现代雷达技术在渔船航行的作用.docx
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现代雷达技术在渔船航行的作用
现代雷达技术在渔船航行的作用
丁慧童0621127
08海渔1班
摘要:
渔船航行利用的雷达,即航海雷达(航海导航雷达)Marine(navigation)radar自20世纪中叶开始用于船舶导航,已是船舶必不可少的重要导航设备之一。
其在船上的应用主若是定位、引航和避碰。
本文将对航海雷达概况及其三种作用进行论述。
关键词:
航海雷达
TheEffectsofModernRadarTechnologytoFishing-boats’Sailings
DingHuitong0621127
Class1of08MarineFisheryScienceandTechnology
Abstract:
Radaronfishing-boat(Marinenavigationradar)havebeenusingfromthe20thCenturyfornavigation.Nowit’soneofthenavigationequipments.It’smaineffectsarelocation,navigationandavoidingcrash.Inthiswork,thesurveyofmarinenavigationradarandthethreeeffectswereelaborated.
Keywords:
Marine(navigation)radar
一、航海导航雷达概况
船用雷达由微波传输与天线系统、发射机、接收机、显示器和电源5部份组成;通过对无线电信号来回时刻的精准测量,并在雷达显示器内设置一个计时系统实现测距;可用于观测海上附表、船只、海岸、礁石、冰山等,完成船舶的远程和近程领航,防治船舶与冰山或其他障碍物相撞,指挥船舶在港内的运动等;
由于口岸航道狭小,船舶拥堵,为防治碰撞,要求导航雷达具有较高的方位分辨力和距离分辨力,弄得数据和小的最小作用距离;为能显示目标真实方位及区分活动目口号固定目标,导航雷达通常还备有真运动显示装置;导航雷达应具有简单、轻便、靠得住、紧凑、利用方便、互换性强等特点。
以下介绍雷达设备组成和利用性能:
(一)雷达设备
1.雷达电源
功用为将各类船电转换成雷达工作所需要的中频交流电;可分中频变流机组和中频逆变器。
2.雷达发射机
发射机组建由触发脉冲产生器、预调制器、调制器、磁控管振荡器、发射机电源组成。
要紧技术指标为工作波长、发射功率、脉冲宽度、重复频率、脉冲波形等。
近距离档用较短脉冲,以提高距离分辨力;远距离档用较长脉冲,以增大作用距离。
工作波段以X波段和S波段为主,前者有较高的方位分辨力,有利于近距离探测;后者受雨雪杂波和海浪杂波的干扰较小,电磁波通过雨区的衰减也小,有利于远距离探测。
若是雷达同时安装这两种波段,可扬长避短。
3.微波传输与天线系统
天线是用来发射、接收电磁波,现代雷达发射和接收一样合用一个天线,由收发开关转换。
天线由马达驱动,作360°持续环扫;该部份由波导(同轴电缆)馈线、天线、驱动电机、传动装置、方位同步发送机及船首位置信号产生器等部件组成。
4.接收机
船用雷达均采纳超外差式接收机。
其大体组成包括有本机振荡器和混频器组成的变频器、前置中频放大器、主中频放大器、检波器、铅直视频放大器、增益和海浪干扰抑制电路和自动频率操纵电路(AFC)等部份组成。
现代船用雷达的发射机和接收机组装在同一机柜内,合称收发机。
5.显示器
显示器由阴极射线管及附属电路、距离扫描电路、方位扫描电路、刻度系统、视频混合放大、抗雨雪干扰、抗同频干扰机及显示器电源等部份组成。
显示方式分相对运动显示和真运动显示。
(二)利用性能和指标
船用雷达的利用性能要紧有:
最大作用距离、最小作用距离、测量距离与方位的精度、图像距离与方位的分辨力、扫描范围及时刻、抗杂波干扰能力、环境适应性和靠得住性等;其技术指标是设计和生产部门为知足雷达利用性能而制定的各项参数,如工作波长、脉冲宽度、重复频率、天线波束宽度、天线转速等。
二、现代航海雷达的应用
(一)定位
雷达测距比测向精度高。
依照定位精度顺序,雷达定位方式为:
距离定位、孤立目标的距离方位定位和方位定位。
如用雷达测距和目测方位结合,定位精度更高。
雷达测量距离和方位的准确性受多种因素阻碍。
依照国际海事组织1981年提出的性能标准,要求测距误差不超过所用量程的%或70米,取其大者。
物标在显示屏边沿的测方位误差应在±1°之内。
由于雷达本身性能和物标反射特性的阻碍,雷达图象具有以下特点,需要正确辩认。
①失真,由于波束水平宽度和光点直径的阻碍,物标回波往往比实物为大;
观测物标回波边沿的方位时,需修正半个波束水平宽度。
由于雷达地平以远和受遮挡的地物无回波,所得岸线图形往往与海图上形状不完全一致。
②有干扰,包括雨雪杂波、海浪杂波、同频杂波等的干扰,轻者阻碍观看,重者掩没物标回波。
③可能显现假回波,包括旁辨回波、间接回波、多次反射等。
④其他如由于船上烟囱、桅杆的遮挡,荧光屏上形成扇形阴影,超折射时显现第二行程回波等。
(二)引航
在较宽水道航行,最好利用雷达持续在海图上定位进行导航。
在狭水道航行,须直接在显示器上进行导航。
航海雷达有相对运动显示和真运动显示两种方式。
相对运动显示方式为航海雷达的大体显示方式。
其特点是代表本船船位的扫描起始点在荧光屏上(一样在荧光屏中心)固定不动,所有物标的运动都表现为对本船的相对运动。
相对运动显示方式分两种。
①舷角显示方式:
又称“船首向上”显示方式。
不管本船航向如何改变,船首标志线始终指向固定方位刻度盘的正上方(零度),便于读取舷角。
但物标在屏幕上的位置随本船航向改变而改变,因此在改向或船首由于风浪而发生偏荡时,会使图像不稳,且由于余晖而使图像模糊)。
②方位显示方式:
又称“真北向上”显示方式。
(船舶要紧依托浮标航行,而且航道弯度不大,可选用舷角显示方式;船舶航行转向频繁,而且需要大角度转向时,选用方位显示方式为宜。
)
真运动显示方式为在荧光屏上能反映船舶运动真实情形的显示方式。
实现真运动显示,要将本船罗经的航向和计程仪的速度信息输入显示器。
其特点是代表本船船位的扫描起始点以相应于本船的航向和速度在屏幕上移动,海面上的固定物标在屏幕上那么固定不动,活动物标按其航向和航速在屏幕上作相应移动,依照活动物标的余晖,即能看出其真实航向和估量其速度。
真运动显示方式主若是便于驾驶员迅速估量周围形势。
(三)避让标绘
为了判别与会遇船有无碰撞危险,应依照雷达观测信息进行标绘作业,标绘内容一般是求最近会遇距离和来船的真航向,真航速。
人工标绘作业可在极坐标图上进行:
按一按时刻距离把来船回波的相对位置移标在图上,其联线确实是该船的相对运动线。
它离中心的垂直距离,称为最近会遇距离。
最近会遇距离太近确实是有碰撞危险。
已知本船真航向、真航速,通过作矢量三角形,就能够求出会遇船真航向、真航速。
60年代显现了套在雷达显示器屏幕上的反射作图器,它使驾驶员能直接在屏幕上标绘而无视差,从而提高了标绘效率,但准确性有所降低,也不能留下记录。
以后又显现了在屏幕上增加一些被称为“火柴杆”的电子标志和基于光、磁、机械等方式进行标绘的其他装置。
60年代末到70年代初显现自动雷达标绘仪。
自动雷达标绘仪是附属于航海雷达的自动标绘装置,一样用电子运算机操纵,可与雷达组装在一路,也能够作为单独部件。
工作时,需向它输入本船航向、速度、雷达触发脉冲、雷达天线角位置和雷达视频回波信号,由人工或自动录取会遇船,然后自动跟踪。
通经常使用矢量线在屏幕上表示各会遇船的航向和航速,其长短能够设定。
矢量线结尾代表到设定的时刻时各会遇船的位置,能够很容易看出有无碰撞危险。
也有效椭圆形或六角形显示预测危险区,其大小取决于所设定的最近会遇距离。
如会遇船的航向、航速和本船的航速均不变,本船航向线通过预测危险区时,即有碰撞危险。
当电子运算机算出最近会遇距离和到最近会遇点时刻小于所设定的许诺范围时,会自动地以各类方式(视觉和音响)报警,提示驾驶员采取避让方法
若是需要,可进行模拟避让(模拟改向、改速或倒车),以确信所要采取的避让方法。
为准确显示各类避碰信息,如选定船舶的方位、距离、航向、航速,最近会遇距离和到最近会遇点时刻等,标绘仪中还有数字显示器或字符显示器。
三、航海雷达最新进展
若是全世界数以万计的船用雷达从2002年起必需更新换代,这将与另外两件重大事件同时发生。
从2002年起,所有载重300吨以上的船必需强制安装VHF应答器;国际海事组织(IMO)成员国的航道测量部门将生产出覆盖全世界海域的官方电子导航海图三个事件同时发生,为新型船用雷达的产生提供了契机。
在船用雷达更新换代之际,船商公司集过去数年的研究功效和实践提出了一个崭新的概念,即:
一部性能优良的ARPA雷达=一般天线收发机+一般PC机及显示器+船商雷达信号处置卡。
船商的雷达信号处置卡(RadarIntegratorBoard)目前已进展到第二代,它直接安插在一般PC机的PCI插槽上,与雷达收发天线单元相接后具有直接处置雷达视频信号、录取和跟踪移动目标、操纵收发机等功能;安插雷达信号处置卡的运算性能将雷达图象与矢量电子海图相叠加,利用运算机连网可将雷达图象和电子海图传输到船上任一部位;利用船商扩展串行接口,运算机还能处置包括VHF应答器(或船舶自动识别系统-AIS)在内的所有船用传感器的信息。
另外,运算机还能把航行进程中的信息紧缩并保留在硬盘上,这些信息不仅包括所有目标的动态数据,而且还包括数月持续航行中雷达天线旋转每一圈所取得的整个雷达图象。
几年前,国际电工委员会(IEC)第1工作组负责制定雷达的技术标准,IEC许诺在雷达屏幕上显示电子导航海图(ENC)上的一些要素,包括岸线、平安区、预警区和线条、孤立的危险物、浮标和灯塔。
叠加以后将超级有助于平安航行。
例如,浮标图形的显示能够使驾驶人员方便地域别浮标回波和目标回波;若是ENC显示的岸线与雷达岸线图象
重合,那么整个海图要素的参照都是正确的,驾驶人员可迅速判定出本船和其它所有目标的相对位置。
禁入区和孤立危险物的显示能使驾驶员在制订航线时考虑躲开,避免航行事故。
值得注意的是,大量触礁或搁浅等事故是由于船长或值班人员过度依托雷达进行避碰航行所致,而雷达上并非能显示暗礁、浅滩、禁入区等海图要素。
若是雷达上能同时显示暗礁、浅滩、禁入区、分道航行区、锚区、打鱼区、海产养殖区等危险区域,将有助于提高驾驶人员的“位置感”,进而减少由于幸免碰撞事故而致使另一事故。
2002年后大多数船船舶上将安装无线电应答器(又称船舶自动识别系统-AIS),若是没有一套能显示应答器信号的显示系统,无线电应答器对船长可不能有什么帮忙。
但倘假设雷达上具有无线电应答器信息将大幅度减少船长的工作量。
第一:
应答器能转输电罗经航向和计程仪航速,这能克服利用ARPA时的阻碍平安的局限性,如测定目标运动时的时延。
众所周知,雷达在处置移动目标时的时延可能长达数分钟,仅仅由于这一缘故,全世界数百乃至上千艘船舶遭遇碰撞。
第二,每一应答器都有一单独的呼号,你可利用VHF通过此呼号呼唤特定的船舶。
再者,应答器还能传输一些如船舶上危险货物的信息、船舶的尺寸和其他一些相当有效的信息。
若是在雷达上没有ENC显示,应答器的作用能够帮忙处置大量目标,帮忙找出浮标、灯塔等。
若是雷达图象与ENC要素能够彼此叠加,二者能明显相得益彰。
四、讨论
雷达在船舶上的利用,大大推动了航海学的进展。
渔船也因此大大提高了平安性和生产效率。
其作用如上文所述,均在现代渔业中相当重要。
随着全世界定位系统、遥感和地理信息系统的不断完善与彼此结合,雷达必将在导航和助渔系统中发挥得更快速、更全面、更精准。
最后感激导航助渔课程,带给我更多知识和专业的进步。
参考文献:
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[4]孙满昌,许柳雄.海洋渔业技术学[M].北京:
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