多普勒声纳计程仪

船长008

核心提示：根据多普勒原理，运动着的船只以频率f向海底发射超声波信号，当从海底反射回来的信号频率被接收时，就会产生一个频率差值△f，这个频率差值△f与船运动的速度存在着线性关系

根据多普勒原理，运动着的船只以频率f向海底发射超声波信号，当从海底反射回来的信号频率被接收时，就会产生一个频率差值△f，这个频率差值△f与船运动的速度存在着线性关系。多普勒声纳计程仪就是来测量舰船在水中运动速度和航程的水声导航设备。这种设备从六十年代研制成功以来，时间不长，然而却得到了广泛的应用。这种计程仪的最突出的特点是具有很高的灵敏度，在200米左右水深范围内测相对海底速度，能精确到0.01节。它还能同时测出纵向和横向速度。这些特点对于大型和特种船舶是十分重要的。
此外，还有一种利用“声相关”原理来测量舰船相对于海底速度的新型计程仪。在船底沿船长的适当位置分别装设三声纳换能器，一个发射，两个接收。向海底某定点发射波束，使波束经同样长度的途径先后为二接收器接收，因而分别获得振幅、相位相同的反射信号。在这一时间间隔内，船刚好走过二接收器之间距离的一半。这样就可以计算出船的航行速度。它可以测得三个自由度的对地速度，并提供深度信息，与多普勒声纳计程仪相比大大提高了工作深度，也就是说，在深海中也可以测得舰船对海底的速度。因而，它的出现引起人们的重视。
多普勒声纳计程仪 - 多普勒原理
多普勒原理
多普勒声纳计程仪
多普勒雷达就是利用多普勒效应进行定位，测速，测距等工作的雷达。所谓多普勒效应就是，当声音，光和无线电波等振动源与观测者以相对速度V相对运动时，观测者所收到的振动频率与振动源所发出的频率有所不同。因为这一现象是奥地利科学家多普勒最早发现的，所以称之为多普勒效应。由多普勒效应所形成的频率变化叫做多普勒频移，它与相对速度V成正比，与振动的频率成反比。
脉冲多普勒雷达是利用多普勒效应制成的雷达。1842年，奥地利物理学家C·多普勒发现波源和观测者的相对运动会使观测到的频率发生变化，这种现象被称为多普勒效应。
脉冲多普勒雷达的工作原理可表述如下：当雷达发射一固定频率的脉冲波对空扫描时，如遇到活动目标，回波的频率与发射波的频率出现频率差，称为多普勒频率。根据多普勒频率的大小，可测出目标对雷达的径向相对运动速度；根据发射脉冲和接收的时间差，可以测出目标的距离。同时用频率过滤方法检测目标的多普勒频率谱线，滤除干扰杂波的谱线，可使雷达从强杂波中分辨出目标信号。所以脉冲多普勒雷达比普通雷达的抗杂波干扰能力强，能探测出隐蔽在背景中的活动目标。
脉冲多普勒雷达于20世纪60年代研制成功并投入使用。20世纪70年代以来，随着大规模集成电路和数字处理技术的发展，脉冲多普勒雷达广泛用于机载预警、导航、导弹制导、卫星跟踪、战场侦察、靶场测量、武器火控和气象探测等方面，成为重要的军事装备。装有脉冲多普勒雷达的预警飞机，已成为对付低空轰炸机和巡航导弹的有效军事装备。此外，这种雷达还用于气象观测，对气象回波进行多普勒速度分辨，可获得不同高度大气层中各种空气湍流运动的分布情况。
机载火控系统用的主要是脉冲多普勒雷达。如美国战机装备的APG－68雷达，代表了机载脉冲多普勒火控雷达的先进水平。它有18种工作方式，可对空中、地面和海上目标边搜索边跟踪，抗干扰性能好，当飞机在低空飞行时，还可引导飞机跟踪地形起伏，以避免与地面相撞。这种雷达体积小，重量轻，可靠性高。
机载脉冲多普勒雷达主要由天线、发射机、接收机、伺服系统、数字信号处理机、雷达数据处理机和数据总线等组成。机载脉冲多普勒雷达通常采用相干体制，有着极高的载频稳定度和频谱纯度以及极低的天线旁瓣，并采取先进的数字信号处理技术。脉冲多普勒雷达通常采用较高以及多种的重复频率和多种发射信号形式，以在数据处理机中利用代数方法，并可应用滤波理论在数据处理机中对目标坐标数据作进一步滤波或预测。
脉冲多普勒雷达具有下列特点：①采用可编程序信号处理机，以增大雷达信号的处理容量、速度和灵活性，提高设备的复用性，从而使雷达能在跟踪的同时进行搜索并能改变或增加雷达的工作状态，使雷达具有对付各种干扰的能力和超视距的识别目标的能力；②采用可编程序栅控行波管，使雷达能工作在不同脉冲重复频率，具有自适应波形的能力，能根据不同的战术状态选用低、中或高三种脉冲重复频率的波形，并可获得各种工作状态的最佳性能；③采用多普勒波束锐化技术获得高分辨率，在空对地应用中可提供高分辨率的地图测绘和高分辨率的局部放大测绘，在空对空敌情判断状态可分辨出密集编队的群目标。