雷达与ARPA手册（第3版）

图书标准信息

• 作者 [英]Andy 著；[英]Alan、Bole、[英]Alan、Wall、张杨、罗军、宋杰 译
• 出版社 电子工业出版社
• 出版时间 2019-09
• 版次 1
• ISBN 9787121370977
• 定价 118.00元
• 装帧 平装
• 开本 16开
• 纸张 胶版纸
• 页数 421页

【内容简介】

　　《雷达与ARPA手册（第3版）》从理论学习和工程应用角度，全面系统地阐述了船舶导航雷达的理论与技术，较好体现了当前船舶导航雷达技术状况和新发展。主要内容包括船舶导航雷达工作原理、杂波条件下的目标检测技术、目标捕获和跟踪技术、标绘和避碰技术、操作和控制方法、ARPA精度和误差分析、使用雷达和ARPA的导航技术、船舶自动识别系统，详细介绍了雷达天线、雷达发射机和雷达接收机等分系统技术，以及全球导航卫星系统、电子海图等辅助设备，IMO关于导航雷达的性能标准等。
　　《雷达与ARPA手册（第3版）》可作为雷达、目标检测、目标跟踪、导航避碰等相关专业研究生的参考教材，也可作为雷达专业工程技术人员和雷达使用人员的参考书。

【作者简介】

艾伦.博尔是英国利物浦约翰摩尔大学的雷达顾问、ARPA航海顾问，前首席讲师。是一名雷达技术科研人员，从事雷达科研、雷达工程的设计开发等工作。
张杨，解放军海军某研究机构科研人员，从事海上雷达技术的科研工作，承担军队相关科研项目多项，具有科学研究、工程应用等多方面的工作经验积累。

【目录】

第1章 雷达基本工作原理 1

1．1 引言 1

1．2 目标距离和方位测量原理 1

1．2．1 回波原理 1

1．2．2 距离与时间的关系 2

1．2．3 定向发射和接收 4

1．2．4 雷达信息显示 4

1．3 方位测量 8

1．3．1 船首标志 8

1．3．2 方位测量 9

1．4 显示模式 9

1．4．1 定向模式 9

1．5 运动和稳定模式 14

1．5．1 相对运动显示 14

1．5．2 真运动显示 16

1．5．3 显示模式选择 19

第2章 雷达系统―技术原理 21

2．1 引言 21

2．2 基本功能 21

2．2．1 发射机 21

2．2．2 天线 22

2．2．3 接收机 23

2．2．4 雷达处理器 23

2．2．5 显示器和用户接口 24

2．3 雷达信号 24

2．3．1 基本注意事项 24

2．3．2 频率选择 25

2．3．3 脉冲雷达的基本概念 26

2．4 雷达发射机 31

2．4．1 基于磁控管的发射机 32

2．4．2 磁控管应用 32

2．5 天线原理 34

2．5．1 天线概念 34

2．5．2 阵列天线 37

2．5．3 天线旋转单元 46

2．6 雷达信号接收和处理 47

2．6．1 雷达方程 47

2．6．2 接收机和处理器的作用 48

2．6．3 雷达接收机 49

2．6．4 接收机技术 52

2．6．5 雷达干扰 57

2．7 雷达信号处理原理 59

2．7．1 信号数字化 59

2．7．2 数字信号处理 61

2．7．3 距离和方位采样 62

2．7．4 杂波抑制 65

2．7．5 目标跟踪 67

2．8 雷达显示器与用户控制器 68

2．8．1 径向扫描平面位置显示器 69

2．8．2 数字显示器 71

2．8．3 平板显示器技术―液晶显示器 73

2．8．4 显示器格式 74

2．8．5 雷达回波显示 78

2．8．6 用户接口 81

2．9 固态雷达原理 83

2．9．1 相参雷达概念 84

2．9．2 相关处理 87

2．9．3 相关处理示例 89

2．9．4 距离旁瓣 91

2．9．5 脉冲压缩 95

2．10 雷达各单元在船上的安装位置 97

2．10．1 天线的安装位置 97

2．10．2 收发机单元 100

2．10．3 显示器单元 101

2．10．4 磁安全距离 101

2．10．5 暴露和防护的单元 101

2．10．6 电源 101

2．10．7 高压危险 102

2．10．8 双雷达转换 102

第3章 目标检测 104

3．1 引言 104

3．2 雷达特性 104

3．2．1 发射机特性 105

3．2．2 天线特性 105

3．2．3 接收机特性 105

3．2．4 最小探测距离 106

3．2．5 探测性能标准 107

3．3 目标特性 108

3．3．1 倾斜角 108

3．3．2 表面质地 108

3．3．3 材料 109

3．3．4 形状 110

3．3．5 大小 110

3．3．6 来自特殊目标的响应 115

3．4 目标增强――无源 116

3．4．1 角反射体 117

3．4．2 反射体阵列 118

3．4．3 路尼伯格透镜 121

3．5 目标增强――有源 122

3．5．1 雷达信标的原理 122

3．5．2 雷达信标在显示器上的形状 122

3．5．3 频率和极化 124

3．5．4 雷达信标的信息源 128

3．5．5 雷达信号弹 128

3．5．6 搜救应答器 130

3．5．7 有源雷达反射体 130

3．6 海杂波中的目标检测 131

3．6．1 海杂波响应的特征 131

3．6．2 杂波问题综述 135

3．6．3 显示的海杂波信号的抑制 136

3．7 降水杂波中的目标检测 141

3．7．1 降水响应的特性 141

3．7．2 在降水中的衰减 142

3．7．3 降水类型的影响 142

3．7．4 雨杂波的抑制 144

3．7．5 克服由降水引起的衰减 147

3．7．6 利用雷达检测降水的能力 147

3．8 雷达视距 148

3．8．1 标准大气条件的影响 148

3．8．2 亚折射 151

3．8．3 超折射 152

3．8．4 过超折射或大气波导 153

3．9 假回波和干扰回波 154

3．9．1 引言 154

3．9．2 间接回波（再次反射回波） 154

3．9．3 多重回波 158

3．9．4 旁瓣回波 158

3．9．5 雷达对雷达的干扰 159

3．9．6 第二次扫描回波 161

3．9．7 由电力电缆引起的“假”回波 166

第4章 自动雷达目标跟踪―规定的装置 168

4．1 引言 168

4．1．1 一体化和独立显示器 168

4．1．2 运输的要求、标准和操作者培训 169

4．1．3 遵守IMO性能标准 170

4．2 目标的捕获 170

4．2．1 捕获的技术规范 170

4．2．2 手动捕获 171

4．2．3 全自动捕获 171

4．2．4 区域自动捕获 171

4．2．5 警戒区 172

4．2．6 警戒环和区域抑制边界 172

4．3 目标的跟踪 173

4．3．1 跟踪的规范 173

4．3．2 变化率辅助 173

4．3．3 被跟踪的目标数 174

4．3．4 目标丢失 175

4．3．5 目标交换 175

4．3．6 轨迹分析和数据显示 176

4．3．7 目标尾迹和过去位置 182

4．4 矢量 183

4．4．1 相对矢量 184

4．4．2 真矢量 184

4．4．3 试操船 185

4．5 自动雷达标绘仪显示器 187

4．5．1 操作显示器的尺寸 187

4．5．2 ARPA装置应具有的距离量程 187

4．5．3 显示模式 187

4．5．4 ARPA数据的亮度控制 187

4．5．5 使用屏幕标识测量距离和方位 188

4．5．6 距离量程改变的影响 188

4．6 字母数字数据的显示 188

4．7 报警和警告 189

4．7．1 警戒区 189

4．7．2 超出最小会遇距离（CPA）/最小会遇时间（TCPA） 190

4．7．3 目标丢失 191

4．7．4 机动时间 191

4．7．5 轨迹变化 191

4．7．6 锚位监视 191

4．7．7 跟踪饱和 191

4．7．8 错误和无效的要求 192

4．7．9 安全极限矢量抑制 192

4．7．10 试操船报警 192

4．7．11 自检和报警 192

4．8 自动对地稳定 192

4．9 导航线和地图（也见8．4．6．3节） 194

4．10 目标模拟装置 195

4．11 预测的碰撞点 195

4．11．1 碰撞点的概念 195

4．11．2 如果观察船保持速度时碰撞点的情况 197

4．11．3 当目标船速度变化时碰撞点的情况 198

4．11．4 当目标船航向变化时碰撞点的情况 198

4．12 预测的危险区（PAD） 199

4．12．1 实际中预测的危险区 201

4．12．2 预测的危险区形状的改变 201

4．12．3 预测的危险区的移动 201

4．12．4 预测危险区（PAD）的未来发展 202

第5章 自动识别系统 203

5．1 AIS的发射体制 204

5．1．1 自主和连续模式 204

5．1．2 指配模式 205

5．1．3 轮询模式 205

5．1．4 B类发射――载波敏感时分多址（CSTDMA） 205

5．2 A类船舶发射的自动识别系统信息 207

5．3 自动识别系统信息及类型 208

5．3．1 A类信息发送 208

5．3．2 B类信息发送 209

5．3．3 搜救飞机 209

5．3．4 自动识别系统搜救应答器 209

5．3．5 导航设备 210

5．3．6 自动识别系统二进制信息 210

5．4 自动识别系统单元和船桥显示器 211

5．4．1 独立的简易键盘显示器 211

5．4．2 独立的图形显示器 211

5．4．3 AIS与ARPA或ECDIS的组合 211

5．4．4 引航员接头与显示器 212

5．4．5 B类设备 213

5．4．6 自动识别系统接收机 213

5．5 自动识别系统的可用性 213

5．5．1 目标交换 213

5．5．2 大块陆地特征周围自动识别系统信号的发送 214

5．5．3 自动识别系统的容量 215

5．5．4 自动识别系统对GNSS的依赖 215

5．5．5 自动识别系统的船舶参与 215

5．5．6 自动识别系统对于虚假报告、欺骗、干扰的脆弱性 216

5．6 自动识别系统对岸上监测站的益处 216

5．7 雷达/自动雷达标绘仪和自动识别系统的避碰对比 217

5．8 AIS其他应用以及与AIS有关的应用 219

5．8．1 自动识别系统互联网 219

5．8．2 卫星自动识别系统 219

5．8．3 船舶远程识别和跟踪 220

第6章 操作控制 222

6．1 控制器的使用和最佳性能 222

6．2 雷达显示器的设置 222

6．2．1 初始检查 223

6．2．2 开机 223

6．2．3 设置屏幕亮度 223

6．2．4 默认状态与启动 225

6．2．5 画面定向设置 226

6．2．6 雷达画面显示设置 226

6．2．7 获得最佳画面（磁控管雷达） 227

6．2．8 相参雷达系统的最佳画面 230

6．3 性能监视 230

6．3．1 回波箱的原理 230

6．3．2 回波箱的安装位置 232

6．3．3 功率监视器 233

6．3．4 应答型性能监视器 233

6．3．5 校正电平 234

6．3．6 性能检查的步骤 234

6．3．7 现代趋势 234

6．4 改变距离量程或脉冲宽度 235

6．5 等待状态 235

6．6 距离和方位测量控制器 236

6．6．1 固定距标环 236

6．6．2 活动距标环 237

6．6．3 平行指示线 237

6．6．4 电子方位线 237

6．6．5 自由电子距离方位线 238

6．6．6 操纵杆/轨迹球和光标 238

6．6．7 距离精度 239

6．6．8 方位精度 239

6．7 杂波和干扰抑制控制器 240

6．7．1 海杂波抑制 240

6．7．2 雨杂波抑制 242

6．7．3 干扰抑制 243

6．8 回波展宽 243

6．9 自动雷达标绘显示器 244

6．9．1 雷达数据的输入 244

6．9．2 启动处理器 244

6．9．3 航向和航速数据的输入 244

6．9．4 矢量时间控制 246

6．9．5 相对矢量或真矢量 246

6．9．6 对地或对海稳定的真矢量 246

6．9．7 安全极限 248

6．9．8 跟踪准备 248

6．10 AIS操作控制器 249

6．10．1 独立的AIS设备 249

6．10．2 AIS与ARPA的结合 251

第7章 含避碰的雷达标绘 253

7．1 引言 253

7．2 相对标绘 253

7．2．1 矢量三角形 254

7．2．2 标绘三角形 255

7．2．3 标绘作图 255

7．2．4 标绘的实用性 256

7．2．5 提取数值数据的必要性 258

7．2．6 特殊情况下的标绘 258

7．3 真标绘 258

7．4 仅有目标机动时的标绘 260

7．4．1 标绘作图 260

7．4．2 试图估计目标机动情况的危险性 261

7．5 本船机动时的标绘 261

7．5．1 本船仅改变航向时的标绘 261

7．5．2 标绘作图 262

7．5．3 本船仅改变速度时的标绘 263

7．5．4 标绘作图 263

7．5．5 用表、图和公式形式表示的“冲程”数据的使用 265

7．5．6 本船同时改变航向和航速时的标绘 267

7．5．7 本船恢复航向或航速时的标绘 268

7．5．8 两船同时机动时的标绘 268

7．6 预测碰撞点、预测危险区、危险扇区和优先扇区的理论和作图 270

7．6．1 预测碰撞点 270

7．6．2 预测碰撞点作图 271

7．6．3 预测危险区 271

7．6．4 预测危险区作图 272

7．6．5 危险扇区 273

7．6．6 危险扇区作图 274

7．6．7 优先扇区 274

7．6．8 优先扇区作图 275

7．7 潮流中的标绘 275

7．7．1 标绘作图 276

7．7．2 调整航向以抵消潮流的影响 277

7．7．3 在潮流中改变速度时需改变航向以保持轨迹 277

7．8 人工标绘――精度和误差 278

7．8．1 标绘的方位精度 278

7．8．2 标绘的距离精度 279

7．8．3 本船速度的精度 279

7．8．4 本船航向的精度 279

7．8．5 标绘时间间隔的精度 280

7．8．6 最近会遇点的精度 280

7．8．7 本船航向和航速随机误差的影响 281

7．8．8 小结 281

7．9 真运动显示的相关误差 282

7．9．1 真运动输入数据的不正确设置 282

7．9．2 轨迹的航向误差 284

7．9．3 轨迹的速度误差 284

7．10 雷达标绘装置 284

7．10．1 雷达标绘板 284

7．10．2 威胁评估标志（“火柴棒”或“大头针”） 284

7．10．3 反射式标绘器 285

7．10．4 “电子”标绘 288

7．10．5 电子标绘仪（EPA） 288

7．10．6 自动跟踪仪 290

7．11 适用于雷达和ARPA的海上防撞规则 291

7．11．1 引言 291

7．11．2 警戒――规则5 291

7．11．3 安全速度――规则6 291

7．11．4 碰撞风险――规则7 292

7．11．5 不良能见度下的船舶导航――规则19 292

7．11．6 避碰操作――规则8 293

7．11．7 累积式转向 294

7．11．8 结论 296

7．12 适用于避碰系统的智能信息库系统 297

第8章 使用雷达和ARPA的导航技术 298

8．1 引言 298

8．2 目标识别与海图比较 298

8．2．1 远距离目标识别 299

8．2．2 分辨力的影响 299

8．2．3 阴影区域 300

8．2．4 潮汐的涨和落 302

8．2．5 显而易见的雷达目标 302

8．2．6 引航情况 302

8．3 定位 303

8．3．1 目标选择 303

8．3．2 定位线类型 304

8．4 平行指示 305

8．4．1 引言 306

8．4．2 准备和预防 306

8．4．3 相对平行指示技术 309

8．4．4 进程监视 315

8．4．5 真运动显示的平行指示 316

8．4．6 现代雷达导航装置 318

8．4．7 计划外的平行指示 320

8．4．8 平行指示时的避碰操作 321

第9章 ARPA――精度和误差 323

9．1 引言 323

9．2 性能标准要求的显示数据精度 323

9．3 自动雷达标绘仪误差源的类别 324

9．4 雷达设备产生的误差 324

9．4．1 闪烁 324

9．4．2 方位测量误差 324

9．4．3 距离测量误差 326

9．4．4 陀螺罗经随机误差的影响 327

9．4．5 计程仪随机误差的影响 327

9．5 显示数据的误差 328

9．5．1 目标交换 328

9．5．2 跟踪误差 328

9．5．3 不正确的航向和速度输入对矢量的影响 330

9．5．4 不正确的数据输入对预测的碰撞点的影响 333

9．6 误差说明 334

9．6．1 矢量系统误差 334

9．6．2 预测的碰撞点和预测的危险区系统误差 334

9．6．3 余晖的误导影响 336

9．6．4 显示数据的精度 336

9．6．5 丢失的目标 336

第10章 辅助设备 337

10．1 全球导航卫星系统 337

10．1．1 全球定位系统 337

10．1．2 由卫星测量距离和时间 339

10．1．3 定位 341

10．1．4 用户设备和数据显示 341

10．1．5 精度和误差 342

10．1．6 差分GPS 345

10．1．7 GPS的改进 347

10．1．8 其他导航卫星系统的发展 347

10．1．9 GPS和雷达的关系 349

10．1．10 GNSS和ECDIS的关系（见10．2节和11．3．3节） 349

10．2 电子海图显示与信息系统 349

10．2．1 矢量海图 350

10．2．2 光栅海图 352

10．2．3 纸质海图与电子海图的比较 352

10．2．4 矢量海图与光栅海图的比较 353

10．2．5 未经认可的电子海图数据 354

10．2．6 与海图相关的出版物 354

10．2．7 ECDIS与雷达和目标跟踪的关系 354

10．3 综合的系统 355

10．3．1 综合船桥系统 355

10．3．2 综合导航系统 355

10．3．3 可能综合的典型系统 355

10．3．4 连通性和接口 356

10．3．5 综合的优点 359

10．3．6 数据过载的潜在危险 359

10．3．7 系统的交叉检查、警告和报警 359

10．3．8 传感器误差和集成的精度 359

10．3．9 数据的监视和记录 360

10．4 航行数据记录仪（也见11．3．5节） 360

10．4．1 设备 360

10．4．2 记录的非雷达数据 361

10．4．3 雷达记录和雷跟踪的数据 361

10．4．4 回放设备 362

10．4．5 航行数据记录仪的未来发展 362

第11章 官方出版物摘录 363

11．1 摘录自IMO-SOLAS公约第5章，规则19，航行安全 363

11．2 IMO关于雷达设备的性能标准 364

11．2．1 摘录自IMO决议案MSC．192（79），2008年7月1日后新造船舶的雷达性能标准 364

11．2．2 摘录自IMO决议案MSC．191(79)关于2008年后新造船舶的船载导航显示器上导航

相关信息的显示标准 381

11．2．3 摘录自IMO SN/Circ．243 导航相关符号、术语和缩略语的显示规范（修正案） 389

11．2．4 摘录自IMO决议案A．615（15）海上雷达信标和应答器的使用 392

11．2．5 摘录自IMO决议案A．802(19)用于搜救作业救生艇的雷达应答器性能标准（修正案） 395

11．2．6 摘录自IMO决议案A．384(X)雷达反射体性能标准 396

11．3 IMO其他相关设备的性能标准 397

11．3．1 摘录自IMO决议案MSC．74(69)附件3通用船载自动识别系统（AIS）性能标准 397

11．3．2 摘录自IMO决议案MSC．112(73)船载全球定位系统（GPS）接收机设备性能标准，

适用于2003年7月1日及以后安装的设备 399

11．3．3 摘录自IMO决议案MSC．232(82)修订的ECDIS性能标准，2006年10月5日批准 401

11．3．4 摘录自IMO MSC252(83)号决议的综合导航系统（INS）性能标准 402

11．3．5 摘录自IMO决议案A．861(20)船载VDR性能标准（修正案） 411

11．3．6 摘录自IMO决议案A．694(17)GMDSS船载无线电设备组成部分和电子导航设备

通用要求 415

11．4 摘录自英国法定文书1993No．69，商船（导航设备）条例1993 417

11．4．1 摘录自部分IV，雷达设备 417

11．4．2 摘录自部分IX，ARPA的安装 418

名词简称和缩写 419