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齣版社： 北京航空航天大學齣版社

ISBN：9787512407787

商品編碼：29688688069

叢書名： 直升機多普勒導航雷達原理

開本：16開

齣版時間：2012-06-01

基本信息

書名:直升機多普勒導航雷達原理

：27元

作者:臧和發，裴承山　主編

齣版社：北京航空航天大學齣版社

齣版日期：2012-06-01

ISBN：9787512407787

字數：308000

頁碼：161

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：

編輯推薦

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目錄

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內容提要

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《直升機多普勒導航雷達原理》係統地介紹瞭直升機多普勒導航雷達的基礎知識和多普勒雷達設備電路原理。全書分為9章，第1章介紹直升機多普勒導航雷達的基礎知識，第2章到第9章以某型多普勒導航雷達為例較係統地介紹各部分電路的原理及電路實現。在錶達上力求深入淺齣，簡明扼要，通俗易懂和圖文並茂。《直升機多普勒導航雷達原理》可供從事研製、生産和使用直升機多普勒導航雷達設備的工程技術人員及飛行人員參考。也可作為職業類院校相近專業課程的教學參考書。全書由裴承山、臧和發統稿。

文摘

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作者介紹

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《翱翔天際的智慧之眼：多普勒導航雷達的奧秘與應用》 在現代航空領域，安全、高效和精準的導航是無可比擬的基石。無論是廣袤的陸地、浩瀚的海洋，還是雲層密布的天空，飛行器的每一個動作都離不開精確的定位與導航。在眾多導航技術中，多普勒導航雷達以其獨特的原理和卓越的性能，在航空安全和任務執行中扮演著至關重要的角色。本書旨在深入淺齣地揭示多普勒導航雷達的內在機理，剖析其核心技術，並展望其在未來航空領域的廣闊前景。 第一章：追溯導航的演進：從古至今的指引之路 在深入探討多普勒導航雷達之前，我們有必要迴顧人類曆史上漫長而精彩的導航技術發展史。從遠古時期憑藉星辰、太陽和地標來辨彆方嚮的“目測導航”，到航海傢們依賴羅盤、六分儀和天文曆法的“天文導航”；從蒸汽時代引入的機械陀螺儀導航，到二戰後發展起來的慣性導航係統（INS），每一種技術的革新都極大地拓展瞭人類的活動範圍，提高瞭齣行的安全性。然而，這些技術在精度、實時性、抗乾擾能力等方麵仍存在各自的局限性。本書將簡要梳理這些導航技術的演進脈絡，為理解多普勒導航雷達的齣現及其重要性奠定基礎。我們將看到，正是前代技術的不足，催生瞭對更先進、更可靠導航解決方案的需求，而多普勒導航雷達正是順應這一需求而生的傑齣代錶。 第二章：電磁波的脈搏：雷達原理的基石 多普勒導航雷達的核心在於“雷達”這一技術。雷達（Radar）是“Radio Detection and Ranging”的縮寫，意為“無綫電探測與測距”。其基本原理是利用電磁波的發射、反射和接收來探測目標的位置、距離、速度、甚至形狀等信息。本章將詳細闡述雷達的基本工作流程：發射機産生電磁波脈衝，通過天綫定嚮發射齣去；電磁波遇到目標後會發生反射，形成迴波；接收天綫接收迴波信號；信號處理器對迴波進行分析處理，最終提取齣所需的目標信息。我們將深入探討電磁波的傳播特性、不同頻率段雷達的優缺點、以及雷達係統中的關鍵組成部分，如發射機、接收機、天綫和信號處理器等，為理解後續的多普勒效應打下堅實的理論基礎。 第三章：時空的漣漪：多普勒效應的物理精髓 多普勒效應是多普勒導航雷達最核心的物理原理。當波源與觀測者之間存在相對運動時，觀測者接收到的波的頻率會發生變化的現象，便是多普勒效應。最直觀的例子莫過於救護車或警車駛近和遠離時的鳴笛聲，其音調的升高和降低便是音波多普勒效應的體現。在雷達係統中，當雷達天綫與飛行器相對運動時，發射齣去的電磁波在遇到地麵或水麵等反射體並被接收時，迴波信號的頻率會因為這種相對運動而發生偏移。這個偏移的頻率，即“多普勒頻移”，直接與飛行器相對於雷達的徑嚮速度成正比。本章將詳細闡述多普勒效應的數學模型，講解如何通過測量迴波信號與發射信號之間的頻率差，精確計算齣飛行器的徑嚮速度。我們將分析影響多普勒頻移的因素，如相對速度、電磁波頻率等，並初步探討如何利用這一原理實現速度的測量。 第四章：速度的丈量：多普勒導航雷達的工作流程 在理解瞭雷達基本原理和多普勒效應之後，本章將聚焦於多普勒導航雷達的具體工作流程。我們將剖析多普勒導航雷達如何將多普勒效應轉化為精確的速度測量。典型的多普勒導航雷達係統通常包含一個或多個固定在飛行器上的天綫，它們嚮地麵（或水麵）發射特定頻率的電磁波。地麵反射的電磁波被接收，並與發射的電磁波進行頻率比較。通過分析不同方嚮天綫接收到的迴波信號的多普勒頻移，係統能夠計算齣飛行器在各個方嚮上的徑嚮速度分量。將這些速度分量進行矢量閤成，即可獲得飛行器相對於地麵的真實速度矢量，包括速度大小和方嚮。本章還將探討不同類型的多普勒導航雷達，如固定波束雷達、掃描波束雷達等，以及它們在速度測量上的區彆與優勢。 第五章：定位的智慧：從速度到位置的飛躍 多普勒導航雷達的核心優勢在於其能夠直接測量速度，而速度是導航的關鍵要素。一旦飛行器的速度信息被精確獲取，便可以通過積分運算來推導齣其位置信息。本書將詳細闡述這一過程。通過測量飛行器在不同時間點的速度，並考慮到其初始位置，導航計算機可以不斷地更新和計算飛行器的當前位置。這便是所謂的“推算導航”。我們還將探討多普勒導航雷達在實現全天候、低空導航方麵的獨特優勢。與依賴地麵信標或衛星信號的導航方式不同，多普勒導航雷達不依賴外部信號源，而是主動探測自身與周圍環境的關係，因此不受雲層、地形遮擋、電子乾擾等因素的影響，在惡劣天氣或復雜環境下依然能夠提供可靠的導航信息。 第六章：技術的深度：關鍵組成與性能考量 本章將對多普勒導航雷達的關鍵技術和係統組成進行更深入的剖析。我們將詳細介紹雷達係統中的重要組成部分，如： 天綫係統： 天綫的類型、波束寬度、掃描方式等對雷達的探測能力和精度至關重要。我們將討論固定波束天綫、拋物麵天綫、相控陣天綫等不同類型天綫的原理和應用。 發射機與接收機： 發射機的功率、穩定性以及接收機的靈敏度、動態範圍等直接影響雷達的探測距離和信號質量。我們將探討固態發射機、TWT（行波管）發射機，以及低噪聲放大器（LNA）、混頻器等接收機關鍵器件。 信號處理器： 這是多普勒導航雷達的“大腦”，負責從復雜的雷達迴波中提取齣多普勒頻移信息，並進行後續的定位和導航計算。我們將深入瞭解數字信號處理（DSP）技術在雷達信號處理中的應用，如FFT（快速傅裏葉變換）用於頻譜分析，以及各種濾波和解調算法。 導航計算機： 負責整閤雷達測量數據，結閤飛行姿態信息，進行推算導航計算，輸齣飛行器的位置、速度、航嚮等信息。 此外，本章還將討論影響多普勒導航雷達性能的關鍵因素，如： 測量精度： 影響速度和位置測量精度的因素，如多普勒頻移測量精度、係統誤差、環境因素（如地錶反射特性）等。 探測範圍： 雷達能夠有效探測的距離，與發射功率、天綫增益、接收機靈敏度等密切相關。 抗乾擾能力： 如何應對自然電磁乾擾和人為電子乾擾，以保證導航的可靠性。 功耗與體積： 在航空應用中，對導航係統的功耗和體積有嚴格的要求，這將影響係統的設計和選擇。 第七章：實戰的演練：多普勒導航雷達的應用領域 多普勒導航雷達憑藉其獨特的優勢，在航空領域有著廣泛的應用。本章將聚焦於這些實際應用場景，展示其強大的能力： 直升機導航： 特彆是對於直升機而言，其低空、低速、懸停等復雜的飛行模式，對導航係統的精度和適應性提齣瞭極高的要求。多普勒導航雷達能夠精確測量直升機的速度和距離，支持其在復雜地形下的起降、搜索救援、空中吊運、偵察監視等任務。特彆是其全天候工作的能力，對於提高直升機執行任務的可靠性至關重要。 固定翼飛機導航： 盡管現代飛機廣泛使用GPS等衛星導航係統，但多普勒導航雷達在某些特定場景下仍然是不可替代的備份或補充。例如，在GPS信號被乾擾或失效的情況下，多普勒導航雷達可以提供自主導航能力，確保飛機安全飛行。 軍事應用： 在軍事領域，多普勒導航雷達被廣泛應用於戰鬥機、偵察機、無人機等平颱，提供高精度的導航和目標探測能力，支持戰場偵察、精確打擊、空中加油等多種任務。 民用領域的延伸： 除瞭航空領域，多普勒導航雷達的原理和技術也逐漸延伸到其他領域，例如用於地麵車輛的導航、水上交通的定位以及甚至在氣象監測中也有其應用的可能性。 第八章：未來的展望：創新與挑戰並存 隨著科技的不斷發展，多普勒導航雷達技術也在持續演進。本章將展望其未來的發展趨勢和潛在挑戰： 微型化與集成化： 隨著電子技術的進步，未來的多普勒導航雷達係統將更加輕巧、緊湊，易於集成到更小的飛行平颱中。 智能化與自適應性： 利用人工智能和機器學習技術，雷達係統將能夠更智能地處理復雜環境下的迴波信號，實現更強的自適應能力和更高的測量精度。 多傳感器融閤： 將多普勒導航雷達與其他導航傳感器（如GPS/GNSS、INS、視覺傳感器等）進行融閤，可以進一步提高導航係統的魯棒性和精度。 新材料與新工藝的應用： 新型天綫材料、微波電子器件以及先進的製造工藝將為多普勒導航雷達帶來性能上的突破。 然而，未來的發展也麵臨著挑戰，例如： 日益增長的電磁乾擾： 隨著無綫電頻譜的日益擁擠，如何有效應對日益復雜的電磁環境將是一個持續的挑戰。 成本與維護： 如何在保證高性能的同時，降低係統的製造成本和維護成本。 法規與標準化： 隨著新技術的齣現，相關的法規和標準化工作需要不斷完善，以確保其安全可靠的應用。 結語 多普勒導航雷達，這一翱翔天際的智慧之眼，以其深刻的物理原理和卓越的工程實踐，為現代航空安全和效率提供瞭堅實的技術支撐。本書希望通過對多普勒導航雷達原理、技術、應用及未來發展的全麵解讀，為廣大航空愛好者、工程師、科研人員以及相關領域的從業者提供一個深入瞭解這一關鍵導航技術的窗口，共同探索航空導航的無限可能。

評分☆☆☆☆☆

這本書的行文風格極其嚴謹，甚至可以說有些刻闆。每一個概念的引入都伴隨著冗長且邏輯性極強的論證過程，仿佛作者在嚮一位極度懷疑論的同行證明每一個字母的正確性。這種風格對於學術研究人員或許是優點，因為每一句話都言之有據，沒有絲毫含糊不清之處。但對於希望快速掌握核心技術和操作流程的讀者來說，閱讀體驗是相當痛苦的。我嘗試跳過那些純數學推導直接去看應用案例，但很快就迷失瞭，因為案例的引入完全依賴於前麵那些抽象的理論基礎。例如，書中花瞭十頁紙來解釋一個波束指嚮的數學模型，而關於如何在高動態環境下保持鎖定目標的具體硬件實現細節，卻隻用瞭一小段話草草帶過，並且沒有提供任何供應商或具體器件的參考。這錶明作者的重心明顯偏嚮“為什麼會這樣”，而不是“我們該怎麼做”。這種不平衡性使得這本書在快速迭代的航空電子領域中，顯得有些脫離實際需求。

評分☆☆☆☆☆

翻開內頁，排版上倒是中規中矩，標準的教科書樣式，字體清晰，圖錶也算是詳盡。我特彆留意瞭關於“雷達原理”的章節，希望能找到關於超視距探測的一些技巧。但是，我發現書中對現代相控陣雷達和閤成孔徑雷達（SAR）的討論非常有限，更多的是基於傳統的機械掃描雷達模型的分析。對於現代直升機導航係統越來越依賴的融閤算法和數據去噪技術，書中幾乎沒有涉及。舉個例子，當涉及到天氣迴波的處理時，它提供的隻是一個基於理想環境的濾波方法，缺乏對實際應用中遇到的復雜地物雜波、海雜波的有效應對策略。這讓我感覺這本書的知識體係似乎停滯在瞭上個世紀的某個時間點。如果這本書的目標讀者是正在設計下一代低空飛行器導航係統的工程師，那麼它提供的信息更新速度是遠遠不夠的。我本來期待的是一場關於未來導航技術的思想碰撞，結果卻像是在重溫一本老舊的經典迴顧錄，雖然有曆史價值，但實用性打瞭摺扣。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計得非常大氣，硬殼裝幀，拿在手裏沉甸甸的，一看就是本經得起時間考驗的專業書籍。我本來是衝著那個“直升機”和“導航”的關鍵詞來的，期待能看到一些實戰案例或者最新的技術應用。然而，深入閱讀後，我發現這本書的重點似乎完全不在我預期的方嚮上。它花瞭大量的篇幅去探討一種非常基礎的、偏嚮理論物理學的概念，用大量的公式和復雜的數學推導來闡述一個現象的底層機製。老實說，那些復雜的傅裏葉變換和信號處理的章節，對我這個主要關心飛行操作和係統集成的工程師來說，簡直是天書。我希望能瞭解的是，在復雜的電磁環境下，多普勒頻移是如何被精確校準以應對湍流和氣流變化，書中卻反復強調瞭經典電磁波理論在特定介質中的傳播特性。這種理論的深度是毋庸置疑的，對於想在基礎物理領域深耕的人來說，或許是寶藏，但對於我這種急需工程解決方案的實踐者而言，感覺就像是去米其林三星餐廳點瞭一份分子料理，雖然精緻，但根本填不飽肚子。它更像是一本研究生階段的教材，而非一本麵嚮行業工程師的工具書，這一點在購前宣傳中沒有明確指齣，導緻瞭期望值的巨大落差。

評分☆☆☆☆☆

關於“多普勒”部分的描述，我本以為能看到很多關於多普勒速度測量的先進技術，比如如何區分地麵運動目標和靜止地物，或者在直升機自身高速機動時如何進行多普勒頻移的實時補償。然而，書中對多普勒效應的解釋，更側重於其作為一種物理現象的基本定義，以及它在簡單直綫運動模型下的錶現。當我期待看到關於閤成孔徑側掃雷達（SAR）中動目標指示（GMTI）是如何利用多普勒數據來區分靜止與移動目標的復雜算法時，我隻找到瞭對基本多普勒處理流程的概述，而且這些處理流程明顯是為固定翼飛機或地麵雷達設計的，與直升機獨特的懸停和低速機動特性適配度不高。可以說，這本書在對“直升機”這一特定平颱的特殊性考量上，做得非常不足。它更像是一本通用的“雷達原理”的電子版，隻是封麵被冠以瞭直升機的名號，內容上的針對性幾乎為零。

評分☆☆☆☆☆

從裝幀和紙張質量來看，這絕對是一本高品質的印刷品，印刷廠的工藝值得稱贊，油墨飽滿，紙張厚實，即便是反復翻閱也不會輕易損壞。這通常預示著內容也應該是經過嚴格審校的精品。然而，閱讀體驗上的挫摺感主要來源於其內容的年代感和專業領域的錯位感。我期望在21世紀的技術書籍中，看到至少對軟件定義無綫電（SDR）架構在現代導航係統中的應用有所提及，或者對低截獲概率（LPI）雷達設計理念有所探討。但這本書似乎完全避開瞭這些現代熱點。它提供的知識框架非常穩固，是那種可以用來打地基的材料，但想用它來建造一棟現代摩天大樓，顯然是不夠的。對我而言，這本書更像是一套深奧的數學工具箱，而非即插即用的工程解決方案。它迫使我花費大量時間去“翻譯”這些古典理論，試圖將其映射到當前的實際硬件和軟件環境中，這個過程的額外成本遠超閱讀一本直接麵嚮應用的參考手冊。