地面測控雷達角度標(biāo)校

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1、總第110期通信與測控——一,——地面測控雷達角度標(biāo)校楊斌峰(中國電子科技集團公司第39研究所西安710065)摘要主要對地面測控雷達的角度標(biāo)校問題進行了討論,并對標(biāo)校誤差進行了分析。關(guān)鍵詞地面測控雷達角度標(biāo)校標(biāo)校誤差光軸1概述隨著航天技術(shù)的發(fā)展,各種航天器不斷升空,其軌道的測量對地面測控雷達的測角精度要求越來越高。從地面測量雷達的工作過程看,角度測量主要誤差源包括目標(biāo)誤差、電磁波的空間傳播誤差和地面測量雷達自身誤差。根據(jù)誤差的性質(zhì),可以分為隨機誤差、系統(tǒng)誤差和過失誤差。隨機誤差雖然在表面上看起來沒有規(guī)律,但仍存在統(tǒng)計學(xué)上的

2、規(guī)律性,其所出現(xiàn)的數(shù)值大小具有一定的概率分布,因此可以用統(tǒng)計學(xué)的方法進行計算和分析;系統(tǒng)誤差是重復(fù)測試均保持同一數(shù)值,或按某一定規(guī)律變化的誤差分量;過失誤差是由于操作錯誤、計算錯誤、設(shè)備工作不正?;蚰承┎考l(fā)生故障所產(chǎn)生的誤差。系統(tǒng)誤差是有一定規(guī)律的,可以通過一定的方法減小或消除,使地面雷達測量精度最終主要受隨機誤差的影響。為了減小系統(tǒng)誤差,對設(shè)備要進行合理的設(shè)計和精密的機械加工制造,但系統(tǒng)誤差是不可避免的,而且過分對硬件提出苛刻的要求不僅在技術(shù)上難以實現(xiàn),在經(jīng)濟上也是不合算的,因此需要一套嚴密的符合實際,行之有效的標(biāo)校方法

3、。地面雷達的角度標(biāo)校包括標(biāo)定和校準(zhǔn)兩部分工作。標(biāo)定是給出系統(tǒng)誤差系數(shù),校準(zhǔn)是采取措施減小或消除系統(tǒng)誤差。實際工作中,這兩部分工作往往是結(jié)合在一起進行的,統(tǒng)稱為標(biāo)校。2地面測控雷達測角系統(tǒng)誤差模型本文僅討論測量雷達本身的測角誤差。在各種地面測控雷達的測角誤差模型中,主要誤差項是相同的,具有通用性。下面給出地面測控雷達測角系統(tǒng)誤差修正模型:公式中誤差項的符號是以真值為參考定義的。當(dāng)由于某項誤差的存在使測量值變小時,該項誤差本身取“正”號,反之取“負”號。A=A+A+8Msin(Ac—AM)tgEc+&gEc+Kz+Kb+AU。

4、

5、

6、l。、secEczcoE=E+Eo+8Mcos(Ac—AM、+K,+AUEf

7、lE+E

8、COSEc+Edzc}收稿日期:2005年6月16日通信與測控2005年第3期式中::——目標(biāo)方位角真值,為修正后的測量值—。設(shè)備方位角測量值—。設(shè)備方位角零位誤差——天線座大盤不水平的最大值,^廠—天線座大盤最大不水平角所處的方位角—設(shè)備方位軸與俯仰軸不正交度電軸不匹配引起的方位誤差——光軸與俯仰軸不正交度△.——設(shè)備對目標(biāo)自跟蹤時,方位誤差電壓——方位支路誤差定向靈敏度——目標(biāo)俯仰角真值,為修正后的測量值—設(shè)備俯仰角測量值——設(shè)備俯

9、仰角零值——光電軸不匹配引起的俯仰誤差A(yù)U—設(shè)備對目標(biāo)自跟蹤時,俯仰誤差電壓——俯仰支路誤差定向靈敏度——重力下垂引起的俯仰誤差——屯波折射誤差3標(biāo)校設(shè)施和設(shè)備3.1方位標(biāo)·在測控雷達四個象限內(nèi)建造4~6個方位標(biāo);·方位標(biāo)相對測量設(shè)備的距離應(yīng)在500~5000m范圍內(nèi),從測量設(shè)備照準(zhǔn)方位標(biāo)時,天線仰角應(yīng)在2。以內(nèi);·方位標(biāo)的照準(zhǔn)部一般為涂有黑白顏色的十字,十字的中心應(yīng)能設(shè)置光標(biāo);·每個方位標(biāo)都應(yīng)與測量設(shè)備通視;·方位標(biāo)應(yīng)具有三等大地測量控制網(wǎng)精度。3.2校準(zhǔn)塔·在測控雷達周圍建一校準(zhǔn)塔,在塔頂部建造“十”字形標(biāo)校板,構(gòu)成校準(zhǔn)

10、塔;·校準(zhǔn)塔相對與測量設(shè)備的距離應(yīng)滿足遠場條件:堡式中:線直徑(m);——工作波長(m)?!y量設(shè)備照準(zhǔn)“十”字形標(biāo)校板時,天線仰角應(yīng)大于3。;·“十”字形標(biāo)校板的中心應(yīng)能放置測試信標(biāo)天線,兩個角上根據(jù)天線望遠鏡光軸總第110期楊斌峰:地面測控雷達角度標(biāo)校與機械軸中心的幾何尺寸關(guān)系設(shè)置正、倒鏡對稱光標(biāo);·“十”字形標(biāo)校板板面應(yīng)與測控雷達的視準(zhǔn)軸垂直;·“十”字形標(biāo)校板應(yīng)與測控雷達通視,并在±1。范圍內(nèi)無遮擋。3.3光軸標(biāo)校板·在測控雷達周圍建造光軸標(biāo)校板;·光軸標(biāo)校板相對于測控雷達的距離應(yīng)在500~5000m范圍內(nèi);·在光軸

11、標(biāo)校板上,根據(jù)被測天線上望遠鏡光軸與機械軸中心的幾何尺寸關(guān)系設(shè)置正、反向測量時對應(yīng)的光標(biāo);·光標(biāo)板應(yīng)與測量設(shè)備通視,且與測控雷達的視準(zhǔn)軸垂直。3.4標(biāo)校工具·測角儀;·合象水平儀;·經(jīng)緯儀;·測編碼器精度用工裝;·信號源;·信標(biāo)天線。3.5大地測量成果·設(shè)備機械軸中心的天文經(jīng)緯度、大地經(jīng)緯度、垂線偏差、正常高、高程異常;·設(shè)備機械軸中心至方位標(biāo)和校準(zhǔn)塔“十”字形標(biāo)校板信標(biāo)喇叭的大地和天文方位角、俯仰角及斜距;·望遠鏡光軸視差修正量。4誤差系數(shù)標(biāo)定常用的測控雷達標(biāo)校有星體標(biāo)校和常規(guī)標(biāo)校。本文討論常規(guī)標(biāo)校方法。測控雷達有四種軸:

12、1)對于具有“和”、“差”波束的單脈沖天線,電軸是指差波束零值所指示的方向。在理想的情況下它與和波束最大輻射方向的軸線是重合的。雷達自跟蹤時要求電軸對準(zhǔn)目標(biāo);2)光軸是雷達天線座上安裝的光學(xué)望遠鏡的觀察軸線,是望遠鏡物鏡和目鏡中心之間的連線;3)機械軸是與雷達天線方位軸和俯仰軸正交的軸;4

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