【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及测试，特别是一种雷达天线指向误差补偿方法。
技术介绍
1、指向精度是相控阵雷达天线的一个核心指标，直接决定了雷达系统确定远距离目标位置的能力。指向精度一般用指向误差来表征，相控阵天线指向误差主要有t/r通道或移相器的幅度相位误差、馈电网络一致性误差等天线阵面内电讯器件所引起的误差，对于需作方位机械转动的有源相控阵天线阵面，指向误差还有来自于天线阵面方位转动、热温度场引起的天线阵面结构变形等方面的误差。
2、天线阵面方位转动带来的误差，为一般安装于转台上的天线阵面，由于实际加工装配误差，不可能以绝对水平姿态作方位转动，而是以一定倾斜角度转动，从而会引起天线阵面指向的变化。此外，目前常规用于获取阵面姿态的方法为采用测角传感器测量阵面俯仰角、采用寻北仪和方位角编码器结合得到阵面方位角，目前市场上测角传感器的精度不能满足高精度雷达的要求，寻北仪和方位角编码器结合使用能满足方位角精度的要求，但此种方法所需时间长，不能满足雷达机动化部署后快速开机的要求。因此，目前开始有雷达在天线阵面内安装惯性测量设备的应用，并通过一次性标校天线阵面以对惯性测量设备进行校正后，便可在阵面方位转动时通过惯性测量设备来实时得到阵面指向，可消除来自天线阵面方位转动的误差，同时满足雷达对精度和响应时间的要求。
3、受实际情况限制，一般都只采用数个惯性测量设备安装于阵面中数个局部位置，以表征反映阵面指向的阵面整体状态。在外界环境温度与标校天线阵面时一致，且雷达未开辐射不引起阵面结构温度场变化时，惯性测量设备安装位置处相对于标校时未
4、目前已有关于指向误差分析和补偿方面的研究，但多针对于反射面天线，个别关于相控阵天线指向误差的研究中未采用惯性测量设备实时获取阵面方位转动时姿态变化，从而不能消除天线阵面方位机械转动带来的指向误差，部分相控阵雷达有在天线阵面内安装惯性测量设备的应用，但目前尚停留于直接采用惯性测量设备数据进行阵面标定的阶段，未对惯性测量设备安装位置局部变形与阵面整体变形不一致引起的指向误差进行分析和补偿，不能满足需机动化部署的大口径高功率高精度雷达对指向精度的要求。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的问题，对于目前需机动化部署的高精度雷达，为满足阵面姿态测量精度和响应时间要求，在阵面内安装了惯性测量设备用于实时获取高精度阵面指向，由此产生的由于惯性测量设备安装位置局部变形与阵面整体变形不一致引起的指向误差，提供了一种雷达天线指向误差补偿方法。
2、本专利技术的目的通过以下技术方案实现。
3、为达到上述目的，本专利技术采用了下列技术方案：
4、一种雷达天线指向误差补偿方法，通过记录与分析指向误差、惯性测量设备值及阵面结构温度之间的关系，以建立指向误差修正公式实现补偿，步骤主要包括阵面结构温度的监控记录，指向误差数据的提取，惯性测量设备值的选择记录，数据分析与修正公式建立，及补偿效果验证，
5、所述阵面结构温度的监控记录，先是根据阵面结构形态确定阵面结构上需监测温度的部位，主要为主受力节点，其次在选定部位安装目前市场上已有成熟技术的接触式热电偶测温传感器，通过夹子将传感器压紧固定在阵面结构上，将传感器的电缆在天线阵面内合理规划布置，并全部接入数据采集设备，数据采集设备通过串口转以太网模块将信号接入雷达系统，雷达系统根据数据采集设备和串口转以太网的协议，经解析得到所有测温传感器测得的温度，通过在雷达系统中开发软件实现温度的显示和保存，从而实现对阵面结构温度的监控和记录，可将每次雷达跟踪目标工作时阵面结构的温度状态记录下来，
6、所述指向误差数据的提取，为采用目前已有文献报道的中大型雷达基于跟踪精轨卫星的指向标校方法，分别得到雷达相对于目标精轨卫星的指向测量值与精轨卫星精确轨道数据换算到相对于雷达中心所处大地坐标的指向，即雷达相对于目标精轨卫星的指向真值，求出测量值与真值之间的差即为雷达此次跟踪目标的指向误差，一般以横坐标为雷达指向方位角或俯仰角、纵坐标为对应于不同指向方位角或俯仰角下指向误差的一条曲线来表达，经标校方法中的修正处理算法，可对指向误差曲线作相应修正，减小误差曲线峰峰值，但不能将曲线拉平为直线，即在不同指向方位角或俯仰角下指向误差不一样，为确定可代入数据分析的雷达单次跟踪所得到的明确误差数值，假定存在一条指向误差水平中线，即将指向误差曲线简化为一条水平直线进行考虑，以误差曲线中所有误差的平均值作为此直线所对应的具体误差数值，将此数值作为雷达某单次跟踪精轨卫星所得到的指向误差数据，
7、所述惯性测量设备值的选择记录，由于一般雷达在工作时，在方位上会跟随目标的运动而转动，因此安装于阵面内的惯性测量设备读数会随着阵面方位的转动而变化，对于惯性测量设备在方位上的读数，包含由于大盘不水平而引起的小量的变化和由于方位转动而引起的大量变化，对于惯性测量设备在俯仰上的读数，若雷达在俯仰方向上阵面也跟随目标的运动而转动，则包含由于大盘不水平而引起的小量的变化和由于俯仰转动而引起的大量变化，若雷达在俯仰方向上阵面不跟随目标的运动而转动，只通过电扫对目标跟踪，则只包含由于大盘不水平而引起的小量的变化，为避免雷达在每次刚开始工作时天线阵面处于不同的方位和俯仰角导致用于数据分析的惯性测量设备值不是统一的基准，同时避免由于大盘不水平引起的小量变化对数据分析造成干扰，设置雷达在每次工作前方位和俯仰均处于某固定角度，并记录下此时雷达即将开辐射工作前的惯性测量设备值，用于后续数据分析，
8、所述数据分析与修正公式建立，针对上述得到的阵面结构温度、指向误差及惯性测量设备值等数据，通过对数据分组，并分别采用数据拟合等数据处理方法处理，分析指向误差数据与其它数据之间的关系，由于惯性测量设备值与惯性测量设备安装位置的阵面结构局部变形相关，而阵面结构局部变形与阵面结构温度之间存在线性关系，因此将阵面结构温度与惯性测量设备值归为一组(惯性测量设备值为因变量，阵面结构温度为自变量)进行数据分析，由于指向误差是雷达将惯性测量设备值代入雷达系统后计算所得的相对于目标精轨卫星的指向测量值与真值之间的误差，即指向误差与惯性测量设备值存在相互关系，因此将指向误差与惯性测量设备值归为一组(指向误差为因变量，惯性测量设备值为自变量)进行数据分析，找出指向误差与其它数据之间的关系，将上述关系通过公式来表达，建立指向误差相对于其它数据之间的修正公式，用于准确反映指向误差，从而可提供给雷达系统，用于代入进行指向测量值的修正，
9、所述补偿效果验证，即是雷达系统在为用于数据分析以建立修正公式所作的对精轨卫星跟踪次数之外，再次通过多次对精轨卫星跟踪，将修正公式代入雷达系统，对目本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种雷达天线指向误差补偿方法，其特征在于通过记录与分析指向误差、惯性测量设备值及阵面结构温度之间的关系，以建立指向误差修正公式实现补偿，步骤主要包括阵面结构温度的监控记录，指向误差数据的提取，惯性测量设备值的选择记录，数据分析与修正公式建立，及补偿效果验证。
2.根据权利要求1所述的一种雷达天线指向误差补偿方法，其特征在于所述阵面结构温度的监控记录，先是根据阵面结构形态确定阵面结构上需监测温度的部位，主要为主受力节点，其次在选定部位安装目前市场上已有成熟技术的接触式热电偶测温传感器，通过夹子将传感器压紧固定在阵面结构上，将传感器的电缆在天线阵面内合理规划布置，并全部接入数据采集设备，数据采集设备通过串口转以太网模块将信号接入雷达系统，雷达系统根据数据采集设备和串口转以太网的协议，经解析得到所有测温传感器测得的温度，通过在雷达系统中开发软件实现温度的显示和保存。
3.根据权利要求1所述的一种雷达天线指向误差补偿方法，其特征在于所述指向误差数据的提取，为采用中大型雷达基于跟踪精轨卫星的指向标校方法，分别得到雷达相对于目标精轨卫星的指向测量值与精轨卫星精确轨
4.根据权利要求1所述的一种雷达天线指向误差补偿方法，其特征在于所述惯性测量设备值的选择记录，安装于阵面内的惯性测量设备读数会随着阵面方位的转动而变化，对于惯性测量设备在方位上的读数，包含由于大盘不水平而引起的小量的变化和由于方位转动而引起的大量变化，对于惯性测量设备在俯仰上的读数，若雷达在俯仰方向上阵面也跟随目标的运动而转动，则包含由于大盘不水平而引起的小量的变化和由于俯仰转动而引起的大量变化，若雷达在俯仰方向上阵面不跟随目标的运动而转动，只通过电扫对目标跟踪，则只包含由于大盘不水平而引起的小量的变化，设置雷达在每次工作前方位和俯仰均处于某固定角度，并记录下此时雷达即将开辐射工作前的惯性测量设备值，用于后续数据分析。
5.根据权利要求1所述的一种雷达天线指向误差补偿方法，其特征在于所述数据分析与修正公式建立，针对上述得到的阵面结构温度、指向误差及惯性测量设备值等数据，通过对数据分组，并分别采用数据拟合等数据处理方法处理，分析指向误差数据与其它数据之间的关系，将阵面结构温度与惯性测量设备值归为一组进行数据分析，将指向误差与惯性测量设备值归为一组进行数据分析，找出指向误差与其它数据之间的关系，将上述关系通过公式来表达，建立指向误差相对于其它数据之间的修正公式，用于准确反映指向误差，提供给雷达系统，用于代入进行指向测量值的修正。
6.根据权利要求1所述的一种雷达天线指向误差补偿方法，其特征在于所述补偿效果验证，即是雷达系统在为用于数据分析以建立修正公式所作的对精轨卫星跟踪次数之外，再次通过多次对精轨卫星跟踪，将修正公式代入雷达系统，对目标指向测量值进行修正，得到目标指向测量修正值后，与目标指向真值比对，计算出修正后的指向误差，与对雷达系统提出的指向精度要求比对，判断是否满足指向精度要求，若满足，则表明所建立的修正公式满足指向误差修正要求，雷达天线阵面结构因素指向误差补偿完毕，若不满足，则将雷达用于验证修正公式修正效果而所作的精轨卫星跟踪所得到的未经过修正的指向误差也投入用于数据分析的数据源，与之前的数据一起重新进行数据拟合等分析，以重新寻找确立指向误差与其它数据之间的关系，以更新修正公式，并通过再次跟踪精轨卫星来对新的修正公式进行验证，重复上述过程，直至修正后的指向误差满足对雷达系统提出的指向精度要求。
7.根据权利要求1所述的一种雷达天线指向误差补偿方法，其特征在于，采用数个惯性测量设备，并根据阵面结构实际状态布置测温传感器，结合雷达实际跟星得到的指向误差进行数据分析，获取指向误差修正公式，突破有源相控阵雷达天线阵面在口径增大后为保证天线阵面指向精度而依靠单纯增加阵面厚度以提升阵面刚度的传统设计方法，从而可打破需机动化部署的有源相控阵雷达天线阵面的口径设计限制，实现大口径有源相控阵雷达天...
【技术特征摘要】
1.一种雷达天线指向误差补偿方法，其特征在于通过记录与分析指向误差、惯性测量设备值及阵面结构温度之间的关系，以建立指向误差修正公式实现补偿，步骤主要包括阵面结构温度的监控记录，指向误差数据的提取，惯性测量设备值的选择记录，数据分析与修正公式建立，及补偿效果验证。
2.根据权利要求1所述的一种雷达天线指向误差补偿方法，其特征在于所述阵面结构温度的监控记录，先是根据阵面结构形态确定阵面结构上需监测温度的部位，主要为主受力节点，其次在选定部位安装目前市场上已有成熟技术的接触式热电偶测温传感器，通过夹子将传感器压紧固定在阵面结构上，将传感器的电缆在天线阵面内合理规划布置，并全部接入数据采集设备，数据采集设备通过串口转以太网模块将信号接入雷达系统，雷达系统根据数据采集设备和串口转以太网的协议，经解析得到所有测温传感器测得的温度，通过在雷达系统中开发软件实现温度的显示和保存。
3.根据权利要求1所述的一种雷达天线指向误差补偿方法，其特征在于所述指向误差数据的提取，为采用中大型雷达基于跟踪精轨卫星的指向标校方法，分别得到雷达相对于目标精轨卫星的指向测量值与精轨卫星精确轨道数据换算到相对于雷达中心所处大地坐标的指向，即雷达相对于目标精轨卫星的指向真值，求出测量值与真值之间的差即为雷达此次跟踪目标的指向误差，以横坐标为雷达指向方位角或俯仰角、纵坐标为对应于不同指向方位角或俯仰角下指向误差的一条曲线来表达，经标校方法中的修正处理算法，对指向误差曲线作相应修正，减小误差曲线峰峰值，但不能将曲线拉平为直线，即在不同指向方位角或俯仰角下指向误差不一样，为确定可代入数据分析的雷达单次跟踪所得到的明确误差数值，假定存在一条指向误差水平中线，即将指向误差曲线简化为一条水平直线进行考虑，以误差曲线中所有误差的平均值作为此直线所对应的具体误差数值，将此数值作为雷达某单次跟踪精轨卫星所得到的指向误差数据。
4.根据权利要求1所述的一种雷达天线指向误差补偿方法，其特征在于所述惯性测量设备值的选择记录，安装于阵面内的惯性测量设备读数会随着阵面方位的转动而变化，对于惯性测量设备在方位上的读数，包含由于大盘不水平而引起的小量的变化和由于方位转动而引起的大量变化，对于惯性测量设备在俯仰上的读数，若雷达在俯仰方向上阵面也跟随目标的运动而转动，则包含由于大盘不水平而引起的小量的变化和由于俯仰转动而引起的大量变化，若雷达在俯仰方向上阵面不跟随目标的运动而转动，只通过电扫对目标跟踪，则只包含由于大盘不水平而引起的小量的变化，设置雷达在每次工作前方位和俯仰均处于某固定角度，并记录下此时雷达即将开辐射工作前的惯性测量设备值，用...
【专利技术属性】
技术研发人员：吕建路，刘加增，唐宝富，操卫忠，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十四研究所，
类型：发明
国别省市：
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