气介质变化而变化的原理而设计。其工作频率为&= 11GHz，工作 模式为TEmi。谐振腔频率为：
[0077] C3)
[0078] 式中，c为真空中的光速，η为腔内介质的折射率，1为腔体的长度，R为腔体的半 径。
[0079] 当谐振腔内充满大气介质时，腔内的谐振频率不等于真空中的谐振频率，而是存 在一定的频率差Λ f = fd-f，从而可得到谐振腔内大气的折射指数N为
[0080] ⑷
[0081] 这里，大气折射率η与大气折射指数N的关系为
[0082] η = 1+ΝΧ106 (5)实际上，大气折射指数或折射率的测量主要是测量谐振腔 的谐振频率的变化量。
[0083] 在图2中，大气折射率测量仪的具体工作过程为：
[0084] (I) 500ΚΗΖ晶振提供两路信号，一路输入到鉴相器为其提供参考标准信号，另一路 输入到100MHzVCO (压控振荡器）为其提供调制信号；
[0085] (2) lOOMHzVCO提供两路信号，一路输入到混频器，另一路经过倍频后在频率综合 器中生成IlGHz信号；
[0086] (3) IlGHz频率综合器信号经衰减、滤波将信号送至环形器，环形器再经过支节调 配器的阻抗调节后将信号送至微波谐振腔；
[0087] (4)环形器将腔体反射回来的信号传送给检波器进行检波，检波器将腔体反射回 的高频信号中带有折射率信息的中频信号取出；
[0088] (5)鉴相器将带有折射率信息的中频信号与500KHZ晶振产生的中频信号进行比 相，比相结果是一个电压信号，用该电压信号控制lOOMHzVCO的振荡频率；
[0089] (6)混频器将lOOMHzVCO输出频率与IOOMHz晶振产生的频率进行混频和放大，得 到的差频信号Af含有大气折射率信息，利用（4)式可计算处腔体内的代表大气折射指数 N的电压信号；
[0090] (7)将N的电压信号经A/D采集得到大气折射指数N数据，然后送至计算机进行存 储和处理。
[0091] 作为进一步的说明，步骤（2)到（5)是一个锁相电路环式的主测量电路，它将腔体 中大气折射指数变化引起的谐振腔谐振频率的变化锁定，然后与高精度的IOOMHz晶振信 号进行差频后得到大气折射指数的量值。
[0092] 控制与数据处理器组成如图3所示。控制与数据处理器主要完成雷达地理位置和 日期、地面大气折射率和雷达测量定位参数的输入，大气剖面数据库中的剖面模型的数据 交换，电波折射误差修正后的雷达测量参数、折射误差的显示、存储的输出控制，以及电波 折射误差的计算和修正。其具体步骤为：
[0093] (1)采集和控制输入GPS接收机得到的地理位置和日期数据；
[0094] (2)采集和控制输入大气折射率仪得到的地面大气折射率数据η。；
[0095] (3)采集和控制雷达测量数据（距离和仰角）；
[0096] (4)根据步骤（1)的数据在大气剖面数据库中选择大气剖面模型；
[0097] (5)根据步骤（3)中的大气剖面模型和步骤（2)中的地面大气折射率获得大气剖 面 n (h);
[0098] (6)进行电波折射误差计算。
[0099] 根据雷达测量的初始仰角Θ。，利用senell定理计算出电波射线任意高度处的射 线折射仰角Θ (h)，即
[0100] C6)
[0101] 式中，θ (h)为任意高度的电波射线的折射仰角，rad ; Θ。为雷达测量到的仰角， rad ;a为地球平均半径，a~6370km ;h。为雷达天线的海拔高度，km ;n(h)为任意高度h处 的大气折射率。
[0102] 将电波射线分成m段，每一段对应的高度为Ah1, i = 1，2, 3,......k，采用差分法 得到每一段的距离误差AR1、地心角（地心到目标与地心到雷达之间的夹角）误差和电 波射线上折射角误差Λ [01031
(?) fdtA
[0104] 式中，每段的折射率梯度I由步骤（5)中的大气剖面n (h)获得。 Kdhji
[0105] 采用迭代法求得i+Ι段电波射线上的对应参数，迭代公式为
[0106] ….
. (8)
[0107] 根据雷达测量精度的要求（假设距离误差的精度为δ )，当I Ri+1-R」〈δ时迭代结 束，艮为雷达测量的距离参数（视在距离），km。
[0108] 为了减小迭代时间，Λ Ill采用变步长，第一次迭代取=Mm，当C -足>〇 时，改变步长为Δ/Ρ = ΔΑ广Z ，下一次迭代距离从开始计算，以此类推，直到变换 P次，步长小于δ，出现|#? -兄| > 5时迭代结束，从而得到有关参数为 [01091
(6:9)
[0110] 折射误差的计算。距离折射误差Λ R和仰角折射误差ε分别为
[0111] Ufl:)
[0112] 式中，Ιζ、Θ。分别为雷达测量的视在距离和视在仰角，R。、α。分别为经过几何计算 得到的雷达到目标的真实距离和真实仰角。
[011M - (11)
[0114] (7)雷达电波折射误差修正。经步骤（6)后得到修正后的雷达定位参数为
[0115] (12)
[0116] (8)将步骤（7)的修正结果输送到雷达处理单元进行定位计算，得到目标的精确 位置。
[0117] 通过比较验证，采用差分迭代方法进行雷达电波折射误差修正，运行时间是常用 积分方法的6%以下，精度略小于积分方法。
[0118] 雷达电波折射误差在线修正装置原理图如图4所示。图1中，GPS接收机可得到 雷达天线所处的地理位置（经度、炜度和海拔高低）和工作日期（月份），由这些参数从大 气剖面数据库中确定雷达工作时所在区域和月份的大气折射指数模式。通过IlGHz大气折 射率测量仪测量得到雷达处的地面折射率，利用大气剖面数据库中大气折射率模型中相关 参数与地面大气折射率的关系得到只含未知数h (高度）的实用大气剖面，以供进行电波折 射误差计算时使用。控制与数据处理器根据已知的大气剖面和输入的雷达测量数据进行折 射误差计算，然后对雷达测量参数进行折射误差修正，最后将修正后的雷达参数送入到雷 达处理单元进行定位。由于定位时采用了消除折射误差的参数，因此实现了提高雷达定位 精度的功能。
[0119] 综上所述，与电波射线描迹的积分方法和一般的在线折射误差修正方法相比，本 发明的修正方法和装置不仅可以自动大气折射指数测量和进行电波折射误差修正，而且需 要的运算时间很小，能够修正掉95%的大气折射误差，满足雷达在线折射误差修正的功能， 进一步提尚雷达的定位精度。
[0120] 以上实施例描述了本发明的基本原理、主要特征及优点，本行业的技术人员应该 了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原 理，在不脱离本发明原理的范围下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进均落入 本发明保护的范围内。
【主权项】
1. 一种低角雷达电波折射误差在线修正方法，其特征在于包括以下步骤：（1)由雷达 天线处的GPS接收机得到雷达天线的地理位置和工作月份，并通过数据接口输送到控制与 数据处理器中；（2)控制与数据处理器根据雷达的地理位置和工作月份，在大气剖面数据 库中找寻和确定所需要的大气模型；（3)大气折射率测量仪对雷达处的地面大气折射率进 行测量，并将地面大气折射率测量值通过数据接口输送到控制与数据处理器中；(4)控制 与数据处理器根据大气折射率测量值对步骤（2)中确定的大气模型进行参数确定，得到只 含未知数高度h的实用大气剖面；（5)雷达测量参数通过数据接口输送到控制与数据处理 器中；(6)在控制与数据处理器中，根据确定的大气剖面和雷达测量参数，利用差分电波折 射误差修正方法计算电波折射误差，并将雷达测量参数进行误差修正，得