课程名称

船舶导航设备

教学对象

任课教师

袁富春

总学时

64

课题

课题二：船舶导航雷达（14学时）

教学内容

导航雷达概述及图像特点

学时

2

教

学

目

标

知识目标：

1、概述

2、雷达图像基本元素

3、雷达显示方式

能力目标：

1、 接口技术标准

2、 不同接口输出信号特点

3、 接口的应用

教

学

重

难

点

教学重点：

设备功能

教学难点：

设备组合特点及维护保养要求

解决措施：

通过实课本内容详细讲解、提问，加强理解

解决措施：

设备功能分析及应用

时

间

分

配

1、知识回顾（10分钟）

2、概述；（15分钟）

3、雷达图像基本元素；（20分钟）

4、雷达显示方式；（30分钟）

5、小结；（5分钟）

6、学生提问（10分钟）

参

考

资

料

闵金卫 主编 《GMDSS通信设备》 北京：大连海事大学出版社，2006

王化民 主编 《船舶通信技术教程》 大连：大连海事大学出版社，2012

张仁平 主编 《GMDSS海上无线电通信业务》 大连：大连海事大学出版社出版，1999

教学过程设计

课题二：船舶导航雷达

步骤一、知识回顾（10分钟）

1、NMEA 0183信号特性

2、NMEA 2000信号特性

步骤二、概述（15分钟）

忐田干衄庙白旦魷的雷扶称为船舶导航雷达( Shipborne Navigation Radar)，亦称航海雷达(Marine Radar)或船用雷达，在本教材中简称雷达。IMO在雷达性能标准中指出，雷达通过显示其他水面船只、障碍物和危险物、导航目标和海岸线等相对于琦勸位置，有助于安全导航和避免碰撞。

雷达能够及时发现远距离弱小目标，精确测量本船相对目标的距离和方位，确定船舶位置，引导船舶航行。通过传感器的支持，雷达还具备了目标识别与跟踪、地理参考信息显示等功能，能够更好地避免船舶碰撞，保障航行安全。

雷达是船舶驾驶台不可或缺的精密导航设备。按照SOLAS 公约的要求，所有300总吨及以上的船舶和不论尺度大小的客船必须安装一台x波段雷达；所有3 000总吨及以上的船舶，除满足以上要求外，还应配置一台S波段雷达，或（如果主管机关认为合适）第二台X波段雷达，并具备目标自动跟踪功能；所有10 000总吨及以上的船舶，应配备两台（至少一台为X波1  段）雷达，其中至少一台应具备目标自动标绘和试操船功能或ARPA（automatic radar plotting：aid）功能，可自动标绘至少20个目标，用于船舶避碰行动。

步骤三、雷达图像基本元素（20分钟）

雷达显示系统将雷达传感器探测到的本船周围目标以平面位置图像（极坐标系）显示在；屏幕上，早期的雷达显示器也因此被称为平面位置显示器( PPI).。

最新性能标准要求CCRP可由驾驶员 根据需要设置，建议通常设置在船舶驾驶位置。图3-6中雷达量程为12 n mile，即在雷达屏幕上显示了以本船为中心，以12 n mile为半径本船周围海域的雷达回波。在雷达屏幕上，HL(Heading Line)称为船首线，其方向由本船发送艏向装置(THD)或陀螺罗经驱动，指示船首方向。发自于扫描起始点的径向线称为扫描线。扫描线沿屏幕顺时针匀速转动，转动周期与雷达天线在空间的转动周期一致。屏幕上等闯距的同心圆称为固定距标圈（Range Ring，简称RR），每圈间隔2 n mile，用来估算目标的距离。与固定距标圈同心的虚线圆是活动距标圈c Variable Range Marker，简称VRM，，它可以由操作者随意  ；调整半径，借助数据读出窗口的指示测量目标的准确距离。EBL( Electronic Bearing Line)称为电子方位线，可以通过面板操作，控制其在屏幕的指向，借助数据读出窗口的指示或屏幕边缘显示的方位刻度，测量目标的方位。很多雷达将VRM/EBL 联动，称为电子距离方位线(Elec-tronic Range/Bearing Line，简称ERBL)，可以通过一次性操作同时测量目标的距离和方位。现代雷达用平面光栅显示器取代了PP1，雷达回波图像区域仍然采用曲毫形式，用来显示回波图像和导航避碰关键图形信息。在雷达图像周围的功能区域，还有很多操I-作菜单、传感器信息以及与雷达目标和操作有关的各种数据、警示信息和帮助信息等，用来设0置和操作雷达，帮助操作者精确读取雷达目标数据。

屏幕上除了显示岛屿、岸线、导航标志、船舶等对船舶导航避碰、安全航行有用的各种回波之外，还无法避免地显示出各种驾驶员不希望看到的回波，如海浪干扰、雨雪干扰、同频干扰、云雾回波、噪声、假回波等。一个专业的雷达观测者，应能够在杂波干扰和各种复杂屏幕背景中分辨出有用回波。

步骤四、雷达显示方式（30分钟）

从船舶运动参照系划分，雷达图像的运动模式可以相对于本船，也可以相对于水面或相对于地面。前者称为相对运动显示方式，后者称为真运动（对水真运动和对地真运动‘）显示方式。在不同的雷达图像运动模式下，根据图像的指向模式，即从船首指向划分，雷达显示方式可以进一步分为船首向上相对方位、船首向上真方位、真北向上和航向向上等雷达图像指向方式。雷达图像的运动方式与指向方式结合，形成多种多样的显示方式，方便不同航行环境下的雷达观测

相对运动船首向上是雷达最基本的显示方式，除雷达传感器之外，不需要连接其他任何传感器信号。此时，方位刻度盘的o。在屏幕的正上方，无论船舶航向和航簍速如何变化，船首线始终指向正上方，扫描中心固定不动。当雷达航向传感器故障时，性能标准要求系统在1 mm内自动切换至此显示方式，且有报警提示。值得一提的是，目前有的型号  。的雷达用本船航向信号同步方位刻度盘，船首线对应的方位始终指向屏幕上方，使得在这种显示方式下也能够读取到目标真方位。这种改 良的首向上( H-up)显示方式被称为船首向上真方位(up TB)显示。

在相对运动真北向上(N-up)显示方式下，需要输入本船首向信号，扫描中心固定不动，屏幕正上方代表地理真北，船首线指向始终跟随本船首向信号。

在相对运动航向向上( C-up)显示方亏式下，雷达也需要输入本船首向信号，扫描中心固定不动，屏幕正上方代表本船设定航向，船首线指向始终跟随本船首向信号。

真运动显示时，需同时接入本船航向和航速信号毛扫描中心根据所选择量程比例，在屏幕上按照本船的航向和航速移动，所有目标的运动都参考本船的速度输入。

按照性能标准的规定，扫描中心应在不小显剎Z域半径的50%和不超过其75010的屏幕范围内移动和自动重调，并且可以随时人工重调扫描起始点，使船首方向有更大的显示视野，方便雷达观测：真运动显示时，雷达同样可以具有上述三种屏幕指向方式。但考虑到真运动船首向上( Tup)—显示方式不能很好地表现出运动的真实性，现代雷达多数不提供这种显示方式。

步骤五、小结（5分钟）

步骤六、提问（10分钟）

1、雷达图像基本元素

2、航海雷达显示方式