李雙霖

（中國(guó)電子科技集體公司第二十研究所， 陜西 西安 710068）

引言

雷達(dá)系統(tǒng)誤差可以通過(guò)一定的方法加以消除，在多源傳感器信息融合過(guò)程中，通過(guò)誤差配準(zhǔn)，可以有效減小雷達(dá)系統(tǒng)誤差對(duì)融合精度的影響。研究分析雷達(dá)探測(cè)系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的原因及其變化規(guī)律，對(duì)系統(tǒng)誤差特性進(jìn)行分析，建立更加準(zhǔn)確的系統(tǒng)誤差模型，有助于提高系統(tǒng)誤差配準(zhǔn)精度[1]。

1 艦載雷達(dá)系統(tǒng)誤差模型

1.1 艦載雷達(dá)系統(tǒng)誤差傳遞過(guò)程

影響雷達(dá)系統(tǒng)誤差的因素主要包括：

1）雷達(dá)原始測(cè)量系統(tǒng)誤差，主要是雷達(dá)本身因技術(shù)體制局限、設(shè)計(jì)缺陷等引起的測(cè)量偏差，包括距離誤差、方位角誤差、俯仰角誤差[2]；

2）安裝角誤差，主要是由于雷達(dá)的天線在安裝時(shí)存在一定的偏差，與載體軸線不嚴(yán)格重合，使得傳感器球坐標(biāo)系向艦艇甲板坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換時(shí)引入誤差；

3）艦艇姿態(tài)誤差，主要是由于綜導(dǎo)設(shè)備測(cè)量艦艇姿態(tài)時(shí)存在系統(tǒng)誤差，使得艦艇甲板坐標(biāo)系向艦艇地理坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換時(shí)引入誤差。

通過(guò)分析艦載雷達(dá)探測(cè)過(guò)程，可知雷達(dá)探測(cè)系統(tǒng)誤差的傳遞過(guò)程如圖1所示。

圖1 雷達(dá)探測(cè)系統(tǒng)誤差傳遞過(guò)程

1.2 艦載雷達(dá)常用坐標(biāo)系

艦載雷達(dá)常用的坐標(biāo)系有傳感器球坐標(biāo)系、艦艇甲板坐標(biāo)系和艦艇地理坐標(biāo)系等。

1）傳感器球坐標(biāo)系：原點(diǎn)位于傳感器中心的極坐標(biāo)系，目標(biāo)位置表示為相對(duì)傳感器的距離、方位、俯仰。

2）艦艇甲板坐標(biāo)系：原點(diǎn)位于艦艇搖擺中心的空間直角坐標(biāo)系，Y軸平行于艏艉線，艦艏方向?yàn)檎琗軸垂直于Y軸且平行于甲板，右舷方向?yàn)檎琙軸垂直于甲板向上。

3）艦艇地理坐標(biāo)系：原點(diǎn)位于艦艇搖擺中心的空間直角坐標(biāo)系，X軸平行于水平面指向正東，Y軸平行于水平面指向真北，Z軸垂直于水面向上[3]。

各坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系如下：

1）傳感器球坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到傳感器測(cè)量坐標(biāo)系。

假設(shè)傳感器球坐標(biāo)為（r，θ，φ），則傳感器測(cè)量坐標(biāo)為

2）傳感器測(cè)量坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到艦艇甲板坐標(biāo)系。

主要是由三個(gè)歐拉角（α，β，γ）的旋轉(zhuǎn)變換矩陣和傳感器到甲板中心基線的平移向量組成

旋轉(zhuǎn)變換順序?yàn)橄萙軸再X軸最后Y軸。

3）甲板坐標(biāo)系到艦艇地理坐標(biāo)系。

主要是由縱搖角（艏高為正），橫搖角（右舷高為正），艏向角（順時(shí)針為正）組成旋轉(zhuǎn)矩陣組成[4]。

2 仿真分析

下面通過(guò)仿真分析雷達(dá)安裝角誤差及艦艇姿態(tài)誤差對(duì)艦載雷達(dá)系統(tǒng)誤差的影響。

1）雷達(dá)安裝角誤差對(duì)系統(tǒng)誤差的影響。

通過(guò)引入不同的雷達(dá)安裝角誤差，得到雷達(dá)系統(tǒng)誤差分布特性如圖2、3所示。

圖2 雷達(dá)安裝俯仰偏差對(duì)系統(tǒng)誤差的影響

圖3 雷達(dá)安裝方位偏差對(duì)系統(tǒng)誤差的影響

2）艦艇姿態(tài)誤差對(duì)系統(tǒng)誤差的影響。

通過(guò)引入不同的艦艇姿態(tài)誤差，得到雷達(dá)系統(tǒng)誤差分布特性如圖4、5、下頁(yè)圖6所示。

圖4 艦艇縱搖偏差對(duì)系統(tǒng)誤差的影響

圖5 艦艇橫搖偏差對(duì)系統(tǒng)誤差的影響

3 結(jié)語(yǔ)

從仿真結(jié)果可以看出，雷達(dá)安裝俯仰偏差及艦艇縱搖偏差主要對(duì)俯仰誤差影響較大，表現(xiàn)為艏艉方向俯仰誤差與所加安裝俯仰偏差及艦艇縱搖偏差呈線性疊加關(guān)系，艦艇左右方向俯仰誤差影響較??；艦艇橫搖偏差主要對(duì)俯仰誤差影響較大，表現(xiàn)為艦艇左右方向俯仰誤差與所加安裝俯仰偏差及艦艇縱搖偏差呈線性疊加關(guān)系，艏艉方向俯仰誤差影響較??；雷達(dá)安裝方位偏差及艦艇艏向偏差主要對(duì)方位誤差影響較大，表現(xiàn)為雷達(dá)原始測(cè)量誤差與所加安裝方位偏差及艦艇艏向偏的線性疊加。

圖6 艦艇艏向偏差對(duì)系統(tǒng)誤差的影響

[1]胡波，梁星霞，練學(xué)輝.雷達(dá)系統(tǒng)誤差的測(cè)量和修正方法[J].雷達(dá)與對(duì)抗，2005（2）：12-15.

[2]曾文軍，曾小雨，鄭娟等.多雷達(dá)定位誤差簡(jiǎn)析[J].高等函授學(xué)報(bào)，2008（10）：57-59.

[3]鄭朝暉，許鐵硯.相控陣?yán)走_(dá)的測(cè)角誤差分析[J].現(xiàn)代導(dǎo)航，2010（2）：51-53.

[4]趙宗貴.多雷達(dá)系統(tǒng)誤差估計(jì)原理與實(shí)現(xiàn)[J].現(xiàn)代電子工程，2003（3）：1-12.