馬娟 倪世道 華東電子工程研究所數(shù)字技術(shù)部，合肥230088

機載遠程預(yù)警雷達探測精度統(tǒng)計方法

馬娟 倪世道 華東電子工程研究所數(shù)字技術(shù)部，合肥230088

機載遠程預(yù)警雷達作為遠程預(yù)警和空中指揮作戰(zhàn)的核心部位，在戰(zhàn)略預(yù)警和防御中擔(dān)負(fù)著極其關(guān)鍵的任務(wù)。機載遠程預(yù)警雷達因平臺和作戰(zhàn)要求的特殊性，其探測指標(biāo)的計算與地面常規(guī)雷達不同[1]。系統(tǒng)總結(jié)了機載遠程預(yù)警雷達精度計算數(shù)據(jù)預(yù)處理和精度統(tǒng)計方法，分析了計算結(jié)果可能出現(xiàn)的偏差。

機載遠程預(yù)警雷達；數(shù)據(jù)預(yù)處理；精度計算；誤差分析

引言

機載遠程預(yù)警雷達不受地形和建筑物遮蔽的影響，全方位巡航探測，尤其對超低空突襲目標(biāo)具有優(yōu)良的預(yù)警能力。機載遠程預(yù)警平臺集成了雷達、通信、對抗、指控等系統(tǒng)，使其成為名副其實的空中作戰(zhàn)指揮所，在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中起著至關(guān)重要的作用，雷達作為“眼睛”，其探測精度指標(biāo)需要精細(xì)分析[2]。機載遠程預(yù)警雷達工作過程中載機處于運動狀態(tài)，計算時需要將探測目標(biāo)參數(shù)由載機平臺慣性系轉(zhuǎn)換到地面慣性坐標(biāo)系中，目標(biāo)真實位置由大地坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到地面慣性坐標(biāo)系，坐標(biāo)變換過程中載機位置量測誤差與雷達系統(tǒng)量測誤差耦合疊加，處理時應(yīng)盡量減少載機位置誤差和坐標(biāo)變換對探測結(jié)果的影響。

1.計算流程

機載遠程預(yù)警雷達探測得到的數(shù)據(jù)是目標(biāo)相對于雷達的位置和運動參數(shù)，目標(biāo)真實位置是由GPS提供的大地坐標(biāo)系位置，計算時將探測數(shù)據(jù)和真實位置轉(zhuǎn)換到以地面站為坐標(biāo)中心的極坐標(biāo)系下，以目標(biāo)真實位置為基準(zhǔn)，將數(shù)據(jù)按距離和方位分段，統(tǒng)計每一數(shù)據(jù)段的探測精度，再將同一距離或方位段的探測結(jié)果綜合，統(tǒng)計受試?yán)走_的測量誤差。實現(xiàn)流程如圖1所示，主要分為兩部分：數(shù)據(jù)預(yù)處理和精度統(tǒng)計，其中數(shù)據(jù)預(yù)處理得到進行比較的兩組數(shù)據(jù)，精度統(tǒng)計計算精度指標(biāo)。

2.數(shù)據(jù)預(yù)處理

2.1 目標(biāo)機真實位置

假設(shè)差分GPS數(shù)據(jù)采樣頻率50Hz，一個GPS采樣周期內(nèi)雷達和目標(biāo)機的相對位置變化可能高達數(shù)十米，需要對采樣數(shù)據(jù)進行精確的內(nèi)插或外推使比較的兩組數(shù)據(jù)采樣時間相同。假定目標(biāo)機一個GPS采樣周期內(nèi)速度無變化，對GPS采樣數(shù)據(jù)進行線性內(nèi)插或取鄰近的采樣點進行最小二乘估計得到探測時刻目標(biāo)機的真實位置。

圖1 精度估計流程

2.2 載機真實位置

載機導(dǎo)航系統(tǒng)包括一套慣導(dǎo)系統(tǒng)和輔助導(dǎo)航系統(tǒng)（如差分GPS），計算精度時采用差分GPS測得位置作為載機的真實位置[3]。差分GPS對位置的測量精度高于慣導(dǎo)，尤其在載機機動時，慣導(dǎo)系統(tǒng)的優(yōu)勢在于提供載機的姿態(tài)信息和運動信息（航速、航向信息），而確定載機的真實位置只需要大地坐標(biāo)參數(shù)，此時采用載機GPS數(shù)據(jù)具有更高的精度。

2.3 坐標(biāo)變換

目標(biāo)機真實位置數(shù)據(jù)和探測目標(biāo)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到地面慣性坐標(biāo)系下，地面慣性坐標(biāo)系的坐標(biāo)中心選取地面站位置，采用WGS－84坐標(biāo)系[4]。大地坐標(biāo)系與地心直角坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換矩陣如下：

3.精度統(tǒng)計

機載遠程預(yù)警雷達精度估計一般需要評估距離探測精度、方位探測精度、高度探測精度和航速、航向估計精度。

計算方位探測精度時方位角增加與方位角減小、不同方向進入航路的數(shù)據(jù)分開統(tǒng)計，計算距離探測精度時向站與背站目標(biāo)分開統(tǒng)計，計算高度探測精度時，不同距離的目標(biāo)分開統(tǒng)計。

4.計算誤差分析

雷達系統(tǒng)誤差統(tǒng)計結(jié)果與真實誤差存在一定偏差，主要由以下因素造成：

測量載機位置的GPS和測量目標(biāo)機位置的GPS存在測量誤差。目前常用差分GPS定位誤差可以控制在幾米內(nèi)甚至更高[1]，但仍然會對計算結(jié)果造成較大影響。

載機GPS和目標(biāo)機GPS的時間沒有對齊。判斷兩者時間有沒有對齊最直觀的方法是觀察系統(tǒng)距離誤差均值是否始終偏大或偏小。

計算過程中的計算機舍入誤差。將大地坐標(biāo)系位置經(jīng)由地心直角坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到地面慣性坐標(biāo)系過程中，小數(shù)據(jù)向大數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，計算參數(shù)的精度不夠會引入較大的轉(zhuǎn)換誤差。

5.結(jié)束語

機載遠程預(yù)警雷達探測性能需要通過分析雷達點跡、航跡數(shù)據(jù)得到，本文詳細(xì)介紹了機載遠程預(yù)警雷達探測數(shù)據(jù)預(yù)處理和探測精度計算過程，為雷達系統(tǒng)設(shè)計師和數(shù)據(jù)處理模塊設(shè)計師仿真和評估雷達性能提供了計算探測指標(biāo)的參考。

[1] 中國人民解放軍總裝備部軍事訓(xùn)練教材編輯工業(yè)委員會. 雷達實驗[M]. 第1版.北京:國防工業(yè)出版社. 2004;174-86

[2] 王瑩. 雷達目標(biāo)跟蹤算法研究. 碩士論文. 南京理工大學(xué). 2008;1-58

[3] 鄭琦,陳光遠,孫國政. 導(dǎo)航數(shù)據(jù)異常對艦載雷達影響分析及應(yīng)對[J]. 現(xiàn)代雷達. 2009;31(2):12-6

[4] 何友,修建娟,張晶煒,等. 雷達數(shù)據(jù)處理及應(yīng)用[M]. 第1版.北京:電子工業(yè)出版社. 2006;213-27

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.08.030

馬娟，碩士，助理工程師，雷達數(shù)據(jù)處理。