某型雷達測量精度分析

劉春光 王利偉 中國人民解放軍91550部隊94分隊 116023

某型雷達測量精度分析

劉春光 王利偉 中國人民解放軍91550部隊94分隊 116023

結合仿真數據，通過樣條擬合、測元匹配、與融合飛行器軌跡比對三種方法，對某型雷達測量精度進行綜合分析。

雷達；測速；測距；樣條擬合；測元匹配；差分

1 引言

本文結合仿真數據處理的結果，采用樣條擬合法求隨機誤差、測元匹配診斷系統誤差、與融合飛行器軌跡進行差分比較三種方法，對某型雷達的測距和測速的測量精度進行綜合分析。

2 樣條擬合統計隨機誤差

下面采用樣條函數擬合出各測元在每個測量時間節點上的值，求出仿真數據值與擬合值的差，然后統計殘差的根方差，以此來統計測量設備的隨機誤差[1]。

采用樣條擬合得到的各站飛行器軌跡精度參見表1。

表1 樣條擬合統計結果

從樣條擬合誤差統計結果可看出：測距參數和測速參數的隨機誤差都較小。

由于各站情況類似，因此在本文中統一選取數據質量最好的2#站的數據進行畫圖比較。

由擬合后的殘差曲線可以看出：除在段落開始或結束點附近和特征點殘差抖動較大外，其余點處測量數據很穩定。

樣條擬合結果表明：測距的隨機誤差都較小，測速某些段隨機誤差都較大，其余大部分隨機誤差都較小。

圖1 2#段落1各測元(測距、測速)擬合后的殘差曲線圖

圖2 2#段落2各測元(測距、測速)擬合后的殘差曲線圖

3 測元匹配診斷系統誤差

測元匹配的基本思想：對于一種測量設備的定位測元和速度測元來說，二者在物理上是滿足積分匹配和微分匹配的。積分匹配是指利用速度測元進行積分得到位置與定位測元作差，對于正常的測元來說，其差是一均值為零的近似白噪聲序列，如果不滿足，則說明定位測元或速度測元二者其一存在問題。例如對于差分結果如果呈現明顯的線性趨勢，則在很大程度上說明速度測元存在系統誤差。另外，還可以使用微分匹配進行類似的檢測，即對位置測元進行擬合微分然后與速度測元作差。

由于中心平滑無法對端點的數據進行處理，所以本文對測速匹配數據頭尾數據賦該點的測速值，這樣在作比對時，頭尾數據殘差為零，不會影響對中心數據的分析。

對各站測量數據采用下面方法進行處理，即對測速數據進行積分，與測距作差，統計測距殘差均值[2]。

測元匹配統計結果參見表2。

表2 測元匹配統計結果

由于各站情況類似，因此在本文中統一選取的2#站的數據進行畫圖比較。

圖3 2#段落1測距和測速測元匹配的殘差曲線圖

圖4 2#段落2測距和測速測元匹配的殘差曲線圖

由匹配殘差曲線可以看出：

在2#第1段，測距有4米左右的系統偏差；在109秒、120秒、132秒，測速有突變。在2#第2段，積分匹配殘差在185秒開始殘差曲線傾斜，說明該段測速數據有系統偏差。

測元匹配結果表明：此雷達測距測速都存在一定的系統誤差。

4 融合飛行器軌跡反算測元

各站測量數據和融合飛行器軌跡作差，統計出測距和測速的隨機誤差和系統誤差，參見表3。

表3 雷達測元與融合飛行器軌跡反算比對誤差統計表

2 #各測元(測距、測速)與融合飛行器軌跡的差分曲線參見圖5、圖6。

圖5 2#測距與融合飛行器軌跡反算比對殘差曲線圖

圖6 2#測速與融合飛行器軌跡反算比對殘差曲線圖

由測元與融合飛行器軌跡比對統計表和殘差曲線圖可看出：

此雷達測距比較穩定，但測速在某些點有較大的隨機誤差。測距測速都存在一定的系統誤差。

5 結論

通過上述樣條擬合、測元匹配、與融合飛行器軌跡比對三種方法綜合分析，可得出如下結論：此雷達測量設備測距比較穩定，但測速在某些點有較大的隨機誤差。測距測速都存在一定的系統誤差。

[1] 劉利生.外測數據事后處理[M].北京：國防工業出版社.2000.

[2] 王正明等.彈道跟蹤數據的校準與評估[M].長沙：國防科技大學出版社.1999.

10.3969/j.issn.1001-8972.2010.14.015

劉春光（1981-），助理工程師，本科，大連沙河口區五一路200號94分隊；

王利偉（1980-），助理工程師，碩士，大連沙河口區五一路200號94分隊。