CN112147587B - 一种雷达波束方位中心海上标定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种雷达波束方位中心海上标定方法，包括如下步骤：步骤1，航线计算；步骤2，雷达信号获取；步骤3，信号最大值对应方位角计算；步骤4，误差判断；步骤5：航线调整；步骤6，光电偏差计算。本发明所公开的雷达波束标定方法，适用架设于沿海而且传统标定方式难以实施的雷达，可以丰富实际环境下的雷达标定手段。

Description

一种雷达波束方位中心海上标定方法

技术领域

本发明属于雷达标定领域，特别涉及该领域中的一种雷达波束方位中心海上标定方法。

背景技术

雷达探测目标的测量精度某种程度上决定了雷达的工作能力，是非常重要的技术指标。在实际应用当中，雷达测量误差主要包括随机误差和系统误差。随机误差通常采用数据统计的方式进行抑制，而系统误差则需要通过一定技术手段进行消除。

在众多系统误差中，波束指向误差是最为常见的一种。它是在雷达天线安装到位后，由于光轴和电轴指向不一致造成的，其中光轴是安装在天线上作为轴系基准的光学设备的视轴，电轴是雷达天线波束中心方向。目前，标定二者偏差的主要方式是基于基准塔。基准塔的架设对距离和高度有严格的要求(详见张中升，王志辉，雷达标校技术[M]，国防工业出版社，2017和GJB 3153-1998精密测量雷达标定与校正)。在满足远场条件下，校准塔架设高度必须要高于雷达天线用以减小地面多径效应。然而，对于某些特定环境下的雷达而言，雷达站址周边难以架设校准塔。例如，架设在海岛山顶处的海杂波观测雷达，传统标定方式实现困难，需要找寻新的方法。

发明内容

本发明提供了一种雷达波束方位中心海上标定方法，用来解决架设在海岛山顶处的海杂波观测雷达不能采用校准塔进行标定的问题。

本发明采用如下技术方案：

一种雷达波束方位中心海上标定方法，其改进之处在于，包括如下步骤：

步骤1，航线计算：根据雷达经纬度LatR，LonR、高度H、光轴方位角φ₀、雷达波束下俯角α、雷达半功率波束宽度θ_3dB，设计垂直光轴方向的航线ab，距离对应雷达半功率波束照射区域的宽度，航线端点的经纬度可以通过Vincenty正解公式获得；

步骤2，雷达信号获取：通过导航设备引导船只沿航线匀速运动，船只搭载电磁信号接收机和接收天线，利用船载稳定平台保证接收天线波束中心指向雷达，实时接收雷达信号并记录，此外还同步记录航迹信息；

步骤3，信号最大值对应方位角计算：根据接收雷达信号最大值对应时刻t，找寻航迹信息中对应的船只经纬度信息LatS，LonS，根据雷达经纬度LatR，LonR和Vincenty反解公式计算出实时的方位角φ₁，绘制接收信号随方位角变化曲线；

步骤4，误差判断：计算接收信号最大值对应的方位角φ₁和步骤1中的方位角φ₀，如果Δφ＝|φ₁-φ₀|＞θ_3dB/10，则将步骤1中的方位角φ₀改为φ₁，重新计算航线，并重新执行步骤2和步骤3，获得方位角φ₂，并计算φ₂与上一次方位角φ₁的差值以便更新Δφ＝|φ₁-φ₀|＞θ_3dB/10中的Δφ，

步骤5：航线调整：经过n+1次调整，满足Δφ＝|φ_n-φ_n-1|≤θ_3dB/10时，φ_n即为电轴方位角；

步骤6，光电偏差计算：光轴方位角φ₀与电轴方位角φ_n的差值即光电偏差Δφ'，Δφ'＝φ₀-φ_n。

本发明的有益效果是：

本发明所公开的雷达波束标定方法，适用架设于沿海而且传统标定方式难以实施的雷达，可以丰富实际环境下的雷达标定手段。

附图说明

图1是本发明实施例1所公开雷达波束标定方法的流程示意图；

图2是幅度均值估计方法的效果图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1，如图1所示，本实施例公开了一种雷达波束方位中心海上标定方法，包括如下步骤：

步骤1，航线计算：根据雷达经纬度(LatR，LonR)、高度H、光轴方位角φ₀、雷达波束下俯角α、雷达半功率波束宽度θ_3dB，设计垂直光轴方向的航线ab，如图2所示，距离对应雷达半功率波束照射区域的宽度，航线端点的经纬度可以通过Vincenty正解公式获得；

步骤2，雷达信号获取：通过导航设备引导船只沿航线匀速运动，船只搭载电磁信号接收机和接收天线，利用船载稳定平台保证接收天线波束中心指向雷达，实时接收雷达信号并记录，此外还同步记录航迹信息；

步骤3，信号最大值对应方位角计算：根据接收雷达信号最大值对应时刻t，找寻航迹信息中对应的船只经纬度信息(LatS，LonS)，根据雷达经纬度(LatR，LonR)和Vincenty反解公式计算出实时的方位角φ₁，绘制接收信号随方位角变化曲线；

步骤4，误差判断：计算接收信号最大值对应的方位角φ₁和步骤1中的方位角φ₀，如果误差Δφ＝|φ₁-φ₀|＞θ_3dB/10，则将步骤1中的方位角φ₀改为φ₁，重新计算航线，并重新执行步骤2和步骤3，获得方位角φ₂，并计算φ₂与上一次方位角φ₁的差值以便更新Δφ＝|φ₁-φ₀|＞θ_3dB/10中的Δφ，

步骤5：航线调整：经过n+1次调整，满足误差Δφ＝|φ_n-φ_n-1|≤θ_3dB/10时，φ_n即为电轴方位角；

步骤6，光电偏差计算：光轴方位角φ₀与电轴方位角φ_n的差值即光电偏差Δφ'，Δφ'＝φ₀-φ_n。

Claims (1)

1.一种雷达波束方位中心海上标定方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，航线计算：根据雷达经纬度LatR，LonR、高度H、光轴方位角φ₀、雷达波束下俯角α、雷达半功率波束宽度θ_3dB，设计垂直光轴方向的航线ab，距离对应雷达半功率波束照射区域的宽度，航线端点的经纬度可以通过Vincenty正解公式获得；

步骤2，雷达信号获取：通过导航设备引导船只沿航线匀速运动，船只搭载电磁信号接收机和接收天线，利用船载稳定平台保证接收天线波束中心指向雷达，实时接收雷达信号并记录，此外还同步记录航迹信息；

步骤3，信号最大值对应方位角计算：根据接收雷达信号最大值对应时刻t，找寻航迹信息中对应的船只经纬度信息LatS，LonS，根据雷达经纬度LatR，LonR和Vincenty反解公式计算出实时的方位角φ₁，绘制接收信号随方位角变化曲线；

步骤4，误差判断：计算接收信号最大值对应的方位角φ₁和步骤1中的方位角φ₀，如果Δφ＝|φ₁-φ₀|＞θ_3dB/10，则将步骤1中的方位角φ₀改为φ₁，重新计算航线，并重新执行步骤2和步骤3，获得方位角φ₂，并计算φ₂与上一次方位角φ₁的差值以便更新Δφ＝|φ₁-φ₀|＞θ_3dB/10中的Δφ，

步骤5：航线调整：经过n+1次调整，满足Δφ＝|φ_n-φ_n-1|≤θ_3dB/10时，φ_n即为电轴方位角；

步骤6，光电偏差计算：光轴方位角φ₀与电轴方位角φ_n的差值即光电偏差Δφ'，Δφ'＝φ₀-φ_n。

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