专利名称：建立雷达测量误差标定模型的方法
技术领域：
本发明涉及一种建模方法，特别是涉及一种建立雷达测量误差标定模型的方法。
背景技术：
雷达测量误差是指目标参数测量值和真实值之间的偏差，它直接决定雷达的测量精度。对雷达测量误差的标定能够减少误差，改进雷达的测量精度，提高雷达检测和跟踪目标的能力，具有重要意义。雷达测量的主要参数为目标斜距、方位角、高低角、速度等。测量误差主要由热噪声、雷达自身不完善因素、电波传播因素、目标及其运动引起的误差等造成。主要包括跟踪环路存在热噪声、伺服噪声和不平衡等而引起的雷达相关跟踪误差；雷达数据系统非线性、 轴系不正交、结构变化等因素带来的雷达相关转换误差；目标回波的起伏和闪烁、目标的速度、加速度引起的目标相关的跟踪误差；以及由于对流层、电离层等导致雷达电波传播折射及不规则性带来的传播误差(王德纯等著，精密跟踪测量雷达技术.北京电子工业出版社，2006)。雷达测量误差主要可分为两种类型系统误差和随机误差。其中，随机误差可以通过各种滤波方法进行消除；系统误差是一种确定性误差，无法通过滤波方法去除，需要通过校准或标定技术进行修正。文献“胡波，梁星霞，练学辉.雷达系统误差的测量和修正方法.雷达与对抗， 2005,2 :12-15”公开了一种雷达测量误差标定方法，该标定方法1.静态标定目的是为了确保雷达测量目标距离、方位的准确性。方法是选择一个已知的孤立地标进行跟踪，录取数据。对数据进行处理，算出该地标的距离、方位，与给定的真值进行比较。若两者的均方差小于标定指标要求则完成静态标定；否则，根据两者一次差的分布，对雷达方位零位进行修正，然后再跟踪该地标，直到满足标定指标要求；2.动态标定对三坐标雷达来说，还需要动态标定，其目的是保证雷达测量目标距离、方位角和高低角的准确性。方法为跟踪飞机或挂有角反射器的气球，录取数据。计算这些数据与GPS或真值雷达录取数据的平均差和均方差，若满足标定指标要求则完成动态标定；否则，根据一次差的分布，对方位、距离和仰角零位进行分段修正，修正后再次跟踪， 直到满足标定指标要求。3.系统误差的估值计算标定试验后，对录取的数据进行处理、分析，可得到雷达的系统误差。通常采用分段方法来处理数据，在保证一定样本数的前提下，段内的数据应是平稳或近似平稳的随机函数。具体方法为对每个航次，进入和远离均作为一次进入计算每次进入数据与其对应真值之间的一次差，画出一次差相对于真值的曲线。汇总所有航次， 根据一次差曲线的分布，将数据分段，根据下式计算每段数据的系统误差
1 NAxp =—
N ,=1其中，为每段数据的系统误差，Axi为测量值与真值之间的差值，N为数据段内的数据个数。
上述雷达系统误差标定方法利用GPS或真值雷达测量数据作为参考值，与被标定雷达测量数据进行比较，计算参考值与测量值之间的差值，并将差值取平均值作为系统误差，对雷达系统误差进行修正。由于仅仅使用误差的平均值作为系统误差过于粗糙，误差修正精度较差。
发明内容
为了克服现有的雷达测量误差标定方法精度差的不足，本发明提供一种建立雷达测量误差标定模型的方法。该方法通过建立系统状态方程和观测方程，并引入系统偏差和测量偏差，建立完整的雷达测量误差标定模型，通过联合估计方法直接修正雷达的测量误差，可以提高雷达测量误差标定方法的精度。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种建立雷达测量误差标定模型的方法，其特点是包括以下步骤在原有的飞机运动方程中，引入飞机的斜距、方位角和高低角，得到
权利要求
1. 一种建立雷达测量误差标定模型的方法，其特征在于包括以下步骤在原有的飞机运动方程中，引入飞机的斜距、方位角和高低角，得到 iL·= -qw + rv - g· sin ι9 + gnx &= —ru + pw + g· cos sin ρ + gny ifc= -pu + qv + g cos cos φ + gnzg cos炉一 r sin 炉 ^fc= p + {qsinp + r cos φ) tan S· ^fe= (g sin 炉 + r cos 炉)/ cos^= cos B cos A{u cos cos y + v(sin φ sin 3 cos ^ - cos ^ sin ψ) +w(cos φ sin S cos ψ - η φ sin ψ)~\ + cos B sin A[u cos 3 sin ψ +v(sin φ sin ^ sin ^ + cos φ cos ψ) + w(cos p sin ^ sin ^ + sin φ cos ^)] + sin B(—u sin 6 + ν sin ρ cos + w cos φ cos S) ^= - sin B cos A[u cos ^cosi// + v(sin φ sin & cos ^ - cos ^ sin ψ) +w(cos φ sin S cos ψ - η φ sin ψ)~\ - sin A sin B[u cos S· sin ψ +v(sin φ sin ^ sin ^ + cos φ cos ψ) + w(cos p sin ^ sin ^ + sin φ cos ^)] +(cos2 A cos Β + ηΑ cos A cos B)(-u sin 5 + ν sin φ cos 3 + w cos φ cos S) Sl= sin A\u cos ^ cos ^ + v(sin φ sin 3 cos ψ — cos φ sin ψ) +w(cos 炉 sin 6 cos y — sin φ sin ^)]-cos A[u cos 3 sin ψ +v(sin φ sin ^ sin ^ + cos φ cos ψ) + w(cos p sin ^ sin ^ + sin φ cos^)]式中，飞机飞行状态为平飞或盘旋，选择原点0和飞机质心重合而固连于飞机机体坐标系的动坐标系0ΧΥΖ，设u，V, W分别为质心沿动坐标系轴0X，0Y, OZ的速度分量；雷达极坐标系原点位于雷达质心，R，A，B分别为在雷达极坐标系下的飞机斜距、高低角和方位角； 9为俯仰角，φ为滚转角，Ψ为偏航角，指向正北方向，P，q，r分别为飞机的滚转、俯仰、偏航角速率，nx，ny, nz为过载分量，且 nx = Ax/g, ny = Ay/g, nz = Az/g式中，g为重力加速度，Ax, Ay, Az为沿动坐标系轴0X，0Y, OZ的加速度分量；设il = [u ν w 3 φ ψ R A BfUi = [nx ny nz ρ q r]T考虑到测量值中的系统偏差和尺度因子偏差，得0 0 0 0 0I+ Ar式中，Uim为Ui的测量值，w为过程噪声向量，即Ui的量测噪声，\为状态向量的系统偏差向量，ληχ、Any> ληζ、λρ、λ^和人1分别为11!￡， ，1^，？，(1和1~测量偏差的尺度因子；2u:=1 +0000000000Ι + λη7 nz00000/+^00000Ι + λ C00000u, , +w + b
全文摘要
本发明公开了一种建立雷达测量误差标定模型的方法，用于解决现有的雷达测量误差标定方法精度差的技术问题。技术方案是通过建立系统状态方程和观测方程，并引入系统偏差和测量偏差，建立完整的雷达测量误差标定模型，通过联合估计方法直接修正雷达的测量误差，减少积累误差的影响，提高了雷达测量误差标定方法的精度。
文档编号G01S7/40GK102508217SQ20111037994
公开日2012年6月20日 申请日期2011年11月25日 优先权日2011年11月25日
发明者史忠科, 张宇 申请人:西北工业大学