本發(fā)明涉及一種用于二次監(jiān)視雷達(dá)的測(cè)角修正方法及測(cè)角修正系統(tǒng)，特別是涉及一種適用于空中管制領(lǐng)域的用于二次監(jiān)視雷達(dá)的測(cè)角修正方法及測(cè)角修正系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

二次監(jiān)視雷達(dá)(SSR)是一種空管雷達(dá)信標(biāo)系統(tǒng)(ATCRBS)，是現(xiàn)代空管系統(tǒng)必配的設(shè)備之一，不僅能探測(cè)飛機(jī)的距離、方位，還能獲取飛機(jī)的識(shí)別代碼和氣壓高度等信息，具有雷達(dá)和通信的雙重功能，因此廣泛運(yùn)用于民用和軍用航空領(lǐng)域。對(duì)于民用來(lái)說(shuō)，二次監(jiān)視雷達(dá)通常裝在機(jī)場(chǎng)附近和航路上；而對(duì)于軍用來(lái)說(shuō)，二次監(jiān)視雷達(dá)不僅架設(shè)于陸基，有時(shí)還加裝在機(jī)載、艦載平臺(tái)上。

對(duì)于艦載平臺(tái)，艦船在海上航行時(shí)，受風(fēng)浪等因素的影響會(huì)產(chǎn)生劇烈搖擺，雷達(dá)系統(tǒng)裝在艦船上也會(huì)隨艦船的搖擺而搖擺，天線掃描波束的空間指向也會(huì)隨之變化，使天線波束在空間不能按預(yù)期的要求穩(wěn)定地指向目標(biāo)，這就破壞了雷達(dá)的正常工作。同樣，飛機(jī)在空中飛行時(shí)，受氣流等因素的影響會(huì)產(chǎn)生搖擺，雷達(dá)天線掃描波束也會(huì)隨之變化。

傳統(tǒng)的艦載或機(jī)載二次監(jiān)視雷達(dá)天線一般安裝在機(jī)械穩(wěn)定平臺(tái)上，穩(wěn)定平臺(tái)始終穩(wěn)定于慣性空間(大地坐標(biāo)系)，從而使雷達(dá)天線對(duì)大地相對(duì)靜止，保證雷達(dá)天線指向的穩(wěn)定。但由于機(jī)械穩(wěn)定平臺(tái)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)昂貴，且平臺(tái)精度不易做高，并不適用于所有的雷達(dá)系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠解決移動(dòng)平臺(tái)二次監(jiān)視雷達(dá)在不用機(jī)械穩(wěn)定方法的情況下，對(duì)因載體搖擺而引起方位測(cè)量超差現(xiàn)象的測(cè)角修正方法及測(cè)角修正系統(tǒng)。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種用于二次監(jiān)視雷達(dá)的測(cè)角修正方法，具體方法步驟為：

步驟一，實(shí)時(shí)獲取二次監(jiān)視雷達(dá)載體發(fā)生搖擺而產(chǎn)生的橫搖角ε和縱搖角Φ；

步驟二，判斷縱搖角Φ和橫搖角ε是否均在設(shè)置閾值范圍內(nèi)，如果是，則進(jìn)入下一步，如果否，則進(jìn)入步驟一；

步驟三，獲取所述二次監(jiān)視雷達(dá)在縱搖角Φ和橫搖角ε均在設(shè)置閾值范圍內(nèi)時(shí)探測(cè)目標(biāo)所獲得的實(shí)測(cè)方位角θ′、距離R和C模式高度H；

步驟四，根據(jù)得到所述目標(biāo)的仰角α；并根據(jù)得到修正后的方位角θ；

所述橫搖角是指，在空間直角坐標(biāo)系中，假設(shè)所述二次監(jiān)視雷達(dá)載體平臺(tái)法線方向?yàn)閤軸，以x軸為旋轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生的搖擺為橫搖，橫搖偏離x軸所成的角度為橫搖角；

所述縱搖角是指，在空間直角坐標(biāo)系中，假設(shè)所述二次監(jiān)視雷達(dá)載體平臺(tái)法線方向?yàn)閤軸，以y軸為旋轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生的搖擺為縱搖，縱搖偏離y軸所成的角度為縱搖角。

所述縱搖角Φ的設(shè)置閾值范圍為[－20°～+20°]。

所述橫搖角ε的設(shè)置閾值范圍為[－45°，+45°]。

基于上述用于二次監(jiān)視雷達(dá)的測(cè)角修正方法的測(cè)角修正系統(tǒng)，包括天線、射頻模塊、信號(hào)處理模塊、修正模塊和外部姿態(tài)傳感器；所述天線向空中輻射詢問信號(hào)，并接收應(yīng)答信號(hào)；所述射頻模塊接收信號(hào)處理模塊發(fā)送的數(shù)字詢問編碼信號(hào)，并調(diào)制放大成設(shè)定功率的1030MHz信號(hào)通過(guò)天線發(fā)射，同時(shí)，把從天線接收下來(lái)的1090MHz應(yīng)答信號(hào)放大、混頻和檢波處理后形成數(shù)字應(yīng)答信號(hào)發(fā)送至信號(hào)處理模塊；所述信號(hào)處理模塊除產(chǎn)生詢問編碼信號(hào)外，還接收數(shù)字應(yīng)答信號(hào)，并對(duì)所接收的數(shù)字應(yīng)答信號(hào)進(jìn)行譯碼、識(shí)別代碼和氣壓高度信息提取、距離計(jì)算及方位角計(jì)算；所述修正模塊實(shí)時(shí)接收外部姿態(tài)傳感器發(fā)送的二次監(jiān)視雷達(dá)載體的縱搖角和橫搖角信息，融合信號(hào)處理模塊送來(lái)的實(shí)測(cè)目標(biāo)距離、方位角和高度，對(duì)目標(biāo)方位角進(jìn)行搖擺修正，形成修正方位角信息填入目標(biāo)報(bào)告送上級(jí)系統(tǒng)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：能夠解決移動(dòng)平臺(tái)二次監(jiān)視雷達(dá)在不用機(jī)械穩(wěn)定方法的情況下，對(duì)因載體搖擺而引起方位測(cè)量超差的現(xiàn)象，采用軟件方法修正，省去笨重的機(jī)械穩(wěn)定設(shè)施，給載體平臺(tái)擴(kuò)展了空間和減輕了重量，并且對(duì)系統(tǒng)處理能力要求不高，能夠?qū)崟r(shí)補(bǔ)償，修正精確度高。

附圖說(shuō)明

圖1為縱搖角和橫搖角定義示意圖。

圖2為縱搖時(shí)探測(cè)目標(biāo)示意圖。

圖3為橫搖時(shí)探測(cè)目標(biāo)示意圖。

圖4為本發(fā)明其中一實(shí)施例的系統(tǒng)組成框圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

本說(shuō)明書(包括摘要和附圖)中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或者具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個(gè)特征只是一系列等效或類似特征中的一個(gè)例子而已。

搖擺主要有橫搖和縱搖兩種形式，如圖1所示，在空間直角坐標(biāo)系中，假設(shè)平臺(tái)法線方向?yàn)閤軸，以x軸為旋轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生的搖擺為橫搖，橫搖角為ε，以y軸為旋轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生的搖擺為縱搖，縱搖角為Φ。

具體實(shí)施例1

一種用于二次監(jiān)視雷達(dá)的測(cè)角修正方法，具體方法步驟為：

步驟一，實(shí)時(shí)獲取二次監(jiān)視雷達(dá)載體發(fā)生搖擺而產(chǎn)生的橫搖角ε和縱搖角Φ；

步驟二，判斷縱搖角Φ和橫搖角ε是否均在設(shè)置閾值范圍內(nèi)，如果是，則進(jìn)入下一步，如果否，則進(jìn)入步驟一；

步驟三，獲取所述二次監(jiān)視雷達(dá)在縱搖角Φ和橫搖角ε均在設(shè)置閾值范圍內(nèi)時(shí)探測(cè)目標(biāo)所獲得的實(shí)測(cè)方位角θ′、距離R和C模式高度H；

步驟四，根據(jù)得到所述目標(biāo)的仰角α；并根據(jù)得到修正后的方位角θ；

所述橫搖角是指，在空間直角坐標(biāo)系中，假設(shè)所述二次監(jiān)視雷達(dá)載體平臺(tái)法線方向?yàn)閤軸，以x軸為旋轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生的搖擺為橫搖，橫搖偏離x軸所成的角度為橫搖角；

所述縱搖角是指，在空間直角坐標(biāo)系中，假設(shè)所述二次監(jiān)視雷達(dá)載體平臺(tái)法線方向?yàn)閤軸，以y軸為旋轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生的搖擺為縱搖，縱搖偏離y軸所成的角度為縱搖角。

二次監(jiān)視雷達(dá)系統(tǒng)所采用天線波束是一種水平面窄垂直面寬的波束。當(dāng)搭載平臺(tái)縱搖時(shí)，天線波束指向也跟著發(fā)生變化(上翹或下翹Φ度)，這時(shí)相當(dāng)于目標(biāo)仰角發(fā)生了改變(上翹或下翹Φ度)，如圖2所示。二次監(jiān)視雷達(dá)天線波束形狀會(huì)隨著仰角變大而變寬，但縱搖角度不大時(shí)，目標(biāo)依然處于該垂直波束內(nèi)，目標(biāo)距離R、目標(biāo)高度H(由C模式得到)、目標(biāo)在波束內(nèi)的實(shí)際方位角θ都未發(fā)生改變，如圖2所示。如果在極限情況下，比如縱搖90°，這時(shí)目標(biāo)相對(duì)于天線波束的位置相當(dāng)于目標(biāo)處在二次雷達(dá)天線頂空(或底部)盲區(qū)，超出了一般雷達(dá)垂直波束的寬度，也就無(wú)法探測(cè)目標(biāo)了。因此，當(dāng)縱搖角度不大時(shí)對(duì)方位測(cè)量影響不大，可以不進(jìn)行方位修正。

當(dāng)天線波束隨搭載平臺(tái)橫搖時(shí)，如圖3所示，橫搖角度為ε，目標(biāo)距離R、高度H未發(fā)生改變，但方位角由θ變成了θ′，很明顯橫搖前后，方位角發(fā)生了改變，需要進(jìn)行修正。同時(shí)，可注意到目標(biāo)仰角α也影響了方位角。橫搖前方位角θ與橫搖后方位角θ′的關(guān)系為：

其中，目標(biāo)仰角α由目標(biāo)距離R和高度H得到：

高度H為目標(biāo)應(yīng)答機(jī)的C模式應(yīng)答高度。橫搖角ε則是通過(guò)平臺(tái)姿態(tài)傳感器得到。橫搖角ε的范圍為－90°～+90°，但不是在所有范圍內(nèi)都可以進(jìn)行方位角的修正，在極限情況下，比如搭載平臺(tái)橫滾+90°(或－90°)時(shí)，這時(shí)已失去探測(cè)意義。具體的橫搖修正范圍和縱搖修正范圍根據(jù)實(shí)際要求進(jìn)行設(shè)定。

具體實(shí)施例2

在具體實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，在本具體實(shí)施例中，所述縱搖角Φ的設(shè)置閾值范圍為[－20°～+20°]。

具體實(shí)施例3

在具體實(shí)施例1或2的基礎(chǔ)上，在本具體實(shí)施例中，所述橫搖角ε的設(shè)置閾值范圍為[－45°，+45°]。

具體實(shí)施例4

在具體實(shí)施例1到3之一的基礎(chǔ)上，在本具體實(shí)施例中，基于上述用于二次監(jiān)視雷達(dá)的測(cè)角修正方法的測(cè)角修正系統(tǒng)，包括天線、射頻模塊、信號(hào)處理模塊、修正模塊和外部姿態(tài)傳感器；所述天線向空中輻射詢問信號(hào)，并接收應(yīng)答信號(hào)；所述射頻模塊接收信號(hào)處理模塊發(fā)送的數(shù)字詢問編碼信號(hào)，并調(diào)制放大成設(shè)定功率的1030MHz信號(hào)通過(guò)天線發(fā)射，同時(shí)，把從天線接收下來(lái)的1090MHz應(yīng)答信號(hào)放大、混頻和檢波處理后形成數(shù)字應(yīng)答信號(hào)發(fā)送至信號(hào)處理模塊；所述信號(hào)處理模塊除產(chǎn)生詢問編碼信號(hào)外，還接收數(shù)字應(yīng)答信號(hào)，并對(duì)所接收的數(shù)字應(yīng)答信號(hào)進(jìn)行譯碼、識(shí)別代碼和氣壓高度信息提取、距離計(jì)算及方位角計(jì)算；所述修正模塊實(shí)時(shí)接收外部姿態(tài)傳感器發(fā)送的二次監(jiān)視雷達(dá)載體的縱搖角和橫搖角信息，融合信號(hào)處理模塊送來(lái)的實(shí)測(cè)目標(biāo)距離、方位角和高度，對(duì)目標(biāo)方位角進(jìn)行搖擺修正，形成修正方位角信息填入目標(biāo)報(bào)告送上級(jí)系統(tǒng)。