地面測控雷達角度標校

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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校問題進行了討論，并對標校誤差進行了分析。關(guān)鍵詞地面測控雷達角度標校標校誤差光軸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，行之有效的標校方法

3、。地面雷達的角度標校包括標定和校準兩部分工作。標定是給出系統(tǒng)誤差系數(shù)，校準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)備對目標自跟蹤時，方位誤差電壓——方位支路誤差定向靈敏度——目標俯仰角真值，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標校設(shè)施和設(shè)備3．1方位標·在測控雷達四個象限內(nèi)建造4～6個方位標；·方位標相對測量設(shè)備的距離應(yīng)在500~5000m范圍內(nèi)，從測量設(shè)備照準方位標時，天線仰角應(yīng)在2。以內(nèi)；·方位標的照準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；·每個方位標都應(yīng)與測量設(shè)備通視；·方位標應(yīng)具有三等大地測量控制網(wǎng)精度。3．2校準塔·在測控雷達周圍建一校準塔，在塔頂部建造“十”字形標校板，構(gòu)成校準

10、塔；·校準塔相對與測量設(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)。·測量設(shè)備照準“十”字形標校板時，天線仰角應(yīng)大于3。；·“十”字形標校板的中心應(yīng)能放置測試信標天線，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；·“十”字形標校板板面應(yīng)與測控雷達的視準軸垂直；·“十”字形標校板應(yīng)與測控雷達通視，并在±1。范圍內(nèi)無遮擋。3．3光軸標校板·在測控雷達周圍建造光軸標校板；·光軸標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；·光標板應(yīng)與測量設(shè)備通視，且與測控雷達的視準軸垂直。3．4標校工具·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和校準塔“十”字形標校板信標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)標定常用的測控雷達標校有星體標校和常規(guī)標校。本文討論常規(guī)標校方法。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目標；2)光軸是雷達天線座上安裝的光學望遠鏡的觀察軸線，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