探测距离（海里）
9GHz 20 8（7） 6 11（7） 8 5.0 3.4 4.6（2） 4.9（3） 2.0 3GHz 20 8（7） 6 11（7） 8 3.7 3.0 3.0（2） 3.6（3） 1.0 目标类型 分布的 分布的 分布的 复杂的 复杂的 点目标 复杂的 点目标 点目标 点目标
25
S波段与X波段收发机均可达到
三、 航海雷达的发展趋势
因此与传统雷达相比具有很低的射 脉冲压缩 频脉冲发射功率，通常在占空比为 10%的情况下峰值功率为170w，这 样高的负荷比，来源于发射机的新 型设计和脉冲压缩技术，因此在接 全固态 收机接收时，假定脉冲压缩比1000： 1的情况下，就可以获得170kw峰值 功率 合成
有2级全固态功率放大器
26
三、 航海雷达的发展趋势
检测性能：
27
三、 航海雷达的发展趋势
28
当
三、 航海雷达的发展趋势
29
三、 航海雷达的发展趋势
30
三、 航海雷达的发展趋势
JRC固态雷达：
31
三、 航海雷达的发展趋势
32
三、 航海雷达的发展趋势
33
三、 航海雷达的发展趋势
34
三、 航海雷达的发展趋势
20
三、 航海雷达的发展趋势
功率 (db)
0
陆地 海面 -20 目标 雨雪 -30 速度 (m/s)
-10
-6
0
6
12
18
24
21
三、 航海雷达的发展趋势
发现概率 传统X波段雷达
1.0
目标船舶高度: 2m
0.5
5 距离 (nm)
10
22
三、 航海雷达的发展趋势
发现概率
1.0 固态雷达
目标船舶高度: 2m
7
三、 航海雷达的发展趋势
1、天线： 天线旁瓣性能要求：
雷达类别 最大旁瓣电平（dB） ±10°以内 ±10°以外
SOLAS
非SOLAS A类 非SOLAS B+C类
-23
-20 -18
-30
-23 -19
8
三、 航海雷达的发展趋势
2、倒余割平方天线： 垂直波束为倒余割平方形。 特点：天线水平方向以上空中辐射小；雷达最小作用距离 （近距盲区）小；对远近距离目标照射较均匀。适用于岸用雷 达和大型船舶。
功率 合成
磁控管雷达无法达到这样高的分辨率。
17
三、 航海雷达的发展趋势
>30,000W 窄脉冲
18
Байду номын сангаас
三、 航海雷达的发展趋势
170W 应用脉冲压缩技术的长脉冲
19
三、 航海雷达的发展趋势
大幅提高雨雾和海杂波环境 下目标检测和跟踪的性能
脉冲压缩
脉冲 多普勒
全固态
恒虚警 杂波图 连续动 目标检测
功率 合成
14
三、 航海雷达的发展趋势
5、固态雷达
鉴于传统的航海雷达（非相参单脉冲机制）无法在抑制干 扰探测小目标方面取得根本性的突破。ITU推荐采用脉冲 压缩机制或WIMAX技术来解决海杂波背景中检测小目标的 难题； 航海雷达制造商把最初为宽带通信链路研制的氮化镓以及 其他微波功率半导体应用于雷达发射机以取代磁控管； 移动通信的需求不断对ITU确定的航海雷达频谱限制施加 了压力，而固态雷达的峰值功率（200W左右）与传统的 雷达（30Kw左右）相比，频谱干扰电平远远降低了。 英国的Kelvin Hughes的SharpEyeTM是固态相参雷达的 一个成功例子，它是第一个符合IMO要求的系统。峰值功 率170W，占空比10%。
35
三、 航海雷达的发展趋势
BR24型近距防碰固态雷达
◆100mW超低发射功率，微波辐射量 小于移动电话的辐射量
◆海浪/雨雪抑制优于磁控管常规脉冲雷达 五倍以上
◆画面清晰，近距避碰无盲区和失真图像 ◆按键即可发射，省去磁控管常规脉冲雷达 预热时间 ◆近距目标分辨率高（超过一般X-波段雷达） ◆全自动设置无须人工调谐
3
二、SOLAS公约的要求
船舶级别和显示器尺寸的要求：
船舶级别 最小操作区域直径 最小显示区域 自动录取目标 最小录取目标数 最小显示激活的 AIS目标数 最小显示睡眠的 AIS目标数 试操船 小于500总吨 180mm 195*195mm 20 20 100 500~10000总吨 250mm 270*270mm 30 30 150 10000总吨以上 320mm 340*340mm 是 40 40 200 是
9
三、 航海雷达的发展趋势
3、大口径天线： 口径垂直边尺寸 620mm。 特点：天线垂直波束窄（ 4°），增益大（ 42dB ）
10
三、 航海雷达的发展趋势
4、频率分集
应用目的 抑制杂波干扰，增加雷达作用距离。 基本原理 多部发射机通过同一天线同时或交替发射不同载频、但 脉冲宽度和重复频率完全相同的信号。 回波信号经多路相应频率的接收机处理后叠加，再送到 显示器。 多种频率信号叠加可提高信噪比，降低目标回波起伏， 增加雷达最大作用距离，提高雷达的测量精度、抗干扰能 力和可靠性。
必须定期更行官方海图数据（ENC）；
通过网络共享海图数据；
具有TCS功能；
41
三、 航海雷达的发展趋势
42
三、 航海雷达的发展趋势
10、AIS数据的集成 任何被选择的跟踪目标必须显示：数据来源，真距离，真 方位，CPA，TCPA，真航向，真速度； 任何被选择的AIS目标必须显示： Source of data, ship identification, navigational status, position where available and its quality, range, bearing, COG, SOG, CPA and TCPA. Target heading and reported rate of turn. AIS数据被赋予雷达跟踪数据同等的地位； 如果具有试操船功能，则必须提供对AIS目标的试操船。
4
三、 航海雷达面临挑战
1、环境：航海雷达需要在极端的环境条件下工作：

在超常的温度下工作，世界上有些地方的温度会低于-40°C； 在强风、强振动、强冲击工作； 需要在强降雨、盐水喷淋下工作； 必须经受巨大的温差变化-15~+55°C； 极大的动态范围，必须探测回波截面积从小于1m2到数万m2 的目标； 跟踪目标的速度能从0到100kn，在高速船上需要更大的相 对速度； 安装在既不固定也不稳定的平台上。
36
三、 航海雷达的发展趋势
Broadband 雷达 17W
4KW 脉冲雷达
37
三、 航海雷达的发展趋势
7、硬件和操作系统 采用图形工作站的硬件平台渐渐成为主流方式，采用成熟 的工控硬件平台可以大大缩短新技术雷达硬件的开发时间； ARM+DSP+GSP在小型雷达研发上具有广阔的前景；
实时操作系统（Qnux和vxWorks）和嵌入式操作系统 （Linux）已经成为新技术雷达主要的操作系统。
成熟的硬件平台和操作系统使得雷达的接口技术更成熟、 可靠和稳定，更适应综合船桥系统IBS的性能要求。
三、 航海雷达的发展趋势
8、雷达界面 由于大多新技术雷达都具有操作系统；雷达的操作界面逐 渐趋向窗口化的图形界面，虚拟键盘和跟踪球成为主要的 输入设备，物理控制键逐渐减少； 需要确定一致公共参考点（CCRP），并在雷达显示器上 显示一个成比例的本船； 必须显示本船的船位、参考坐标系；
MTBF超过50000小时, X&S二合 锐眼雷达是全固态脉冲多普勒雷达， 一全固态雷达系统可用率超过 99.9%
脉冲 多普勒
X波段全固态雷达拥有13
级全固态功率放大器， 锐眼S波段全固态雷达拥
发射功率的同等接收性能效果。 恒虚警 杂波图 更好的海杂波抑制 连续动 目标检测 效果和目标检测与 跟踪跟踪效果
2
二、SOLAS公约的要求
300总吨及以上和全部客船，需装备： 1台9GHz雷达或其他装置，用于确定和显示雷达应答器、其他水上船舶、障碍物、 浮标、海岸线和航标的距离和方位，借以助航和避碰； 一套电子标绘装置（EPA）或其他装置，用电子方式标绘目标的距离和方位，以便 确定碰撞危险； 600总吨及以上的雷达需配备自动跟踪（ATA）装置； 所有3000总吨及以上船舶，需: 再配置1台3GHz雷达，或第2台9GHz雷达，或其他装置，用于确定和显示其他水 上船舶、障碍物、浮标、海岸线和航标的距离和方位，借以助航和避碰，并与另一 台雷达在功能上是独立的。 第二台自动跟踪仪（ATA)，或其他装置，用于自动标绘其他目标的距离和方位， 以确定碰撞危险。并且两台系统在功能上是独立的。 所有10 000总吨及以上船舶，需配置： 1台自动雷达标绘仪或其他装置，与1台指示相对于水的速度和航程的装置相连，用 于自动标绘至少20个其他目标的距离和方位，以确定碰撞危险和模拟试验性操纵。 注：此为SOLAS2002年修改版。
航海雷达新技术
上海海事大学 应士君
2016年9月25日星期日
1
一、 引言
航海雷达一直是用户群最大的雷达市场，目前，据不完全 估计，安装航海雷达的各类船舶超过300万艘，其中约有5 万余艘是属于SOLAS公约船，中国约有3千余艘； 航海雷达分为两类：用于船舰导航的船用雷达和用于港口 和海岸事务的港口雷达； 2004年IMO发布的雷达性能指标保留了X波段雷达对雷达信 标和搜救应答器的兼容，但IMO鼓励使用相参雷达来提高 在严重的海杂波条件下对目标的检测，在不超过航海雷达 频谱限制的情况下，允许发射3GHz的任意波形。这些技术 得到了国际电信联盟ITU的同意。 大型船舶配备的综合船桥系统IBS对航海雷达提出了更高的 要求。