地面测控雷达角度标校

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1、总第110期通信与测控——一，——地面测控雷达角度标校杨斌峰(中国电子科技集团公司第39研究所西安710065)摘要主要对地面测控雷达的角度标校问题进行了讨论，并对标校误差进行了分析。关键词地面测控雷达角度标校标校误差光轴1概述随着航天技术的发展，各种航天器不断升空，其轨道的测量对地面测控雷达的测角精度要求越来越高。从地面测量雷达的工作过程看，角度测量主要误差源包括目标误差、电磁波的空间传播误差和地面测量雷达自身误差。根据误差的性质，可以分为随机误差、系统误差和过失误差。随机误差虽然在表面上看起来没有规律，但仍存在统计学上的

2、规律性，其所出现的数值大小具有一定的概率分布，因此可以用统计学的方法进行计算和分析；系统误差是重复测试均保持同一数值，或按某一定规律变化的误差分量；过失误差是由于操作错误、计算错误、设备工作不正常或某些部件发生故障所产生的误差。系统误差是有一定规律的，可以通过一定的方法减小或消除，使地面雷达测量精度最终主要受随机误差的影响。为了减小系统误差，对设备要进行合理的设计和精密的机械加工制造，但系统误差是不可避免的，而且过分对硬件提出苛刻的要求不仅在技术上难以实现，在经济上也是不合算的，因此需要一套严密的符合实际，行之有效的标校方法

3、。地面雷达的角度标校包括标定和校准两部分工作。标定是给出系统误差系数，校准是采取措施减小或消除系统误差。实际工作中，这两部分工作往往是结合在一起进行的，统称为标校。2地面测控雷达测角系统误差模型本文仅讨论测量雷达本身的测角误差。在各种地面测控雷达的测角误差模型中，主要误差项是相同的，具有通用性。下面给出地面测控雷达测角系统误差修正模型：公式中误差项的符号是以真值为参考定义的。当由于某项误差的存在使测量值变小时，该项误差本身取“正”号，反之取“负”号。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日通信与测控2005年第3期式中：：——目标方位角真值，为修正后的测量值—。设备方位角测量值—。设备方位角零位误差——天线座大盘不水平的最大值，^厂—天线座大盘最大不水平角所处的方位角—设备方位轴与俯仰轴不正交度电轴不匹配引起的方位误差——光轴与俯仰轴不正交度△．——设备对目标自跟踪时，方位误差电压——方位支路误差定向灵敏度——目标俯仰角真值，为修正后的测量值—设备俯仰角测量值——设备俯

9、仰角零值——光电轴不匹配引起的俯仰误差AU—设备对目标自跟踪时，俯仰误差电压——俯仰支路误差定向灵敏度——重力下垂引起的俯仰误差——屯波折射误差3标校设施和设备3．1方位标·在测控雷达四个象限内建造4～6个方位标；·方位标相对测量设备的距离应在500~5000m范围内，从测量设备照准方位标时，天线仰角应在2。以内；·方位标的照准部一般为涂有黑白颜色的十字，十字的中心应能设置光标；·每个方位标都应与测量设备通视；·方位标应具有三等大地测量控制网精度。3．2校准塔·在测控雷达周围建一校准塔，在塔顶部建造“十”字形标校板，构成校准

10、塔；·校准塔相对与测量设备的距离应满足远场条件：堡式中：线直径(m)；——工作波长(m)。·测量设备照准“十”字形标校板时，天线仰角应大于3。；·“十”字形标校板的中心应能放置测试信标天线，两个角上根据天线望远镜光轴总第110期杨斌峰：地面测控雷达角度标校与机械轴中心的几何尺寸关系设置正、倒镜对称光标；·“十”字形标校板板面应与测控雷达的视准轴垂直；·“十”字形标校板应与测控雷达通视，并在±1。范围内无遮挡。3．3光轴标校板·在测控雷达周围建造光轴标校板；·光轴标校板相对于测控雷达的距离应在500~5000m范围内；·在光轴

11、标校板上，根据被测天线上望远镜光轴与机械轴中心的几何尺寸关系设置正、反向测量时对应的光标；·光标板应与测量设备通视，且与测控雷达的视准轴垂直。3．4标校工具·测角仪；·合象水平仪；·经纬仪；·测编码器精度用工装；·信号源；·信标天线。3．5大地测量成果·设备机械轴中心的天文经纬度、大地经纬度、垂线偏差、正常高、高程异常；·设备机械轴中心至方位标和校准塔“十”字形标校板信标喇叭的大地和天文方位角、俯仰角及斜距；·望远镜光轴视差修正量。4误差系数标定常用的测控雷达标校有星体标校和常规标校。本文讨论常规标校方法。测控雷达有四种轴：

12、1)对于具有“和”、“差”波束的单脉冲天线，电轴是指差波束零值所指示的方向。在理想的情况下它与和波束最大辐射方向的轴线是重合的。雷达自跟踪时要求电轴对准目标；2)光轴是雷达天线座上安装的光学望远镜的观察轴线，是望远镜物镜和目镜中心之间的连线；3)机械轴是与雷达天线方位轴和俯仰轴正交的轴；4