康耀興 井偉 王濬

摘要：雷達的出現(xiàn)，是由于戰(zhàn)爭需要的產(chǎn)物;雷達發(fā)展至今，已應(yīng)用到生產(chǎn)生活的各個領(lǐng)域。不論是軍用還是民用，不論是車載、艦載還是機載雷達;從最早的單脈沖雷達發(fā)展到現(xiàn)在的多手段融合雷達;雷達的測量誤差一直是我們關(guān)注而且要減小的重要指標(biāo)。通過多年來雷達的調(diào)試，我們就來探討某一類地面架設(shè)雷達測量誤差的產(chǎn)生原因及減小措施。希望能對我們雷達系統(tǒng)的調(diào)試起到有價值的參考。

關(guān)鍵詞：雷達調(diào)平;標(biāo)定;伺服系統(tǒng);天線;溫度

引言：

雷達系統(tǒng)不論是設(shè)計定型階段還是生產(chǎn)階段，減小測量誤差提高測量精度永遠(yuǎn)是不變的目標(biāo)。引起誤差的原因很多;首先是雷達的調(diào)平，雷達伺服系統(tǒng)的精度（碼盤精度、方位齒輪回差，高低角誤差），雷達天線指向，標(biāo)定，還有一年四季溫度變化對雷達的影響等等。所以在設(shè)計和生產(chǎn)中盡量減小各個方面引起的誤差，下面我就這幾個重要影響雷達測量誤差的引述分別進行討論。

1雷達水平調(diào)整

雷達為了測量目標(biāo)的信息通常是將雷達與被測目標(biāo)放在同一個坐標(biāo)系中，為了得到準(zhǔn)確的目標(biāo)信息，首先雷達要調(diào)整好水平，這樣才能保證雷達有正確的指向（包括高低指向和方位指向），也就是說保證雷達的波束指向正確;雷達設(shè)計階段定型階段要考慮材料既輕便又有小的剛性形變;在生產(chǎn)階段要保證這個雷達的水平，也就是雷達的天線、伺服系統(tǒng)等的水平，尤其是雷達在轉(zhuǎn)動時保證方位360度每個角度都是水平的，如果是車載的還要考慮在車上時保證整體的水平，而且當(dāng)長時間后還要考慮道車體的剛性形變發(fā)生形變，還要重新檢查車體是否發(fā)生形變;雷達的水平雖然看起來簡單，但是雷達的水平與否對雷達的測量精度影響非常大。

2雷達標(biāo)定（光電軸校準(zhǔn)）

雷達的標(biāo)定有很多種方法，雷達應(yīng)用的環(huán)境不同那標(biāo)定方法也不同，但是目的為了精確定位。為了雷達得到高精度的目標(biāo)位置，那么標(biāo)定至關(guān)重要，精確標(biāo)定可以減小雷達的系統(tǒng)誤差;地面?zhèn)刹炖走_的標(biāo)定主要有兩點標(biāo)定法、GPS加指北針定位法、加裝GPS標(biāo)定系統(tǒng)以及現(xiàn)在我國的北斗定位系統(tǒng)等等。

兩點標(biāo)定法是較早的、較原始的標(biāo)定方法之一，兩點標(biāo)定法的原理是找一個相對孤立的參照物作為被測物，參照物距離雷達的位置不能太遠(yuǎn)也不能太近，保證用標(biāo)定鏡可以清晰的看到參照物，選定參照物后用高精度GPS測得參照物和雷達的大地坐標(biāo)，在保證雷達水平的前提下，通過標(biāo)定鏡對準(zhǔn)參照物，然后將雷達和參照物的坐標(biāo)輸入雷達，通過雷達軟件計算確定雷達碼盤的當(dāng)前所在位置的正北位置，到此雷達的標(biāo)定已經(jīng)完成了;雖然看起來很簡單，但是在雷達出廠前要做一項工作，那就是光電軸校準(zhǔn)，光電軸校準(zhǔn)的精度直接影響了雷達標(biāo)定的精度，校準(zhǔn)鏡一般裝在天線上，要么和高低法線重合要么和水平法線重合，即使這樣也存在誤差，除非將校準(zhǔn)鏡放在天線的中心，所以在標(biāo)定計算時要將校準(zhǔn)鏡的誤差補上，而且在用戶使用時，標(biāo)定參照物也要在一定的距離范圍內(nèi)，這樣才能減小雷達的測量誤差。

隨著科技的發(fā)展，成本的下降，慢慢的雷達的標(biāo)定也越來越簡單，現(xiàn)在已經(jīng)不用兩點標(biāo)定了，現(xiàn)在利用慣導(dǎo)系統(tǒng)即可實現(xiàn)雷達的標(biāo)定，即及確定了雷達在大地坐標(biāo)的位置也確定了雷達碼盤在大地坐標(biāo)的正北（也就是碼盤的“0“位置），開始用GPS慣性系統(tǒng)，隨著國家的強大，北斗組網(wǎng)完成，我國的北斗慣性系統(tǒng)已經(jīng)普及。

3雷達天線

天線是雷達的眼睛，天線的好壞直接影響到雷達的精度、雷達的探測距離和雷達的分辨率等等;通常都認(rèn)為天線的波束中心正好對準(zhǔn)目標(biāo)中心，即認(rèn)為最大輻射方向?qū)?zhǔn)目標(biāo)，但實際工作中天線是掃描的，當(dāng)天線波束掃過目標(biāo)時收到的目標(biāo)回波信號振幅按天線波束形狀調(diào)制。天線的好壞直接影響到發(fā)射信號及接收信號的質(zhì)量;天線生產(chǎn)時最重要的工作是測試天線的方向圖，這樣不論是電掃描還是機械掃描可以使天線波束的最大輻射方向?qū)?zhǔn)目標(biāo)，快速而準(zhǔn)確的接收到最強的目標(biāo)回波信號;雖然說起來簡單，但是實際上天線方向圖的測試過程枯燥而耗時，而且還要耐心和細(xì)心;例如：在某雷達天線在試驗階段測試方向圖時測試是準(zhǔn)確無誤的，但是給整機提供方向圖參數(shù)時頻率指向差了很小的頻率差，結(jié)果導(dǎo)致雷達測量的目標(biāo)信息誤差很大，經(jīng)過細(xì)心的排查找到了問題所在，修改天線指向參數(shù)后誤差消除了。

4雷達伺服系統(tǒng)（碼盤精度、方位角齒輪回差、高低角誤差）

伺服系統(tǒng)是控制雷達在高低和方位上運動，測量目標(biāo)的各種運動參數(shù)的電子設(shè)裝置，是典型的機電自動控制技術(shù)。“伺服系統(tǒng)”實際上是控制天線機械傳動系統(tǒng)按設(shè)定的運動規(guī)律，去自動地轉(zhuǎn)動天線去捕獲、跟蹤目標(biāo)或使天線轉(zhuǎn)動到某位置。伺服系統(tǒng)也被稱為“隨動系統(tǒng)”。伺服系統(tǒng)與其他控制系統(tǒng)的區(qū)別是被控制的輸出量是機械位移（角位移）、速度（角速度）或加速度（角加速度）。

高精度的雷達伺服系統(tǒng)首先要選高精度的碼盤，伺服系統(tǒng)是控制天線機械轉(zhuǎn)動的機械裝置，其次是好伺服系統(tǒng)齒輪的機械加工精度必須高，減小齒輪回差帶來的誤差;還有就是伺服系統(tǒng)在運動到靜止、靜止到運動過程中既要快速啟動又要快速制動，要達到高精度的控制，那么控制系統(tǒng)的阻尼振蕩要小;伺服系統(tǒng)是雷達搜索、捕獲目標(biāo)并跟蹤、測定目標(biāo)所在位置及各種運動參數(shù)的電子設(shè)備。快速捕獲目標(biāo)，按特定要求平穩(wěn)跟蹤目標(biāo)，并精確定位是雷達最基本的要求，也是伺服自動控制設(shè)計和天線轉(zhuǎn)動設(shè)計的基本要求。

5環(huán)境溫度

一年四季環(huán)境溫度對一般雷達的影響很小，但是對于特定天線的雷達就影響很大了，比如裂縫天線雷達，因為裂縫天線主要是由多根裂縫波導(dǎo)形成天線陣面，那么裂縫波導(dǎo)的材料會隨著環(huán)境溫度的變化，裂縫的大小隨之而變化，即使加工精度很高，只能保證加工當(dāng)時溫度下的精度，當(dāng)環(huán)境溫度變化后，裂縫的大小也會發(fā)生變化，裂縫大小變了那么天線的指向就變了，那么隨之雷達的測量精度就降低了;例如某雷達由于種種原因冬季生產(chǎn)調(diào)試的，但是到了夏季，同一部雷達在同一個場地復(fù)測光電軸時發(fā)現(xiàn)，方位的碼盤值跑了幾個密位，經(jīng)過反復(fù)的實驗，反復(fù)的驗證，經(jīng)過分析得出的結(jié)果是由于裂縫天線因環(huán)境溫度的變化導(dǎo)致裂縫尺寸的變化引起的;實測發(fā)現(xiàn)為了減少環(huán)境帶來的影響，我們做了大量的工作，通過一年多的測量實驗，將一年四季的測量數(shù)據(jù)對比分析，通過討論研究，為雷達增加溫度補償措施，從而降低了環(huán)境溫度對此類雷達的影響。

6總結(jié)

綜上所述，為了使雷達精確的測量目標(biāo)在空間的位置，我們要將雷達的主要的戰(zhàn)術(shù)參數(shù)和技術(shù)參數(shù)都要裝訂到最佳狀態(tài)。首先要保證調(diào)整雷達水平、雷達精確標(biāo)定、天線的波束形狀增益和掃描方式、接收機的靈敏度、發(fā)射機功率等指標(biāo)都要調(diào)整到設(shè)計的規(guī)定范圍內(nèi)。有些重要參數(shù)可能要不定期檢查，摸索其隨環(huán)境溫度的變化規(guī)律，在參數(shù)裝訂時也要將這些因素考慮進去，始終使雷達工作在最佳狀態(tài)，這樣才會使雷達的系統(tǒng)誤差變小，捕捉目標(biāo)的能力和準(zhǔn)確度更高。

參考文獻

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