王偉鋒

摘 要：對(duì)跟蹤雷達(dá)的原理做了簡(jiǎn)單概述，說(shuō)明了雙軸轉(zhuǎn)臺(tái)在跟蹤雷達(dá)中的作用。對(duì)雷達(dá)坐標(biāo)系進(jìn)行了定義，分析了雙軸不正交對(duì)雷達(dá)測(cè)量值坐標(biāo)的影響，給出了誤差計(jì)算方法。提出了誤差修正方法，可有效減小雙軸轉(zhuǎn)臺(tái)的機(jī)械加工壓力。

關(guān)鍵詞：雙軸轉(zhuǎn)臺(tái)；雷達(dá)坐標(biāo)系；誤差修正

中圖分類號(hào)： P225.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1673-1069（2016）26-160-2

0 引言

跟蹤雷達(dá)相較于傳統(tǒng)引導(dǎo)雷達(dá)具有較高的定位精度，雙軸轉(zhuǎn)臺(tái)是跟蹤雷達(dá)的角度傳感單元，其定位精度對(duì)跟蹤引導(dǎo)雷達(dá)的定位精度具有決定性作用。在工程應(yīng)用中，雙軸轉(zhuǎn)臺(tái)的軸不正交度是其誤差組成的重要部分，分析雙軸轉(zhuǎn)臺(tái)軸不正交對(duì)跟蹤引導(dǎo)雷達(dá)定位的影響，并對(duì)跟蹤雷達(dá)的誤差分析提供參考，本文提出的誤差修正方法可有效緩解轉(zhuǎn)臺(tái)的加工壓力。

1 雙軸轉(zhuǎn)臺(tái)在跟蹤雷達(dá)中的作用

跟蹤雷達(dá)原理見(jiàn)圖1，天饋系統(tǒng)安裝于雙軸轉(zhuǎn)臺(tái)，跟蹤雷達(dá)對(duì)目標(biāo)實(shí)施跟蹤時(shí)，控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)雙軸轉(zhuǎn)臺(tái)帶動(dòng)天饋系統(tǒng)指向目標(biāo)，誤差解算系統(tǒng)對(duì)測(cè)量信號(hào)進(jìn)行處理、解算后形成方位、俯仰誤差及距離反饋信息，同時(shí)雙軸轉(zhuǎn)臺(tái)為跟蹤雷達(dá)提供方位、俯仰雙軸角度反饋信息。控制系統(tǒng)將雙軸角度反饋和雙軸誤差反饋信息進(jìn)行融合后，生成定位數(shù)據(jù)。

2 定義坐標(biāo)系

雷達(dá)測(cè)量結(jié)果通常采用極坐標(biāo)表示，它以雷達(dá)轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)中心為極點(diǎn)，以轉(zhuǎn)臺(tái)方位零度指向在水平面的投影為極軸，我們通常稱之為雷達(dá)系。定義目標(biāo)在水平面的投影和極點(diǎn)的連線與極軸的夾角為方位角，目標(biāo)和極點(diǎn)的連線與水平面的夾角定義為俯仰角。目標(biāo)P在雷達(dá)系的坐標(biāo)可表示為（L，α，β），L是目標(biāo)與極點(diǎn)的距離，α為方位角，β為俯仰角。

3 雙軸不正交度對(duì)跟蹤雷達(dá)定位的影響

不考慮其他因素的條件下，目標(biāo)在雷達(dá)系的方位角、俯仰角分別等于天饋系統(tǒng)指向目標(biāo)時(shí)雙軸轉(zhuǎn)臺(tái)的方位角度、俯仰角度。但是在工程應(yīng)用中，由于機(jī)械加工因素存在，所有雙軸轉(zhuǎn)臺(tái)的方位軸與俯仰軸的夾角很難做到正交，雙軸的不正交會(huì)對(duì)雙軸轉(zhuǎn)臺(tái)定位乃至跟蹤引導(dǎo)雷達(dá)定位帶來(lái)誤差。

可見(jiàn)，轉(zhuǎn)臺(tái)的雙軸不正交度對(duì)跟蹤引導(dǎo)雷達(dá)的測(cè)距沒(méi)有影響（對(duì)天饋系統(tǒng)的極化方向影響導(dǎo)致測(cè)距影響本文不進(jìn)行討論），方位角度和俯仰角度存在測(cè)量誤差，并且，方位角度和俯仰角度的測(cè)量誤差在雙軸不正交度確定時(shí)只隨俯仰角度的變化而變化。采用不同不正交度對(duì)測(cè)量誤差進(jìn)行仿真，結(jié)果如圖3、圖4所示。

4 誤差修正方法

在雙軸轉(zhuǎn)臺(tái)進(jìn)行機(jī)械加工時(shí)，可對(duì)其雙軸不正交度進(jìn)行測(cè)量，設(shè)雙軸轉(zhuǎn)臺(tái)的軸不正交度為θ，那么在應(yīng)用中可按式1進(jìn)行修正。雙軸轉(zhuǎn)臺(tái)的軸不正交度的測(cè)量精度為ζ，那么采用修正方法后的誤差如下：

5 綜述

在工程應(yīng)用中，由于機(jī)械加工或其他因素影響，雙軸轉(zhuǎn)臺(tái)的軸不正交度往往無(wú)法使用要求，根據(jù)本文給出的誤差修正方法只需對(duì)軸不正交度進(jìn)行精確測(cè)量，即可完成誤差修正。在工程應(yīng)用時(shí)可適當(dāng)放寬雙軸不正交度要求，可有效緩解雙軸轉(zhuǎn)臺(tái)機(jī)械加工的壓力。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] [美] David K.Barton雷達(dá)系統(tǒng)分析與建模[M].北京：電子工業(yè)出版社，2007.

[2] 石章松，等.目標(biāo)跟蹤與數(shù)據(jù)融合理論及方法[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2010.