專利名稱：建立雷達(dá)測(cè)量誤差標(biāo)定模型的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種建模方法，特別是涉及一種建立雷達(dá)測(cè)量誤差標(biāo)定模型的方法。
背景技術(shù)：
雷達(dá)測(cè)量誤差是指目標(biāo)參數(shù)測(cè)量值和真實(shí)值之間的偏差，它直接決定雷達(dá)的測(cè)量精度。對(duì)雷達(dá)測(cè)量誤差的標(biāo)定能夠減少誤差，改進(jìn)雷達(dá)的測(cè)量精度，提高雷達(dá)檢測(cè)和跟蹤目標(biāo)的能力，具有重要意義。雷達(dá)測(cè)量的主要參數(shù)為目標(biāo)斜距、方位角、高低角、速度等。測(cè)量誤差主要由熱噪聲、雷達(dá)自身不完善因素、電波傳播因素、目標(biāo)及其運(yùn)動(dòng)引起的誤差等造成。主要包括跟蹤環(huán)路存在熱噪聲、伺服噪聲和不平衡等而引起的雷達(dá)相關(guān)跟蹤誤差；雷達(dá)數(shù)據(jù)系統(tǒng)非線性、 軸系不正交、結(jié)構(gòu)變化等因素帶來的雷達(dá)相關(guān)轉(zhuǎn)換誤差；目標(biāo)回波的起伏和閃爍、目標(biāo)的速度、加速度引起的目標(biāo)相關(guān)的跟蹤誤差；以及由于對(duì)流層、電離層等導(dǎo)致雷達(dá)電波傳播折射及不規(guī)則性帶來的傳播誤差(王德純等著，精密跟蹤測(cè)量雷達(dá)技術(shù).北京電子工業(yè)出版社，2006)。雷達(dá)測(cè)量誤差主要可分為兩種類型系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差。其中，隨機(jī)誤差可以通過各種濾波方法進(jìn)行消除；系統(tǒng)誤差是一種確定性誤差，無法通過濾波方法去除，需要通過校準(zhǔn)或標(biāo)定技術(shù)進(jìn)行修正。文獻(xiàn)“胡波，梁星霞，練學(xué)輝.雷達(dá)系統(tǒng)誤差的測(cè)量和修正方法.雷達(dá)與對(duì)抗， 2005,2 :12-15”公開了一種雷達(dá)測(cè)量誤差標(biāo)定方法，該標(biāo)定方法1.靜態(tài)標(biāo)定目的是為了確保雷達(dá)測(cè)量目標(biāo)距離、方位的準(zhǔn)確性。方法是選擇一個(gè)已知的孤立地標(biāo)進(jìn)行跟蹤，錄取數(shù)據(jù)。對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，算出該地標(biāo)的距離、方位，與給定的真值進(jìn)行比較。若兩者的均方差小于標(biāo)定指標(biāo)要求則完成靜態(tài)標(biāo)定；否則，根據(jù)兩者一次差的分布，對(duì)雷達(dá)方位零位進(jìn)行修正，然后再跟蹤該地標(biāo)，直到滿足標(biāo)定指標(biāo)要求；2.動(dòng)態(tài)標(biāo)定對(duì)三坐標(biāo)雷達(dá)來說，還需要?jiǎng)討B(tài)標(biāo)定，其目的是保證雷達(dá)測(cè)量目標(biāo)距離、方位角和高低角的準(zhǔn)確性。方法為跟蹤飛機(jī)或掛有角反射器的氣球，錄取數(shù)據(jù)。計(jì)算這些數(shù)據(jù)與GPS或真值雷達(dá)錄取數(shù)據(jù)的平均差和均方差，若滿足標(biāo)定指標(biāo)要求則完成動(dòng)態(tài)標(biāo)定；否則，根據(jù)一次差的分布，對(duì)方位、距離和仰角零位進(jìn)行分段修正，修正后再次跟蹤， 直到滿足標(biāo)定指標(biāo)要求。3.系統(tǒng)誤差的估值計(jì)算標(biāo)定試驗(yàn)后，對(duì)錄取的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析，可得到雷達(dá)的系統(tǒng)誤差。通常采用分段方法來處理數(shù)據(jù)，在保證一定樣本數(shù)的前提下，段內(nèi)的數(shù)據(jù)應(yīng)是平穩(wěn)或近似平穩(wěn)的隨機(jī)函數(shù)。具體方法為對(duì)每個(gè)航次，進(jìn)入和遠(yuǎn)離均作為一次進(jìn)入計(jì)算每次進(jìn)入數(shù)據(jù)與其對(duì)應(yīng)真值之間的一次差，畫出一次差相對(duì)于真值的曲線。匯總所有航次， 根據(jù)一次差曲線的分布，將數(shù)據(jù)分段，根據(jù)下式計(jì)算每段數(shù)據(jù)的系統(tǒng)誤差
1 NAxp =—
N ,=1其中，為每段數(shù)據(jù)的系統(tǒng)誤差，Axi為測(cè)量值與真值之間的差值，N為數(shù)據(jù)段內(nèi)的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)。
上述雷達(dá)系統(tǒng)誤差標(biāo)定方法利用GPS或真值雷達(dá)測(cè)量數(shù)據(jù)作為參考值，與被標(biāo)定雷達(dá)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，計(jì)算參考值與測(cè)量值之間的差值，并將差值取平均值作為系統(tǒng)誤差，對(duì)雷達(dá)系統(tǒng)誤差進(jìn)行修正。由于僅僅使用誤差的平均值作為系統(tǒng)誤差過于粗糙，誤差修正精度較差。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有的雷達(dá)測(cè)量誤差標(biāo)定方法精度差的不足，本發(fā)明提供一種建立雷達(dá)測(cè)量誤差標(biāo)定模型的方法。該方法通過建立系統(tǒng)狀態(tài)方程和觀測(cè)方程，并引入系統(tǒng)偏差和測(cè)量偏差，建立完整的雷達(dá)測(cè)量誤差標(biāo)定模型，通過聯(lián)合估計(jì)方法直接修正雷達(dá)的測(cè)量誤差，可以提高雷達(dá)測(cè)量誤差標(biāo)定方法的精度。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種建立雷達(dá)測(cè)量誤差標(biāo)定模型的方法，其特點(diǎn)是包括以下步驟在原有的飛機(jī)運(yùn)動(dòng)方程中，引入飛機(jī)的斜距、方位角和高低角，得到
權(quán)利要求
1. 一種建立雷達(dá)測(cè)量誤差標(biāo)定模型的方法，其特征在于包括以下步驟在原有的飛機(jī)運(yùn)動(dòng)方程中，引入飛機(jī)的斜距、方位角和高低角，得到 iL·= -qw + rv - g· sin ι9 + gnx &= —ru + pw + g· cos sin ρ + gny ifc= -pu + qv + g cos cos φ + gnzg cos爐一 r sin 爐 ^fc= p + {qsinp + r cos φ) tan S· ^fe= (g sin 爐 + r cos 爐)/ cos^= cos B cos A{u cos cos y + v(sin φ sin 3 cos ^ - cos ^ sin ψ) +w(cos φ sin S cos ψ - η φ sin ψ)~\ + cos B sin A[u cos 3 sin ψ +v(sin φ sin ^ sin ^ + cos φ cos ψ) + w(cos p sin ^ sin ^ + sin φ cos ^)] + sin B(—u sin 6 + ν sin ρ cos + w cos φ cos S) ^= - sin B cos A[u cos ^cosi// + v(sin φ sin & cos ^ - cos ^ sin ψ) +w(cos φ sin S cos ψ - η φ sin ψ)~\ - sin A sin B[u cos S· sin ψ +v(sin φ sin ^ sin ^ + cos φ cos ψ) + w(cos p sin ^ sin ^ + sin φ cos ^)] +(cos2 A cos Β + ηΑ cos A cos B)(-u sin 5 + ν sin φ cos 3 + w cos φ cos S) Sl= sin A\u cos ^ cos ^ + v(sin φ sin 3 cos ψ — cos φ sin ψ) +w(cos 爐 sin 6 cos y — sin φ sin ^)]-cos A[u cos 3 sin ψ +v(sin φ sin ^ sin ^ + cos φ cos ψ) + w(cos p sin ^ sin ^ + sin φ cos^)]式中，飛機(jī)飛行狀態(tài)為平飛或盤旋，選擇原點(diǎn)0和飛機(jī)質(zhì)心重合而固連于飛機(jī)機(jī)體坐標(biāo)系的動(dòng)坐標(biāo)系0ΧΥΖ，設(shè)u，V, W分別為質(zhì)心沿動(dòng)坐標(biāo)系軸0X，0Y, OZ的速度分量；雷達(dá)極坐標(biāo)系原點(diǎn)位于雷達(dá)質(zhì)心，R，A，B分別為在雷達(dá)極坐標(biāo)系下的飛機(jī)斜距、高低角和方位角； 9為俯仰角，φ為滾轉(zhuǎn)角，Ψ為偏航角，指向正北方向，P，q，r分別為飛機(jī)的滾轉(zhuǎn)、俯仰、偏航角速率，nx，ny, nz為過載分量，且 nx = Ax/g, ny = Ay/g, nz = Az/g式中，g為重力加速度，Ax, Ay, Az為沿動(dòng)坐標(biāo)系軸0X，0Y, OZ的加速度分量；設(shè)il = [u ν w 3 φ ψ R A BfUi = [nx ny nz ρ q r]T考慮到測(cè)量值中的系統(tǒng)偏差和尺度因子偏差，得0 0 0 0 0I+ Ar式中，Uim為Ui的測(cè)量值，w為過程噪聲向量，即Ui的量測(cè)噪聲，\為狀態(tài)向量的系統(tǒng)偏差向量，ληχ、Any> ληζ、λρ、λ^和人1分別為11!￡， ，1^，？，(1和1~測(cè)量偏差的尺度因子；2u:=1 +0000000000Ι + λη7 nz00000/+^00000Ι + λ C00000u, , +w + b
全文摘要
本發(fā)明公開了一種建立雷達(dá)測(cè)量誤差標(biāo)定模型的方法，用于解決現(xiàn)有的雷達(dá)測(cè)量誤差標(biāo)定方法精度差的技術(shù)問題。技術(shù)方案是通過建立系統(tǒng)狀態(tài)方程和觀測(cè)方程，并引入系統(tǒng)偏差和測(cè)量偏差，建立完整的雷達(dá)測(cè)量誤差標(biāo)定模型，通過聯(lián)合估計(jì)方法直接修正雷達(dá)的測(cè)量誤差，減少積累誤差的影響，提高了雷達(dá)測(cè)量誤差標(biāo)定方法的精度。
文檔編號(hào)G01S7/40GK102508217SQ20111037994
公開日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月25日
發(fā)明者史忠科, 張宇 申請(qǐng)人:西北工業(yè)大學(xué)