提高航标特殊气象条件下的导航能力初探

材料和其结构没有考虑对导航雷达所发射电磁波的反射问题，因此其在特殊气象条件下的导航性能存在一定的不足，随着航运的发展，其已不能完全满足船舶导航需求。

关于提高现有航标在特殊气象条件下导航性能设想

要提高现有航标在特殊气象条件下导航性能，最简单便捷的方法就是提高特殊气象条件下航标在船舶导航雷达上的可识别性或可识别距离。提高特定目标的可识别性或可识别距离通常可采取安装雷达应答器和雷达反射器两种方法。由于雷达应答器，一是属于有源设备，需要消耗一定电源能量，从现有资料看目前不适于安装在中游游标上使用，二是成本较高也不适宜在内河航道上推广。所以，我们首先选取无源雷达反射器作为考虑对象。

能产生强烈的雷达回波的反射器有角反射器、伦伯透镜反射器、范·阿塔反射阵、雷达反射气球等。

其中角反射器：由三个互相垂直相交的金属平面构成的反射体，有三角形、方形、圆弧形角反射器之分(图1)。角反射器可以在较大的角度范围内,将入射的电磁波经过三次反射，按原入射方向反射回去（图2）,并产生很强的回波。尺寸不大的角反射器也具有很大的雷达截面积。最大的雷达截面积主要取决于反射器的各个面间保持直角的精确度，微小的角度偏差和板面不平都将导致雷达截面积的显著减小。角反射器的方向图约为25°～50°。三角形角反射器的方向图比较宽平，界面刚度较大，制造要求也不高，因而被广泛采用。 因此，我们首先考虑能否将它与现行航标结合起来，从而达到提高可识别性能。

反射器的结构及测试情况

1、试验用角反射器的结构

为了尽可能地与现有航标标体配套，在现有标体基础上安装反射器后不至过于影响现有航标标体的外观性能，又能产生较好的反射效果。我们选取底边长566mm,高为400mm四棱锥形的角反射器（如图3）。它由两相对的四个角反射器组成一个整体尽可能在水平方向上前后左右能取得最大反射效果。材质采用3mm厚的不锈钢板，具有一定强度，又有较好电磁反射效果。同时，灰白色的不锈钢材外观颜色，很容易与灰色的浮具和远处的江水融合，不至太过影响航标标体外形。

在标位上安装后的效果如图4

2、测试前雷达设置情况

本次测试试验采用枝江航道管理处的航迅501艇实装的导航雷达。为保证测试的客观、准确，我们首先将雷达的海浪抑制、频率锁定、增益等可能影响测试效果的调节项目全部调整到手动档，经过一次性调整好后在整个测试过程中保持固定不变。以保证雷达在整个测试过程中的灵敏度不变。

3、测试时天气情况

测试于2010年12月9日分别在长江中游枝江水道、江口水道进行。天气晴，江面的薄雾，视距上午测试时约3公里左右，下午大于4公里。下午江面有2-3级上风、微浪，但从下午测试前的校验看，不影响雷达测试效果。

4、测试情况

上午在枝江水道对采用10米浮具的标位进行了测试：当没有安装反射器时，采用屏幕最大显示距离为3公里的档时，目标标位在距测试船舶1.1公里左右时开始出现在显示屏幕上，即可识别最大距离约为1.1公里；当安装反射器后，测试可识别最大距离为1.2公里左右。

下午在漚水道对采用6.7米浮具的标位进行测试：没有安装反射器时，可识别最大距离，采用3公里档时约为0.4-0.5公里, 当采用1.5公里档时约为0.7-0.8公里；安装反射器后，可识别最大距离，采用3公里档时约为0.9-1.2公里, 当采用1.5公里档时约为1.2-1.5公里.

5、对测试结果的分析

首先从测试数据看，该尺寸的反射器用在10米浮具的标位上，增强作用不明显。这主要是10米浮具本身就有较大有效反射面的原因。这也就是为什么在航道现场维护中，用10米浮具时航标被碰撞流失的机率会大大减小的原因所在。

在6.7米浮具上，则可以明显增加可识别距离，但是由于我们主要是采取从下游方向接近目标标位的方法进行的测试，而本次测试用的反射器面对下游方向的主要只有一个反射角起作用，而角反射器的方向图只有约25°～50°。因此，当有船舶经过，造成航标摇摆时，会明显影响到反射效果。这也是在多次测试时产生测试数据有明显差异的主要原因。

6、结论

综上所述，虽然本次试验采用的是最简单的角反射器，尺寸也不大，但从测试情况看，加装无源反射器，能有效增加航标在导航雷达上的可识别距离，它不需要增加航标电源，是一种经济有效的提高内河航标在特殊气象条件下导航性能的方法。

存在的问题及今后改进建议

由于该试验采用的是最简单的角反射器，尺寸也不大，因此，在10米浮具上效果不甚明显。在实际应用中可以通过增大反射器尺寸和优化其结构来扩大其反射面积。进一步提高导航效果。一是可以通过采用多个角反射器合理组合来增加和改善其单个角反射器水平和垂直反射角不足的问题，减少测试中受风浪影响较明显的问题。二是如果能够在制作标体时，采用适当的材料和工艺，使其既满足航标规范的要求，又能满足角反射器的要求，起到反射器作用，将会对进一步提高航标在特殊气象条件下的导航性能。

（作者单位：长江宜昌航道局）