提高航標(biāo)特殊氣象條件下的導(dǎo)航能力初探

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材料和其布局沒有考慮對導(dǎo)航雷達(dá)所放射電磁波的反射問題，因此其在特殊氣象條件下的導(dǎo)航性能存在確定的缺乏，隨著航運(yùn)的進(jìn)展，其已不能完全得志船舶導(dǎo)航需求。

關(guān)于提高現(xiàn)有航標(biāo)在特殊氣象條件下導(dǎo)航性能設(shè)想

要提高現(xiàn)有航標(biāo)在特殊氣象條件下導(dǎo)航性能，最簡樸便捷的方法就是提高特殊氣象條件下航標(biāo)在船舶導(dǎo)航雷達(dá)上的可識別性或可識別距離。提高特定目標(biāo)的可識別性或可識別距離通?？刹扇“惭b雷達(dá)應(yīng)答器和雷達(dá)反射器兩種方法。由于雷達(dá)應(yīng)答器，一是屬于有源設(shè)備，需要消耗確定電源能量，從現(xiàn)有資料看目前不適于安裝在中游游標(biāo)上使用，二是本金較高也不適合在內(nèi)河航道上推廣。所以，我們首先選取無源雷達(dá)反射器作為考慮對象。

能產(chǎn)生猛烈的雷達(dá)回波的反射器有角反射器、倫伯透鏡反射器、范·阿塔反射陣、雷達(dá)反射氣球等。

其中角反射器：由三個(gè)彼此垂直相交的金屬平面構(gòu)成的反射體，有三角形、方形、圓弧形角反射器之分(圖1)。角反射器可以在較大的角度范圍內(nèi),將入射的電磁波經(jīng)過三次反射，按原入射方向反射回去（圖2）,并產(chǎn)生很強(qiáng)的回波。尺寸不大的角反射器也具有很大的雷達(dá)截面積。最大的雷達(dá)截面積主要取決于反射器的各個(gè)面間保持直角的精確度，微小的角度偏差和板面不平都將導(dǎo)致雷達(dá)截面積的顯著減小。角反射器的方向圖約為25°～50°。三角形角反射器的方向圖對比寬平，界面剛度較大，制造要求也不高，因而被廣泛采用。因此，我們首先考慮能否將它與現(xiàn)行航標(biāo)結(jié)合起來，從而達(dá)成提高可識別性能。

反射器的布局及測試處境

1、試驗(yàn)用角反射器的布局

為了盡可能地與現(xiàn)有航標(biāo)標(biāo)體配套，在現(xiàn)有標(biāo)體根基上安裝反射器后不至過于影響現(xiàn)有航標(biāo)標(biāo)體的外觀性能，又能產(chǎn)生較好的反射效果。我們選取底邊長566mm,高為400mm四棱錐形的角反射器（如圖3）。它由兩相對的四個(gè)角反射器組成一個(gè)整體盡可能在水平方向上前后左右能取得最大反射效果。材質(zhì)采用3mm厚的不銹鋼板，具有確定強(qiáng)度，又有較好電磁反射效果。同時(shí)，灰白色的不銹鋼材外觀顏色，很輕易與灰色的浮具和遠(yuǎn)處的江水融合，不至太過影響航標(biāo)標(biāo)體形狀。

在標(biāo)位上安裝后的效果如圖4

2、測試前雷達(dá)設(shè)置處境

本次測試試驗(yàn)采用枝江航道管理處的航迅501艇實(shí)裝的導(dǎo)航雷達(dá)。為保證測試的客觀、切實(shí)，我們首先將雷達(dá)的海浪抑制、頻率鎖定、增益等可能影響測試效果的調(diào)理工程全部調(diào)整到手動檔，經(jīng)過一次性調(diào)整好后在整個(gè)測試過程中保持固定不變。以保證雷達(dá)在整個(gè)測試過程中的靈敏度不變。

3、測試時(shí)天氣處境

測試于2022年12月9日分別在長江中游枝江水道、江口水道舉行。天氣晴，江面的薄霧，視距上午測試時(shí)約3公里左右，下午大于4公里。下午江面有2-3級上風(fēng)、微浪，但從下午測試前的校驗(yàn)看，不影響雷達(dá)測試效果。

4、測試處境

上午在枝江水道對采用10米浮具的標(biāo)位舉行了測試：當(dāng)沒有安裝反射器時(shí)，采用屏幕最大顯示距離為3公里的檔時(shí)，目標(biāo)標(biāo)位在距測試船舶1.1公里左右時(shí)開頭展現(xiàn)在顯示屏幕上，即可識別最大距離約為1.1公里；當(dāng)安裝反射器后，測試可識別最大距離為1.2公里左右。

下午在漚水道對采用6.7米浮具的標(biāo)位舉行測試：沒有安裝反射器時(shí)，可識別最大距離，采用3公里檔時(shí)約為0.4-0.5公里,當(dāng)采用1.5公里檔時(shí)約為0.7-0.8公里；安裝反射器后，可識別最大距離，采用3公里檔時(shí)約為0.9-1.2公里,當(dāng)采用1.5公里檔時(shí)約為1.2-1.5公里.

5、對測試結(jié)果的分析

首先從測試數(shù)據(jù)看，該尺寸的反射器用在10米浮具的標(biāo)位上，鞏固作用不明顯。這主要是10米浮具本身就有較大有效反射面的理由。這也就是為什么在航道現(xiàn)場維護(hù)中，用10米浮具時(shí)航標(biāo)被碰撞流失的機(jī)率會大大減小的理由所在。

在6.7米浮具上，那么可以明顯增加可識別距離，但是由于我們主要是采取從下游方向接近目標(biāo)標(biāo)位的方法舉行的測試，而本次測試用的反射器面對下游方向的主要只有一個(gè)反射角起作用，而角反射器的方向圖只有約25°～50°。因此，當(dāng)有船舶經(jīng)過，造成航標(biāo)搖擺時(shí)，會明顯影響到反射效果。這也是在屢屢測試時(shí)產(chǎn)生測試數(shù)據(jù)有明顯差異的主要理由。

6、結(jié)論

綜上所述，雖然本次試驗(yàn)采用的是最簡樸的角反射器，尺寸也不大，但從測試處境看，加裝無源反射器，能有效增加航標(biāo)在導(dǎo)航雷達(dá)上的可識別距離，它不需要增加航標(biāo)電源，是一種經(jīng)濟(jì)有效的提高內(nèi)河航標(biāo)在特殊氣象條件下導(dǎo)航性能的方法。

存在的問題及今后提升建議

由于該試驗(yàn)采用的是最簡樸的角反射器，尺寸也不大，因此，在10米浮具上效果不甚明顯。在實(shí)際應(yīng)用中可以通過增大反射器尺寸和優(yōu)化其布局來擴(kuò)大其反射面積。進(jìn)一步提高導(dǎo)航效果。一是可以通過采用多個(gè)角反射器合理組合來增加和改善其單個(gè)角反射器水平和垂直反射角缺乏的問題，裁減測試中受風(fēng)浪影響較明顯