機載遠程預警雷達探測精度統計方法

馬娟 倪世道 華東電子工程研究所數字技術部，合肥230088

機載遠程預警雷達探測精度統計方法

馬娟 倪世道 華東電子工程研究所數字技術部，合肥230088

機載遠程預警雷達作為遠程預警和空中指揮作戰的核心部位，在戰略預警和防御中擔負著極其關鍵的任務。機載遠程預警雷達因平臺和作戰要求的特殊性，其探測指標的計算與地面常規雷達不同[1]。系統總結了機載遠程預警雷達精度計算數據預處理和精度統計方法，分析了計算結果可能出現的偏差。

機載遠程預警雷達；數據預處理；精度計算；誤差分析

引言

機載遠程預警雷達不受地形和建筑物遮蔽的影響，全方位巡航探測，尤其對超低空突襲目標具有優良的預警能力。機載遠程預警平臺集成了雷達、通信、對抗、指控等系統，使其成為名副其實的空中作戰指揮所，在現代戰爭中起著至關重要的作用，雷達作為“眼睛”，其探測精度指標需要精細分析[2]。機載遠程預警雷達工作過程中載機處于運動狀態，計算時需要將探測目標參數由載機平臺慣性系轉換到地面慣性坐標系中，目標真實位置由大地坐標系轉換到地面慣性坐標系，坐標變換過程中載機位置量測誤差與雷達系統量測誤差耦合疊加，處理時應盡量減少載機位置誤差和坐標變換對探測結果的影響。

1.計算流程

機載遠程預警雷達探測得到的數據是目標相對于雷達的位置和運動參數，目標真實位置是由GPS提供的大地坐標系位置，計算時將探測數據和真實位置轉換到以地面站為坐標中心的極坐標系下，以目標真實位置為基準，將數據按距離和方位分段，統計每一數據段的探測精度，再將同一距離或方位段的探測結果綜合，統計受試雷達的測量誤差。實現流程如圖1所示，主要分為兩部分：數據預處理和精度統計，其中數據預處理得到進行比較的兩組數據，精度統計計算精度指標。

2.數據預處理

2.1 目標機真實位置

假設差分GPS數據采樣頻率50Hz，一個GPS采樣周期內雷達和目標機的相對位置變化可能高達數十米，需要對采樣數據進行精確的內插或外推使比較的兩組數據采樣時間相同。假定目標機一個GPS采樣周期內速度無變化，對GPS采樣數據進行線性內插或取鄰近的采樣點進行最小二乘估計得到探測時刻目標機的真實位置。

圖1 精度估計流程

2.2 載機真實位置

載機導航系統包括一套慣導系統和輔助導航系統（如差分GPS），計算精度時采用差分GPS測得位置作為載機的真實位置[3]。差分GPS對位置的測量精度高于慣導，尤其在載機機動時，慣導系統的優勢在于提供載機的姿態信息和運動信息（航速、航向信息），而確定載機的真實位置只需要大地坐標參數，此時采用載機GPS數據具有更高的精度。

2.3 坐標變換

目標機真實位置數據和探測目標數據轉換到地面慣性坐標系下，地面慣性坐標系的坐標中心選取地面站位置，采用WGS－84坐標系[4]。大地坐標系與地心直角坐標系轉換矩陣如下：

3.精度統計

機載遠程預警雷達精度估計一般需要評估距離探測精度、方位探測精度、高度探測精度和航速、航向估計精度。

計算方位探測精度時方位角增加與方位角減小、不同方向進入航路的數據分開統計，計算距離探測精度時向站與背站目標分開統計，計算高度探測精度時，不同距離的目標分開統計。

4.計算誤差分析

雷達系統誤差統計結果與真實誤差存在一定偏差，主要由以下因素造成：

測量載機位置的GPS和測量目標機位置的GPS存在測量誤差。目前常用差分GPS定位誤差可以控制在幾米內甚至更高[1]，但仍然會對計算結果造成較大影響。

載機GPS和目標機GPS的時間沒有對齊。判斷兩者時間有沒有對齊最直觀的方法是觀察系統距離誤差均值是否始終偏大或偏小。

計算過程中的計算機舍入誤差。將大地坐標系位置經由地心直角坐標系轉換到地面慣性坐標系過程中，小數據向大數據轉換，計算參數的精度不夠會引入較大的轉換誤差。

5.結束語

機載遠程預警雷達探測性能需要通過分析雷達點跡、航跡數據得到，本文詳細介紹了機載遠程預警雷達探測數據預處理和探測精度計算過程，為雷達系統設計師和數據處理模塊設計師仿真和評估雷達性能提供了計算探測指標的參考。

[1] 中國人民解放軍總裝備部軍事訓練教材編輯工業委員會. 雷達實驗[M]. 第1版.北京:國防工業出版社. 2004;174-86

[2] 王瑩. 雷達目標跟蹤算法研究. 碩士論文. 南京理工大學. 2008;1-58

[3] 鄭琦,陳光遠,孫國政. 導航數據異常對艦載雷達影響分析及應對[J]. 現代雷達. 2009;31(2):12-6

[4] 何友,修建娟,張晶煒,等. 雷達數據處理及應用[M]. 第1版.北京:電子工業出版社. 2006;213-27

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.08.030

馬娟，碩士，助理工程師，雷達數據處理。