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『簡體書』雷达与ARPA手册(第3版)

書城自編碼: 3427087
分類: 簡體書→大陸圖書→工業技術電子/通信
作 者: [英]Alan,Bole[艾伦 .,博尔]等
國際書號(ISBN): 9787121370977
出版社: 电子工业出版社
出版日期: 2019-09-01

頁數/字數: /
書度/開本: 16开 釘裝: 平塑

售價:NT$ 743

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內容簡介:
本书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。本书可作为雷达、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。
關於作者:
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。
目錄
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 26
內容試閱
译 者 序
导航雷达主要用于船舶航行过程以及出入港口、狭水道等区域的导航和避碰,是用以保障船舶航行安全的必备的电子设备。
随着水上交通的不断发展,船舶导航雷达使用范围逐渐扩大、使用环境日益复杂,要求导航雷达不断增强功能、提高使用性能。导航雷达需要在多变的恶劣气象、强海杂波、多样密集目标环境,以及本船及目标机动等复杂情况下使用,合理使用与性能的正常发挥对于保障船舶航行安全等具有重要意义。确保导航雷达在恶劣海况等复杂情况下的目标检测及杂波抑制能力,是决定船舶导航雷达性能优劣的关键因素。因此,不断研究和优化船舶导航雷达目标检测、跟踪和标绘等系统能力,一直是一个颇具挑战性的工作。
国外船舶导航雷达的发展不断加速,我国船舶导航雷达设备基础相对薄弱;随着我国海洋强国战略的推进,我国船舶导航雷达研究越来越受到人们的重视。无论是雷达设计师、雷达技术和理论研究人员,还是相关专业研究生,都希望有一本系统全面介绍船舶导航雷达的专著,系统学习船舶导航雷达原理、目标检测、跟踪、标绘和操作控制等系统技术理论。该书可完全满足读者的这种需求。
本书基于理论研究和工程实践,是系统全面阐述船舶导航雷达理论与技术的专著。作者英国利物浦约翰摩尔大学雷达ARPA航海顾问和前首席讲师Alan Bole、英国利物浦约翰摩尔大学利物浦离岸物流与海洋研究所海洋科学合作总监Alan Wall、英国诺丁汉大学航海技术顾问与名誉教授Andy Norris,在雷达系统、杂波条件目标检测理论和技术、目标捕获和跟踪技术、船舶自动识别系统、IMO雷达性能标准等方面均有深入广泛的研究,本书是他们多年积累、总结的船舶导航雷达研究成果的集中体现。为了推动我国导航雷达目标检测、跟踪识别技术的发展,我们组织翻译了本书。全书共分为11章,涵盖了雷达基本原理、雷达系统技术、杂波条件目标检测技术、目标捕获和跟踪技术、目标标绘和避碰技术、船舶自动识别系统、操作和控制方法、精度和误差分析、航行辅助设备、IMO雷达性能标准等内容,内容十分丰富,是目前该领域内最为完备的著述。
本书无论对于雷达工程师还是研究生、学者,或者专业研究开发人员,都是重要的参考资料。
本书由张杨组织翻译并完成全书的统稿工作,罗军、宋杰、李越强参与翻译,李红霞、刘宁波、魏轶旻、王炳昱、丁昊、李庶中、曾活、杨春华、李洁、鉴福升,宁云晖、李保珠、黄衍京、姜佰辰、孙璐、田帅、胡文超、陈宝欣、于晓涵、郭小康等同志对翻译工作做出很多贡献,刘宁波、李红霞在译稿的审校方面做了很多工作。我们在翻译过程中力求忠实、准确地把握原著,同时保留原著的风格。但由于本书涉及知识面很宽,译者知识结构和学识水平有限,对于原著的理解和翻译难免会有不足之处,恳请读者批评指正!
第3版序言
为适应近年来雷达技术的进步,特此将本书进行修订。
过去,导航雷达的主要工作是正确设置显示控制,以及准确地说明显示数据尤其是用于避碰的雷达标绘数据。由于数字技术的发展,杂波抑制和目标跟踪(ARPA)中的技术问题在很大程度上得到了解决。
遗憾的是,技术的进步也带来了相应的问题。模拟技术到数字技术的发展,使得不同设备的信息可以综合显示在同一台显示器上。但是,如果随意使用,可能造成信息过载或者显示器阻塞。
导航雷达需要输入、更新并定期检查输入数据(航向、航速、船舶的其他数据等),这些输入数据决定了正确的输出。若输入数据不正确,导航雷达显示的数据可能是错误的或者具有误导性的。船舶用户的行为取决于导航雷达接收到的信息[例如来自自动识别系统(AIS)]和导航雷达汇算后的信息[例如,来自雷达自动雷达标绘仪(ARPA)],当两者信息不一致时,就会引起混乱。
近年来,船舶航行要求不断提高,所有导航设备的技术规范和技术要求都发生了很大的变化,本书尽可能地考虑这些因素。另外,越来越多的船舶上安装了固态相参雷达,本书第2章也介绍了固态相参雷达的基本原理。
国际海事组织(IMO)和国家层面建议多关注导航雷达使用的安全性和实用性。导航雷达的正确使用极为重要,多年来,我们一直强调良好实践的重要性。
小船和游艇虽然没有被强制要求安装导航雷达,但是仍有许多小船安装了导航雷达以保障航行安全。希望本书提到的大多内容都将证明小船安装导航雷达是有意义的。
此次修订保留了一些与雷达发展有关的内容,以便读者了解雷达发展背景,支撑雷达的理论基础;删除了一些早期设备的相关描述,尽管有些设备目前仍在使用。
另一个重要的变化是,国际海事组织(IMO)对导航雷达最新的性能标准不再提及术语ARPA(自动雷达标绘仪),取而代之的是术语TT(目标跟踪器),因为目前的导航雷达已经将雷达跟踪数据与AIS数据整合在一起进行融合显示。因此,此次修订中新增的第5章用较大篇幅讨论AIS。雷达设备由独立到信息集成的发展趋势,本书为考虑系统的完整性,介绍了雷达ARPA、AIS、GPS和ECDIS,以及它们之间的关系,但是这方面涉及的技术深度不及雷达和ARPA。
艾伦?博尔(Alan Bole)
英国利物浦约翰摩尔大学雷达ARPA航海顾问和前首席讲师
艾伦?沃尔(Alan Wall)
英国利物浦约翰摩尔大学利物浦离岸物流与海洋研究所海洋科学合作总监
安迪?诺里斯(Andy Norris)
英国诺丁汉大学航海技术顾问与名誉教授

 

 

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