通单载频信号，脉冲宽度PW（1~100us自定），重复周期PRI（自定，不出现距离模糊），采样频率自定。天线增益G（20~30dB自定），天线有效接收面积Ar（0.5~5m自定），发射峰值功率Pt（100KW~1MW自定），接收机采用检波非相参体制，带宽Bw较宽，带内噪声近似于白噪声，临界灵敏度Smin自定，系统损耗10dB左右。波束内有2~3个目标，距离自定，散射面积自定（飞机0.1~10m，船舶100~10000m），假设目标散射面积脉内不起伏，脉间起伏特性自定。

(1)利用雷达方程，进行雷达回波信号的仿真。

(2)在目标距离处，对有无信号条件下的概率密度函数进行估计

(3)若脉冲内只有一个采样点，采用最小错误率贝叶斯判决方法进行目标检测，统计虚警率和漏警率。

(4)要求虚警率不大于10-5，试计算判决阈值并进行目标检测，统计虚警率和漏警率。 1．雷达系统仿真模型

雷达系统仿真中，最重要的工作就是建立雷达系统的控制器数学模型。现代雷达不仅是多功能系统，而且也是一个高

信号源分辨力系统。因而现代雷达系统的建模将是一个比较复杂

和困难的过程，但给出一个一般性的

是非题

1、船用雷达都是多普勒雷达。 2、船用雷达绝大多数是脉冲雷达。

3、船用雷达利用测量电磁波在天线与目标之间的往返时间来测距的。 4、船用雷达测距原理是测量电磁波在天线与目标之间的频率变化。

选择题

1、船用雷达属于哪一种类型的雷达? ____

A、脉冲 B、多普勒 C、连续波 D、调频

2、船用雷达测距原理是测量电磁波在天线与目标之间的______。

A、传播速度 B、往返传播时间 C、传播次数 D、往返传播时的频率变化 3、某径向扫描雷达的量程为24 n mile，那么其扫描线全长代表的时间为 。 A、590.4 us B、295.2 us C、300.0 us D、600.0 us

4、雷达测得电波在天线与物标之间的往返时间为36.9us, 则该物标到本船的距离为 。 A、6 n mile B、3 n mile C、4 n mile D、5 n mile 5、雷达的测距原理是利用电波的以下特性 ____ A、在空间匀速传播 B、在空间直线传播 C

是非题

1、船用雷达都是多普勒雷达。 2、船用雷达绝大多数是脉冲雷达。

3、船用雷达利用测量电磁波在天线与目标之间的往返时间来测距的。 4、船用雷达测距原理是测量电磁波在天线与目标之间的频率变化。

选择题

1、船用雷达属于哪一种类型的雷达? ____

A、脉冲 B、多普勒 C、连续波 D、调频

2、船用雷达测距原理是测量电磁波在天线与目标之间的______。

A、传播速度 B、往返传播时间 C、传播次数 D、往返传播时的频率变化 3、某径向扫描雷达的量程为24 n mile，那么其扫描线全长代表的时间为 。 A、590.4 us B、295.2 us C、300.0 us D、600.0 us

4、雷达测得电波在天线与物标之间的往返时间为36.9us, 则该物标到本船的距离为 。 A、6 n mile B、3 n mile C、4 n mile D、5 n mile 5、雷达的测距原理是利用电波的以下特性 ____ A、在空间匀速传播 B、在空间直线传播 C

不论是不是内心, 一个点到三边的距离都是垂线段的长度, 相互之间不能直接比较.

正确的结论是这样的: ①若三角形不等腰,

则平面上到三边距离和最小的点是最大内角的顶点. ②若三角形等腰, 而底边大于腰, 则到三边距离和最小的点是顶角的顶点. ③若三角形等腰, 而底边小于腰,

则底边上(内部和端点)任意一点到三边距离和相等, 并为平面上点到三边距离和的最小值. ④若三角形等边,

则三角形内任意一点到三边距离和相等, 并为平面上点到三边距离和的最小值.

证明不难, 关键是如下特殊情况.

借用下面的图, P是△AMN的一边MN所在直线上任意一点.

PE, PF分别为到另两边的垂线段. 设AM ≥ AN, NK MJ分别是AM, AN边上的高. 则有如下结论: 1) MJ ≥ NK.

2) 当P不在线段MN上, 有PE+PF > NK.

3) 若AM = AN, 且P在线段MN上, 有PE+PF = NK.

4) 若AM > AN, P在线段MN上且不与N重合, 则PE+PF > NK. 证明:

1) ∵AN·MJ/2 = S△AMN = AM·NK/2, ∴AN·MJ = AM·NK. 又∵AM ≥ AN, ∴MJ ≥ NK.

2) 若P在M

1． 基于GPS与GSM的车辆智能防盗系统

利用GPS模块对车辆进行实时定位，基于AVR系列的 Atmega162单片机的信号处理系统对GPS信息进行实时接收和解算，包括经纬信息和速度信号的提取和判断，一旦车辆状态符合被盗情况（即车辆主人未使用车辆的时候，车辆的位置或者速度有明显的变化），立即通过GSM模块通知车主车辆处于被盗状态，车主可使用相关指令使车辆失去制动功能和车辆报警功能，防止车辆被盗。（Jupiter 31的GPS模块和型号为G100的GSM模块。）

2．手持式毫米波测速仪 多普勒体制的毫米波雷达是利用目标与雷达之间存在相对运动时电磁波的多普勒效应进行工作的。毫米波雷达输出的信号进入模拟电路之后经过混频、滤波以及放大之后输出多普勒频率信号。 TI公司的TMS320F2812型号的DSP内部自带AD采样功能，故使用2812对多普勒信号进行采样保存数据，DSP对采集的信号进行FIR滤波之后进行FFT变换得出多普勒频率，根据物体速度与多普勒频率的计算公式VR?1fd?0进行速度与频率的换算。2得出速度之后利用LCD1602进行显示，同时显示出测试过程中出现的最大值，并且在程序中设定一个阀值为报警速度，一旦速度大于这个值就进行报警（指

多普勒天气雷达集训考试题答案

一、 填空题（共30题，每空0.5分，总分40分）

1、新一代天气雷达主要由 雷达数据采集系统 RDA 、 雷达产品生成系统RPG 、 主用户终端子系统PUP 三部分组成。

2、多普勒天气雷达测量的三种基数据是基本反射率因子 、平均径向速度、谱宽 。 3、大气中折射的种类有 标准大气折射 、超折射 、 负折射 、 无折射 、 临界折射 。

4、雷达探测到的任意目标的空间位置可根据 仰角、方位角、斜距三个基本要素求得。 5、多普勒雷达除了具有探测云和降水的 位置 和 强度 的功能以外，它以 多普勒效应 为基础，根据返回信号的 频率 漂移，还可以获得目标物相对于雷达运动的径向速度 。

PtG2?2h??6、达气象方程为pt?1024(ln2)?2r2示粒子的后向散射截面 。

单位体积??i，其中G表示天线增益 ，h表示脉冲长度 ，?表

7、反射率因子定义为单位体积中所有粒子直径的6次方之和。它的大小反映了气象目标内部降水粒子的 尺度 和 数密度 ，常用来表示气象目标的强度。

8、触发对流的抬升条件大多由中尺度系统提供，如锋面、干线、对流风暴的外流边界（阵风锋）、海（陆）风锋、重力波等，

9、雷达波束在