第四章感测与侦测-东吴大学.ppt

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第四章感测与侦测-东吴大学

海兵概 第4章 感測與偵測 海軍兵器系統概論 東吳大學軍事教育 全校選修 第4章 偵測子系統 4-1 基礎知識:偵蒐類別與目標資訊 4-2 基礎知識:能量與波 4-3 電磁波 4-4 偵蒐裝備:雷達、聲納、光電 4.4 偵蒐裝備 雷達 雷達基本原理 天線及雷達波波套形成 雷達大部組成 雷達基本原理 發出一段有指向性的電磁波到特定的方位 如果該段電磁波被碰撞反射回來,即知道在該方位有”東東” 計算發波到回波的時間差而得知道該東東   的距離    那~~~要如何知道四週哪裏有東東? 雷達 RADAR 雷達是什麼?可由其英文名稱來暸解 RADAR 是 RAdio Detection And Ranging 的縮寫,而中文的雷達,是該縮寫的直接音譯 Radio:指電磁波。 大部分的雷達,使用波長 1 ~ 300厘米,亦即頻率 1~300 GHz 的電磁波。 電磁波波長可介於 10-6 到 107 米(公尺) 厘米波:波長為數厘米的電磁波 雷達 RADAR Detection : 偵知。 指藉由接收物體反射回來的電磁波,來偵知物體的存在 Ranging : 測距。 計算發波與回波的時間間隔,即可得知物體與我之間的距離 R = cΔt/2。 雷達,若以意譯,則為電磁波偵知測距儀 練習一下下…電達測距 脈波雷達 脈波 pulse wave 脈波雷達參數 脈波雷達效能 脈波 pulse wave 什麼是脈波? 不連續(間歇)的波,例如每1小時,有5分鐘的波動 此5分鐘的波動其頻率可與脈波頻率無關 脈波可以是有規律的,也可以無固定規律 為什麼脈波型的電磁波適合用於雷達? 明確的發射時間與反射時間有利計算目標距離 有沒有使用連續波來偵測的雷達? 脈波雷達參數 PRT (脈波來復時) : 每隔多少時間會有一個脈波。 PRF (脈波來復頻) : 脈波出現的頻率,亦即單位時間內有幾個脈波,PRF = 1/PRT PW (脈 波 寬 度) : 指脈波中,波動持續的時間 RT (停 止 時 間) : 指脈波中,沒有波動的時間 RF (發 射 頻 率) : 指波動的頻率 脈波雷達效能 脈波寬度(PW)的影響 距離解析力: RRES = c PW/2 最近偵測距: RMIN = c PW/2 脈波來復時(PRT)影響: 最遠可偵距離, RUNAMB = c PRT/2 = c/(2PRF). 天線Rotation Rate 旋轉率 最遠可偵距 Maximum Range 真實距離 Unambiguous Range 練習題又來了…哈哈哈 某雷達使脈波資料如下: PW = 10微秒(毫=10-3 微=10-6 奈=10-9 ) RT = 1毫秒 請問: 雷達的PRF為何? 最遠可偵距離為何? 距離解析力及最近偵測距為何? 脈 波 雷 達 大 部 組 成 天線及雷達波波套形成 天線 雷達波波套形成 天線 天線的功用 隅合 或 反射 電磁波 接收電磁波 最簡單的天線是雙極式(dipole)天線, 如右圖 中饋式雙極天線長度應正好是波長的一半 置於地面時,可再縮一半,1/4l 雷達波波套 波套(Lobe)指具有方向性的電磁波束 相同能量強度,聚焦為波束 能達到更遠距離(提高回波強度) 方位更加精確 要把電磁波弄成波套,一般有兩種方法: 以天線將電磁波反射到某方向 使用波的干涉消長現象,以相位差來形成某方向的波套 反射式天線 將能量聚焦成較完整的波套 相位式波套形成原理 相位式波套形成原理 (相位陣列雷達,PAR) 發射機 Transmitter 功能 產生電磁波並將其調變為脈波串 將發射信號功率提高至適當的大小,使其能提供適當的偵測距離。 基本組件 磁控管 (magnetron):產生電磁微波的震盪器(oscillator) 放大器 (amplifiers):提高功率 接收機 Receiver 功能 感測 (Sense) 回波 放大回波信號,供後續處理及顯示 重要特性 將回波信號由背景雜訊中分辨出來的能力 信號雜訊比=信號功率/雜訊功率 signal-to-noise ratio = S/N Miss and FAR 供電器 Power Supply 功能:提供組件不同功率及電壓的電源 發射器 (transmitter) 是整個雷達系統中耗電最多的組件: 累積並提高脈波能量以供發射 脈波所發射的功率,稱為峰值功率 (peak power)。 它比供應到發射器的平均功率要高出許多。 同步器及收發轉換器 同步器 (Synchronizer) : 同步器管制雷達各部件並為新脈波歸零計時器 收發轉換器 (Duplexer) : 切換天線連接到發射機或接收機的切換開關 4.4 偵蒐裝備 聲納 最早的聲納 聲納一般概念 工作原理 聲納類別 水中

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