專利名稱：建立雷達測量誤差標定模型的方法
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測量誤差標定模型的方法。
背景技術(shù)：
雷達測量誤差是指目標參數(shù)測量值和真實值之間的偏差，它直接決定雷達的測量精度。對雷達測量誤差的標定能夠減少誤差，改進雷達的測量精度，提高雷達檢測和跟蹤目標的能力，具有重要意義。雷達測量的主要參數(shù)為目標斜距、方位角、高低角、速度等。測量誤差主要由熱噪聲、雷達自身不完善因素、電波傳播因素、目標及其運動引起的誤差等造成。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相關(guān)跟蹤誤差；雷達數(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相關(guān)轉(zhuǎn)換誤差；目標回波的起伏和閃爍、目標的速度、加速度引起的目標相關(guān)的跟蹤誤差；以及由于對流層、電離層等導致雷達電波傳播折射及不規(guī)則性帶來的傳播誤差(王德純等著，精密跟蹤測量雷達技術(shù).北京電子工業(yè)出版社，2006)。雷達測量誤差主要可分為兩種類型系統(tǒng)誤差和隨機誤差。其中，隨機誤差可以通過各種濾波方法進行消除；系統(tǒng)誤差是一種確定性誤差，無法通過濾波方法去除，需要通過校準或標定技術(shù)進行修正。文獻“胡波，梁星霞，練學輝.雷達系統(tǒng)誤差的測量和修正方法.雷達與對抗， 2005,2 :12-15”公開了一種雷達測量誤差標定方法，該標定方法1.靜態(tài)標定目的是為了確保雷達測量目標距離、方位的準確性。方法是選擇一個已知的孤立地標進行跟蹤，錄取數(shù)據(jù)。對數(shù)據(jù)進行處理，算出該地標的距離、方位，與給定的真值進行比較。若兩者的均方差小于標定指標要求則完成靜態(tài)標定；否則，根據(jù)兩者一次差的分布，對雷達方位零位進行修正，然后再跟蹤該地標，直到滿足標定指標要求；2.動態(tài)標定對三坐標雷達來說，還需要動態(tài)標定，其目的是保證雷達測量目標距離、方位角和高低角的準確性。方法為跟蹤飛機或掛有角反射器的氣球，錄取數(shù)據(jù)。計算這些數(shù)據(jù)與GPS或真值雷達錄取數(shù)據(jù)的平均差和均方差，若滿足標定指標要求則完成動態(tài)標定；否則，根據(jù)一次差的分布，對方位、距離和仰角零位進行分段修正，修正后再次跟蹤， 直到滿足標定指標要求。3.系統(tǒng)誤差的估值計算標定試驗后，對錄取的數(shù)據(jù)進行處理、分析，可得到雷達的系統(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)應是平穩(wěn)或近似平穩(wěn)的隨機函數(shù)。具體方法為對每個航次，進入和遠離均作為一次進入計算每次進入數(shù)據(jù)與其對應真值之間的一次差，畫出一次差相對于真值的曲線。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)個數(shù)。
上述雷達系統(tǒng)誤差標定方法利用GPS或真值雷達測量數(shù)據(jù)作為參考值，與被標定雷達測量數(shù)據(jù)進行比較，計算參考值與測量值之間的差值，并將差值取平均值作為系統(tǒng)誤差，對雷達系統(tǒng)誤差進行修正。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)有的雷達測量誤差標定方法精度差的不足，本發(fā)明提供一種建立雷達測量誤差標定模型的方法。該方法通過建立系統(tǒng)狀態(tài)方程和觀測方程，并引入系統(tǒng)偏差和測量偏差，建立完整的雷達測量誤差標定模型，通過聯(lián)合估計方法直接修正雷達的測量誤差，可以提高雷達測量誤差標定方法的精度。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測量誤差標定模型的方法，其特點是包括以下步驟在原有的飛機運動方程中，引入飛機的斜距、方位角和高低角，得到
權(quán)利要求
1. 一種建立雷達測量誤差標定模型的方法，其特征在于包括以下步驟在原有的飛機運動方程中，引入飛機的斜距、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，飛機飛行狀態(tài)為平飛或盤旋，選擇原點0和飛機質(zhì)心重合而固連于飛機機體坐標系的動坐標系0ΧΥΖ，設u，V, W分別為質(zhì)心沿動坐標系軸0X，0Y, OZ的速度分量；雷達極坐標系原點位于雷達質(zhì)心，R，A，B分別為在雷達極坐標系下的飛機斜距、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為沿動坐標系軸0X，0Y, OZ的加速度分量；設il = [u ν w 3 φ ψ R A BfUi = [nx ny nz ρ q r]T考慮到測量值中的系統(tǒng)偏差和尺度因子偏差，得0 0 0 0 0I+ Ar式中，Uim為Ui的測量值，w為過程噪聲向量，即Ui的量測噪聲，\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測量誤差標定模型的方法，用于解決現(xiàn)有的雷達測量誤差標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)方程和觀測方程，并引入系統(tǒng)偏差和測量偏差，建立完整的雷達測量誤差標定模型，通過聯(lián)合估計方法直接修正雷達的測量誤差，減少積累誤差的影響，提高了雷達測量誤差標定方法的精度。
文檔編號G01S7/40GK102508217SQ20111037994
公開日2012年6月20日 申請日期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 申請人:西北工業(yè)大學