单脉冲测量雷达标校对测量精度的影响

刘向勇

摘要：单脉冲测量雷达标校的影响体现是通过雷达测量对精度影响过程之中，本文在讲解什么是单脉冲测量雷达及对测量精度的影响，在此过程中体现标校对测量精度的影响，然后对标校做出整体评价。

关键词：单脉冲测量雷达测量精度标校

中图分类号：P2文献标识码：A文章编号：1672-3791(2012)02(a)-0019-01

单脉冲测量雷达是是一种外测设备，测量精度一般用雷达输出的数据误差的大小来表示。由于单脉冲测量雷达用于对卫星、导弹、飞船的精密跟踪和轨道测量，因此对测量精度的要求也非常的严格。

1单脉冲测量雷达

在经济大发展的同时，科技也获得了迅速的发展，雷达技术也获得了巨大的发展，目前的单脉冲测量雷达的频谱程度和相参性技术也有了很大的提高。单脉冲是指单个脉冲能够提取目标角位置信息所依赖的回波脉冲的个数方面的信息。而单脉冲测量雷达则是属于同时波瓣法测角，它仅需要比较各个波束接收的同一个回波脉冲，就能够获得目标的全部信息。不过由于对目标的观测和测量具有连续性的特点，雷达就需要连续不断的接收目标的回波信号和连续的发射脉冲，在获得了一系列的目标信息之后，对这些信息就可以进行科学的处理，从而获得对目标高精度和高真实性的信息。

单脉冲雷达是一种很精密的跟踪雷达，它的工作原理是每发射一个脉冲，天线能同时形成若干个波束，然后雷达就会将各波束回波信号的振幅和相位进行比较分析：比如目标的位置在天线轴线上面时，各波束回波信号的振幅和相位相等，信号差为零；而当目标位置不在天线轴线上面的时候，各波束回波信号的振幅和相位就变得不相等，二者之间就会产生信号差，雷达系统就会驱动天线转向目标位置直到天线轴线对准了目标，通过这种方式就可以把目标的高低角和方位角给测出来，通过从各波束接收的信号之和，可测出目标的距离，这样雷达就实现了对目标的持续跟踪和测量了。单脉冲雷达通常有相位比较和振幅比较两大类单脉冲雷达。单脉冲测量雷达的测角精度、分辨率和数据率都比较高，但设备比较复杂。

在20个世纪60年代单脉冲测量雷达就获得了广泛的应用。美国、英国、法国和日本等国已经把单脉冲测量雷达大量装备干军队，应用的领域：在军事方面主要是在靶场精密跟踪测量、目标识别、导弹再入弹道测量、弹道导弹预警和跟踪、火箭和卫星跟踪.炮位侦察、武器火力控制、导航、地图测绘、地形跟随等方面；在民用上主要用于中交通管制。单脉冲测量雷达使用的模块化，系列化和通用化也在各国得已实现。

2对测量精度影响

精度的大小用误差大小来表示，单脉冲测量雷达测量精度上的反映就是通过雷达输出的数据误差大小来表示的。从统计学的角度出发，可以把雷达的测量误差分为系统误差和随机误差。系统误差是指那些随测量时间的变化测量幅度大小保持恒定或按某种规律缓慢变化的的误差，具有可预测性，在侧量前或者测量后都可以进行适当的校对和对技术进行部分修改；随机误差是指随着时间变化其测量幅度大小不确定或快速变化的误差，这类误差测量前不能做出预测，测量后也不能校对修改，只能通过一些方法来减小这种误差，一般用的方法是滤波技术。由于单脉冲测量雷达主要反应的是目标的空间方面的信息，因此对测量精度的影响也就通过角度跟踪测量误差和距离跟踪测量误差两个方面进行分析。

2.1角度跟踪测量误差

雷达在对角坐标进行测量时出现的误差就是角度跟踪测量误差，误差源有三种，分别是跟踪误差、转换误差和传播误差，造成的后果是雷达的天线轴偏离目标角，轴角报告不准确，这三个误差源又各自包含了各自的系统误差和随机误差。

2.1.1角度跟踪测量随机误差

角度跟踪测量随机误差主要包含了9个方面的误差分量。

(1)热噪声。

热噪声进入接收机会使角误差检波器输出发生误差。

(2)多径效应。

雷达对目标的照射及反射回波受到地表和海面的镜面反射作用，进行低仰角跟踪时会产生多路径干涉。

(3)伺服噪声。

机械传动和伺服的不理想会产生的随机误差，这个误差就是角伺服噪声，来源有很多，需要实际测试才能获得定量的数据。

(4)阵风。

能引起随机误差的风就是阵风。

(5)角度量化誤差。

以数字量输出测量角度存在的系统因为给不出比量化单位还小的量而存在量化误差。

(6)角闪烁。

因为目标的闪烁天线反射波的等相位面发生变化，产生角跟踪误差。

(7)动态滞后变化。

伺服系统存在延迟，造成目标的输出数据与实际数据位置之间存在差值。

(8)电轴漂移。

雷达的天线电轴会指向目标，但是当目标不发生移动时，电轴也会出现变化。

(9)轴系误差。

这是由于方位轴不垂直于水平面，仰角轴不垂直于方位轴，光轴不垂直于仰角轴和电轴不平行干光轴等情况引起的误差。

2.1.2角度跟踪测量系统误差

单脉冲雷达系统的系统误差的分量包括：电轴漂移、动态滞后误差、稳态凤和天线结构误差、大气传播差，天线方位转台不水平、零点对准误差、轴系正交误差等。因为系统误差均为相对固定不变的，而且这些误差可以通过对测角系统的标校和数据处理进行修正，可以不用考虑影响，但是单脉冲测量雷达标校对测量精度的影响却恰恰体现在这个方面。角度的标校成果通过实际使用中装订统一测控系统，这样可以对角度测量的数据进行修正，提高测量的数据精度。

2.2距离跟踪测量误差

(1)与雷达相关的跟踪误差。

这种误差会导致雷达距离波门或目标选通脉冲与目标回波脉冲的形心偏离。

(2)与雷达相关的转换误差。

这种误差会导致波门或选通脉冲的延迟形成的错误报告，并影响到与目标有关的跟踪误差和传播误差。无论是随机误差还是系统误差是和测角的相关因素是没有关系的，因此可以说距离测量误差与单脉冲测量雷达单独工作时是不存在差别的。所以对单脉冲测量雷达的标校在某种意义上也可以说是对距离测量误差也进行了标校，以减小距离测量误差，提高测量的精度。

3标校的整体作用

标校工作主要存在于系统误差的减小方面，由于系统误差相对固定不变，可以在测量前进行预测和在测量后进行修正，所以进行标校的时候可以依据实际测量的具体情况，在第一手数据资料的支持下，能够做到有目的有方向的标校，做到减小系统误差，提高单脉冲测量雷达的测量精度。标校作用就是在了解了单脉冲测量雷达对测量精度影响的情况下来体现的，它的影响也是融合在雷达测量对精度影响的过程之中。

参考文献

[1]廖海涛.常规武器测量靶场单脉冲测量雷达研究与设计[D].南京理工大学，2003