单脉冲雷达速度量折射误差高精度修正策略分析

贾志飞

摘 要：现阶段，单脉冲雷达在高精度外弹道测量体系中具有非常重要的地位，提高其测量精度对于高精度外弹道测量水平的整体提升意义重大。然而提升单脉冲雷达的测量精度就需要对全部测量参数进行电波折射误差修正。在参阅大量相关研究文献的基础上，针对单脉冲雷达测速参数折射误差修正精度普遍较低的问题，对雷达速度量折射误差高精度修正策略展开探讨，以供参考。

关键词：单脉冲雷达；测量精度；折射误差修正；速度

中图分类号：TJ012 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.10.109

单脉冲雷达是测量空中飞行体速度和高度最常用的一种测量设备，利用它我们可以完成对目标位置参数以及其速度变化量的精确测量工作。单脉冲雷达通常是主动式的有源雷达，主要是通过电磁波的散射效应来完成对目标的参数测量。但在测量空中飞行体时，电磁波会在大气中传播。由于空气介质会对电磁波产生一定的折射效应，因此使得雷达测量存在一定的折射误差，从而降低了测量的精度。为了提高雷达测量的精度，就需要对大气折射误差进行科学、合理的修正。

1 雷达电波折射误差修正的研究综述

基于雷达在电子技术、航天技术、军事技术等多个领域中的重要作用，其发展和应用也受到了国内众多学者的关注和研究，其中对雷达电波折射误差修正方法进行研究的学者和文献也有很多，并且所研究的雷达体制也囊括了光学雷达、连续波雷达以及脉冲雷达、干扰仪等多个方面，比如张瑜等人开展的《光学雷达大气折射误差修正方法研究》，刘宗伟等人开展的《微波辐射计在雷测数据折射误差修正中的应用》，等等。如今，这些研究成果在实际工作中已经得到了应用，并且也取得了良好的成效。然而，这些电波折射误差修正方法更多的是侧重于大气折射对雷达定位所产生的影响，很少或者基本没有考虑雷达测量的速度量折射所造成的误差。众所周知，对空中飞行体的速度量测量也是我们判定其飞行状态的一个重要指标，而大气折射不仅能造成雷达定位误差，同样也能引起测速误差，所以说，修正速度量测量误差也是提高测量精度的重要途径。

此外，使用距离变化的时间差分对速度折射误差进行估算是当前单站雷达进行速度量测量折射误差修正最主要的方法。但在具体使用过程中，这种方法存在明显的缺陷，其仅仅是根据距离折射误差的时间差分估算距离变化率中对应的折射误差，很容易受到距离折射误差残差以及差分时间的限制，因此修正精度比较低。与此同时，由于差分时间最终需要根据雷达对信号的采样时间来确定，且差分时间对折射误差估算又有较大的影响，因此这种方法实际利用的难度比较大。

2 速度量折射误差高精度修正策略

2.1 常用的速度量折射误差修正策略

对于单脉冲雷达来说，目前最常用的折射误差修正策略就是速度量折射误差修正方法。它是通过计算距离变化的微分得到的。利用这种方法计算速度量折射误差并进行修正存在三个方面的问题：①雷达的采样都是离散数据，缺乏连续性和实时性，并且只能通过差分进行计算，并没有办法进行微分计算；②由于时间差分在计算中的作用比较大，因此其变化对计算结果具有很重要的影响——任何微小的变化都会造成很大的影响，所以计算结果的精准度难以得到有效的保障；③时间差分的影响再加上距离折射误差残差的影响，大大降低了误差计算的准确性。这种误差计算方法的不准确性在实际应用中已经得到了证实，但其操作简便，计算起来也相对简单，所以说仍然是速度量折射误差修正的常用方法。

2.2 距离变化率折射误差修正策略

诸多研究表明，雷达测速中所产生的折射误差主要是因为大气折射效应改变了多普勒频率的传播方向所造成的，根本性的原因是视在电波路径和真实路径不相一致。雷达测速时，视在电波路径是个弯曲的曲线，它所测量出的视在距离变化率（在这里用Re表示）与雷达真实路径（其是条直线）测量出的真实距离变化率（用Ro表示）之间是存在差距的。而这两者间差距就是距离变化率误差。所以说，距离变化率折射误差可以通过计算视在电波路径和雷达真实路径得出，然后再进行有效的误差修正，从而提升单脉冲雷达测量速度的精准度。

与常用的速度量折射误差修正策略相比，距离变化率折射误差修正策略具有精准度更高、误差更小的显著优势。在具体实践中，距离变化率折射误差修正策略比速度量折射误差修正策略的效率能高出20%以上。但其劣势也非常明显——不仅计算量较大、操作复杂，计算结果也容易受到时间差分的影响，小小的操作失误和计算失误都会严重影响计算结果。

3 结束语

总的来说，单脉冲雷达的速度量折射误差高精度修正工作具有较高的专业性、技术性和复杂性。想要做好这项工作，还需要我们对单脉冲雷达的技术性能和工作环境进行综合分析，并辅以大量的实验工作进行印证。在总结出规律、计算方法和测量方法之后，再付诸到实践工作中，让其在提升雷达测量精度中发挥应有的作用。

参考文献

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[3]张瑜，赤娜，胡笑君. 光学雷达大气折射误差修正方法研究[J]. 电光与控制， 2009（05）.

[4]刘宗伟，刘夫体，甘友谊，等. 微波辐射计在雷测数据折射误差修正中的应用[J]. 电波科学学报，2011（06）.

〔编辑：胡雪飞〕