影響地面雷達(dá)測(cè)高精度的因素

孔凡泉+胡丙華

摘 要： 針對(duì)某型三坐標(biāo)地面雷達(dá)，對(duì)影響地面雷達(dá)測(cè)高精度的主要因素進(jìn)行了分析。基于陣地地形、電磁環(huán)境、雜波環(huán)境、大氣環(huán)境和人為導(dǎo)致的系統(tǒng)異常等因素，分析了地面雷達(dá)測(cè)高誤差產(chǎn)生的原因，評(píng)估了多種因素對(duì)測(cè)高精度的影響程度，提出了在實(shí)際應(yīng)用中規(guī)避影響因素以改善地面雷達(dá)測(cè)高精度的建議。

關(guān)鍵詞： 地面雷達(dá)； 測(cè)高精度； 測(cè)高誤差； 波導(dǎo)

中圖分類號(hào)： TN953+.2?34 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2014）07?0035?03

Influence factors of height measurement precision of ground?based radar

KONG Fan?quan， HU Bing?hua

（East China Research Institute of Electronic Engineering， Hefei 230031， China）

Abstract：According to one three?dimensional ground?based radar， the mainly factors influencing height measurement precision of ground?based radar are analyzed. Based on the factors such as position terrain， electromagnetic environment， clutter environment， atmospheric environment and man?made system exceptions， the causes result in height measurement error of ground?based radar are analyzed. The influence degree of different factors on height measurement precision is evaluated， and some advices on how to evade these influences to improve height measurement precision of ground?based radar in fact are proposed.

Keywords： ground?based radar； height measurement precision； height measurement error； waveguide

0 引 言

在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中，利用雷達(dá)獲取目標(biāo)的距離、方位、高度位置信息，為戰(zhàn)場(chǎng)指揮員提供更實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、全天候的戰(zhàn)場(chǎng)活動(dòng)目標(biāo)態(tài)勢(shì)，是取得軍事主動(dòng)權(quán)的主要手段。20世紀(jì)80年代以后，各國(guó)相繼推出了很多采用不同體制、不同技術(shù)的三坐標(biāo)地面雷達(dá)。

然而，由于多方面因素的影響，一些三坐標(biāo)地面雷達(dá)暴露出了高度測(cè)量“不準(zhǔn)、不穩(wěn)”的現(xiàn)象，雷達(dá)測(cè)量高度置信度較低，這嚴(yán)重影響了擔(dān)負(fù)戰(zhàn)備值班及作戰(zhàn)使用。

相對(duì)于距離和方位而言，高度測(cè)量精度對(duì)于雷達(dá)系統(tǒng)的穩(wěn)定度要求更苛刻，對(duì)陣地周邊自然環(huán)境和電磁環(huán)境要求等更嚴(yán)格，對(duì)雷達(dá)使用維護(hù)人員的基本素質(zhì)要求更高，對(duì)雷達(dá)廠所和使用部隊(duì)的綜合保障水平要求更高。

本文主要以某型三坐標(biāo)地面雷達(dá)為例，結(jié)合實(shí)際情況分析了影響地面雷達(dá)測(cè)高精度的一些主要因素。

1 測(cè)高精度

雷達(dá)目標(biāo)高度是通過(guò)目標(biāo)距離和仰角計(jì)算得到的，即：

[Ht=Ha+Rtsinθe+R2t（2Re）]

式中：[Ht]是目標(biāo)高度； [Ha]是雷達(dá)天線中心的高度，[θe]是指向目標(biāo)的仰角；[Re]是考慮大氣折射效應(yīng)后的等效地球半徑。

由上式可導(dǎo)出測(cè)高誤差均方值[σ2H]為：

[σ2H=R2tcos2θeσ2θe+（sinθe+RtRe）2σ2Rt+σ2Ha]

三坐標(biāo)地面雷達(dá)在設(shè)計(jì)時(shí)，其高度誤差主要參照上述方法將各影響因子下的誤差分項(xiàng)求和所得，是統(tǒng)計(jì)意義上的均方根誤差。

在實(shí)際使用過(guò)程中，影響測(cè)高精度的因素要多得多，而且在特定環(huán)境下，上述影響因素的邊界條件會(huì)發(fā)生變化，使得雷達(dá)實(shí)際測(cè)高過(guò)程中往往會(huì)出現(xiàn)“不準(zhǔn)、不穩(wěn)”的現(xiàn)象。

2 影響測(cè)高精度的因素分析

某型三坐標(biāo)地面雷達(dá)采用接收數(shù)字波束形成及多波束比幅測(cè)高的方法進(jìn)行測(cè)高。通過(guò)實(shí)際使用和數(shù)據(jù)分析，將影響測(cè)高精度的因素分為客觀因素和主觀因素兩大類。

2.1 客觀因素

2.1.1 陣地地形環(huán)境

雷達(dá)陣地周圍的遮蔽角過(guò)大會(huì)導(dǎo)致比幅測(cè)高的低波束被遮擋，嚴(yán)重影響目標(biāo)高度的測(cè)量。

為量化地形遮蔽對(duì)雷達(dá)測(cè)高精度的影響，以某型雷達(dá)為例，設(shè)其仰角波束寬度為3°，第1，2，3波束指向分別為0.7°，1.3°，1.9°。

當(dāng)目標(biāo)出現(xiàn)在第1，2，3三個(gè)波束時(shí)，采用三波束比幅測(cè)角，目標(biāo)飛行路線以固定仰角1°向站飛行，圖1對(duì)比了第1，2，3波束正常觀測(cè)和1波束被遮擋情況下雷達(dá)高度測(cè)量誤差隨距離的變化關(guān)系。

圖1 三波束比幅測(cè)角低波束被遮擋時(shí)測(cè)高誤差

雷達(dá)陣地周圍多徑效應(yīng)會(huì)造成波束畸變，對(duì)測(cè)高精度影響也很大。這里不再詳細(xì)介紹。

2.1.2 陣地雜波環(huán)境

強(qiáng)地雜波、海雜波和強(qiáng)氣象雜波環(huán)境中進(jìn)行目標(biāo)檢測(cè)時(shí)，受雷達(dá)系統(tǒng)雜波改善因子限制，會(huì)出現(xiàn)雜波剩余虛警點(diǎn)跡，當(dāng)目標(biāo)穿越雜波區(qū)且信噪比出現(xiàn)起伏時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)誤關(guān)聯(lián)、誤跟蹤的現(xiàn)象，如圖2所示。

地基雷達(dá)在目標(biāo)檢測(cè)時(shí)，始終需要對(duì)強(qiáng)雜波進(jìn)行抑制，包括近區(qū)強(qiáng)地雜波和中、遠(yuǎn)區(qū)氣象雜波等。從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析來(lái)看，絕大多數(shù)目標(biāo)高度異變情況發(fā)生在雜波區(qū)。

信號(hào)處理系統(tǒng)在對(duì)雜波（尤其是強(qiáng)地雜波和云雨雜波）進(jìn)行處理時(shí)，受系統(tǒng)改善因子限制，會(huì)剩余一定數(shù)量的雜波虛警點(diǎn)。這些虛警會(huì)充斥仰角面的各個(gè)波束，一般地雜波會(huì)集中于低波束，而氣象雜波則根據(jù)距離遠(yuǎn)近可能出現(xiàn)在多個(gè)波束。

點(diǎn)跡凝聚時(shí)同樣不能將雜波虛警完全濾除，經(jīng)過(guò)比幅計(jì)算后，將雜波的位置及仰角等信息也傳至航跡處理系統(tǒng)。

目標(biāo)穿越雜波密集區(qū)時(shí)，由于本身RCS起伏和雜波+噪聲疊加帶來(lái)的信/雜噪比惡化導(dǎo)致雜波區(qū)檢測(cè)時(shí)更加容易丟點(diǎn)，此時(shí)航跡跟蹤時(shí)易出現(xiàn)關(guān)聯(lián)到雜波虛警點(diǎn)的情況，因?yàn)橛行╇s波點(diǎn)的位置和屬性特征也會(huì)滿足相關(guān)跟蹤準(zhǔn)則。

在弱小目標(biāo)檢測(cè)、強(qiáng)雜波區(qū)檢測(cè)或目標(biāo)RCS出現(xiàn)大幅度起伏時(shí)，存在只有一個(gè)波束有輸出的情況，此時(shí)點(diǎn)跡處理測(cè)量的目標(biāo)仰角為波束中心指向，必然出現(xiàn)高度異變，導(dǎo)致測(cè)高精度的惡化。

圖2 目標(biāo)穿越雜波區(qū)示意圖

2.1.3 陣地電磁環(huán)境

陣地周邊的軍/民用電子設(shè)備、敵方施放的有源噪聲壓制式干擾會(huì)改變雷達(dá)檢測(cè)環(huán)境，由信噪比環(huán)境演變?yōu)樾旁?干比環(huán)境，雷達(dá)探測(cè)能力和測(cè)量精度會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重惡化。

對(duì)雷達(dá)的影響主要體現(xiàn)在抬高雷達(dá)檢測(cè)的噪聲基底，使得雷達(dá)測(cè)量精度急劇下降。對(duì)基于DBF體制的三坐標(biāo)雷達(dá)，還會(huì)干擾雷達(dá)接收通道校正，致使接收波束指向紊亂，從而影響高度測(cè)量精度。

2.1.4 陣地大氣環(huán)境

強(qiáng)風(fēng)和大氣波導(dǎo)等極端氣候環(huán)境也會(huì)影響雷達(dá)測(cè)高精度。強(qiáng)風(fēng)會(huì)導(dǎo)致雷達(dá)天線產(chǎn)生較大形變，影響雷達(dá)收發(fā)波束指向；大氣波導(dǎo)主要包括表面波導(dǎo)、蒸發(fā)波導(dǎo)和抬升波導(dǎo)等，一般較強(qiáng)的波導(dǎo)出現(xiàn)在海面上空，大氣波導(dǎo)突破常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)大氣折射模型，使得常規(guī)補(bǔ)償模型失效，測(cè)高精度嚴(yán)重失效。這里僅介紹大氣波導(dǎo)效應(yīng)對(duì)雷達(dá)測(cè)高精度的影響。

在海洋環(huán)境中，波導(dǎo)幾乎能夠發(fā)生在任何時(shí)間、任何海域中。雷達(dá)在探測(cè)海上目標(biāo)時(shí)不能忽略大氣波導(dǎo)的影響。三坐標(biāo)地面雷達(dá)的測(cè)高性能評(píng)估是在標(biāo)準(zhǔn)大氣模型下進(jìn)行的，未充分考慮雷達(dá)電波受大氣波導(dǎo)的影響。

當(dāng)處于表面波導(dǎo)條件時(shí)（波導(dǎo)高304 m，陷獲層波導(dǎo)強(qiáng)度為-264.2 /km），由于表面波導(dǎo)的存在射線彎曲很明顯，因此造成雷達(dá)測(cè)高異常，目標(biāo)距離雷達(dá)越遠(yuǎn)，高度誤差越大；表面波導(dǎo)越強(qiáng)，高度誤差越大。

當(dāng)雷達(dá)仰角為0.1°，目標(biāo)距離為100 km時(shí)，高度測(cè)量誤差達(dá)到700 m，說(shuō)明此種天氣條件下對(duì)雷達(dá)測(cè)量目標(biāo)高度將造成很大影響。

2.2 主觀因素

這里主要指由于人為檢查不及時(shí)或操作錯(cuò)誤而引起的雷達(dá)系統(tǒng)工作狀態(tài)異常，進(jìn)而導(dǎo)致雷達(dá)測(cè)高精度下降。如接收通道失效或性能惡化、天線俯仰及調(diào)平系統(tǒng)等引起的波束指向偏差等。這些異常現(xiàn)象，很可能沒(méi)有被雷達(dá)操縱員及時(shí)發(fā)現(xiàn)。

2.2.1 檢查維護(hù)不及時(shí)

雷達(dá)收發(fā)通道的一致性（均衡性）、天線平臺(tái)調(diào)平狀態(tài)等項(xiàng)目需要定期檢查。

雖然雷達(dá)有BITE監(jiān)視工作狀態(tài)，但其覆蓋率不能完全達(dá)到100%，當(dāng)器件性能出現(xiàn)一定程度的降低時(shí)，可能無(wú)法報(bào)出故障狀態(tài)，但此時(shí)已經(jīng)影響到測(cè)高的性能，如圖3所示。此時(shí)需要維修人員定期檢查和修復(fù)。

圖3 通道一致性異常時(shí)雷達(dá)測(cè)高情況

雷達(dá)機(jī)動(dòng)架設(shè)時(shí)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)地基沉降的現(xiàn)象，導(dǎo)致平臺(tái)水平度偏差；雷達(dá)在雷達(dá)站長(zhǎng)期固定站使用時(shí)，由于天線轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)各撐腿受力并不均勻，電動(dòng)或液壓撐腿可能會(huì)出現(xiàn)一定程度的位移。上述現(xiàn)象對(duì)測(cè)高精度均會(huì)產(chǎn)生較大影響，需要定期進(jìn)行檢查和調(diào)整。

當(dāng)控制天線俯仰出現(xiàn)偏移時(shí)，天線中心法線指向會(huì)出現(xiàn)固定誤差，這種誤差對(duì)于測(cè)高精度的影響具有全方位一致性，即高度誤差出現(xiàn)整體隨距離爬升/下降態(tài)勢(shì)。圖4為雷達(dá)展開(kāi)未到位時(shí)（設(shè)目標(biāo)從100 km處由北向南向站穿頂空飛行，穿越雷達(dá)頂空后徑直飛行至100 km處）目標(biāo)測(cè)高誤差隨距離變化情況。

圖4 天線俯仰異常時(shí)高度誤差情況

同樣，當(dāng)雷達(dá)調(diào)平系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，也會(huì)影響收發(fā)波束指向。與上一種情況不同的是，平臺(tái)不平時(shí)，雷達(dá)測(cè)高誤差全方位并不一致，且呈現(xiàn)出雷達(dá)在一邊探測(cè)時(shí)，高度誤差整體隨距離爬升/下降，而在另一邊探測(cè)時(shí)，高度誤差整體隨距離下降/爬升。如圖5所示。

圖5 天線調(diào)平異常時(shí)高度誤差情況

2.2.2 操作設(shè)置錯(cuò)誤

其他，如人為修改站高、波束指向角，人工跟蹤時(shí)的錯(cuò)誤關(guān)聯(lián)等會(huì)導(dǎo)致測(cè)高精度出現(xiàn)較大偏差。

3 結(jié) 語(yǔ)

影響三坐標(biāo)地面雷達(dá)測(cè)高精度的因素極為復(fù)雜。通過(guò)分析可以得出，要保證雷達(dá)測(cè)高精度，首先應(yīng)從陣地選擇入手，盡量規(guī)避一些因素；同時(shí)要避免人為操作失誤或檢查不及時(shí)等因素，確保雷達(dá)系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)。正確估計(jì)并規(guī)避各種因素，方可有效保證或改善地面雷達(dá)測(cè)高精度。

參考文獻(xiàn)

[1] 酈能敬.對(duì)空情報(bào)雷達(dá)的測(cè)量精度分析[J].雷達(dá)科學(xué)與技術(shù)，2005（1）：1?10.

[2] 王大勇，趙朝鋒，彭建怡，等.微波測(cè)距儀測(cè)距精度誤差因素的影響分析[J].電子測(cè)量技術(shù)，2010，33（4）：42?44.

[3] 崔亞奇，宋強(qiáng)，何友.系統(tǒng)偏差情況下的目標(biāo)跟蹤技術(shù)[J].儀器儀表學(xué)報(bào)，2010，31（8）：1848?1854.

[4] 劉波，劉寶泉，陳春暉.機(jī)載預(yù)警雷達(dá)測(cè)高精度分析[J].雷達(dá)科學(xué)與技術(shù)，2012（4）：134?137.

[5] 靳升，孫永維，陳昊.基于SA?BFSN算法的多模地面雷達(dá)信號(hào)預(yù)分選方法[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2012，35（13）：1?3.

[6] 耿東華，馬丁，孫衛(wèi)杰.地面雷達(dá)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2011，34（13）：21?23.

地基雷達(dá)在目標(biāo)檢測(cè)時(shí)，始終需要對(duì)強(qiáng)雜波進(jìn)行抑制，包括近區(qū)強(qiáng)地雜波和中、遠(yuǎn)區(qū)氣象雜波等。從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析來(lái)看，絕大多數(shù)目標(biāo)高度異變情況發(fā)生在雜波區(qū)。

信號(hào)處理系統(tǒng)在對(duì)雜波（尤其是強(qiáng)地雜波和云雨雜波）進(jìn)行處理時(shí)，受系統(tǒng)改善因子限制，會(huì)剩余一定數(shù)量的雜波虛警點(diǎn)。這些虛警會(huì)充斥仰角面的各個(gè)波束，一般地雜波會(huì)集中于低波束，而氣象雜波則根據(jù)距離遠(yuǎn)近可能出現(xiàn)在多個(gè)波束。

點(diǎn)跡凝聚時(shí)同樣不能將雜波虛警完全濾除，經(jīng)過(guò)比幅計(jì)算后，將雜波的位置及仰角等信息也傳至航跡處理系統(tǒng)。

目標(biāo)穿越雜波密集區(qū)時(shí)，由于本身RCS起伏和雜波+噪聲疊加帶來(lái)的信/雜噪比惡化導(dǎo)致雜波區(qū)檢測(cè)時(shí)更加容易丟點(diǎn)，此時(shí)航跡跟蹤時(shí)易出現(xiàn)關(guān)聯(lián)到雜波虛警點(diǎn)的情況，因?yàn)橛行╇s波點(diǎn)的位置和屬性特征也會(huì)滿足相關(guān)跟蹤準(zhǔn)則。

在弱小目標(biāo)檢測(cè)、強(qiáng)雜波區(qū)檢測(cè)或目標(biāo)RCS出現(xiàn)大幅度起伏時(shí)，存在只有一個(gè)波束有輸出的情況，此時(shí)點(diǎn)跡處理測(cè)量的目標(biāo)仰角為波束中心指向，必然出現(xiàn)高度異變，導(dǎo)致測(cè)高精度的惡化。

圖2 目標(biāo)穿越雜波區(qū)示意圖

2.1.3 陣地電磁環(huán)境

陣地周邊的軍/民用電子設(shè)備、敵方施放的有源噪聲壓制式干擾會(huì)改變雷達(dá)檢測(cè)環(huán)境，由信噪比環(huán)境演變?yōu)樾旁?干比環(huán)境，雷達(dá)探測(cè)能力和測(cè)量精度會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重惡化。

對(duì)雷達(dá)的影響主要體現(xiàn)在抬高雷達(dá)檢測(cè)的噪聲基底，使得雷達(dá)測(cè)量精度急劇下降。對(duì)基于DBF體制的三坐標(biāo)雷達(dá)，還會(huì)干擾雷達(dá)接收通道校正，致使接收波束指向紊亂，從而影響高度測(cè)量精度。

2.1.4 陣地大氣環(huán)境

強(qiáng)風(fēng)和大氣波導(dǎo)等極端氣候環(huán)境也會(huì)影響雷達(dá)測(cè)高精度。強(qiáng)風(fēng)會(huì)導(dǎo)致雷達(dá)天線產(chǎn)生較大形變，影響雷達(dá)收發(fā)波束指向；大氣波導(dǎo)主要包括表面波導(dǎo)、蒸發(fā)波導(dǎo)和抬升波導(dǎo)等，一般較強(qiáng)的波導(dǎo)出現(xiàn)在海面上空，大氣波導(dǎo)突破常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)大氣折射模型，使得常規(guī)補(bǔ)償模型失效，測(cè)高精度嚴(yán)重失效。這里僅介紹大氣波導(dǎo)效應(yīng)對(duì)雷達(dá)測(cè)高精度的影響。

在海洋環(huán)境中，波導(dǎo)幾乎能夠發(fā)生在任何時(shí)間、任何海域中。雷達(dá)在探測(cè)海上目標(biāo)時(shí)不能忽略大氣波導(dǎo)的影響。三坐標(biāo)地面雷達(dá)的測(cè)高性能評(píng)估是在標(biāo)準(zhǔn)大氣模型下進(jìn)行的，未充分考慮雷達(dá)電波受大氣波導(dǎo)的影響。

當(dāng)處于表面波導(dǎo)條件時(shí)（波導(dǎo)高304 m，陷獲層波導(dǎo)強(qiáng)度為-264.2 /km），由于表面波導(dǎo)的存在射線彎曲很明顯，因此造成雷達(dá)測(cè)高異常，目標(biāo)距離雷達(dá)越遠(yuǎn)，高度誤差越大；表面波導(dǎo)越強(qiáng)，高度誤差越大。

當(dāng)雷達(dá)仰角為0.1°，目標(biāo)距離為100 km時(shí)，高度測(cè)量誤差達(dá)到700 m，說(shuō)明此種天氣條件下對(duì)雷達(dá)測(cè)量目標(biāo)高度將造成很大影響。

2.2 主觀因素

這里主要指由于人為檢查不及時(shí)或操作錯(cuò)誤而引起的雷達(dá)系統(tǒng)工作狀態(tài)異常，進(jìn)而導(dǎo)致雷達(dá)測(cè)高精度下降。如接收通道失效或性能惡化、天線俯仰及調(diào)平系統(tǒng)等引起的波束指向偏差等。這些異常現(xiàn)象，很可能沒(méi)有被雷達(dá)操縱員及時(shí)發(fā)現(xiàn)。

2.2.1 檢查維護(hù)不及時(shí)

雷達(dá)收發(fā)通道的一致性（均衡性）、天線平臺(tái)調(diào)平狀態(tài)等項(xiàng)目需要定期檢查。

雖然雷達(dá)有BITE監(jiān)視工作狀態(tài)，但其覆蓋率不能完全達(dá)到100%，當(dāng)器件性能出現(xiàn)一定程度的降低時(shí)，可能無(wú)法報(bào)出故障狀態(tài)，但此時(shí)已經(jīng)影響到測(cè)高的性能，如圖3所示。此時(shí)需要維修人員定期檢查和修復(fù)。

圖3 通道一致性異常時(shí)雷達(dá)測(cè)高情況

雷達(dá)機(jī)動(dòng)架設(shè)時(shí)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)地基沉降的現(xiàn)象，導(dǎo)致平臺(tái)水平度偏差；雷達(dá)在雷達(dá)站長(zhǎng)期固定站使用時(shí)，由于天線轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)各撐腿受力并不均勻，電動(dòng)或液壓撐腿可能會(huì)出現(xiàn)一定程度的位移。上述現(xiàn)象對(duì)測(cè)高精度均會(huì)產(chǎn)生較大影響，需要定期進(jìn)行檢查和調(diào)整。

當(dāng)控制天線俯仰出現(xiàn)偏移時(shí)，天線中心法線指向會(huì)出現(xiàn)固定誤差，這種誤差對(duì)于測(cè)高精度的影響具有全方位一致性，即高度誤差出現(xiàn)整體隨距離爬升/下降態(tài)勢(shì)。圖4為雷達(dá)展開(kāi)未到位時(shí)（設(shè)目標(biāo)從100 km處由北向南向站穿頂空飛行，穿越雷達(dá)頂空后徑直飛行至100 km處）目標(biāo)測(cè)高誤差隨距離變化情況。

圖4 天線俯仰異常時(shí)高度誤差情況

同樣，當(dāng)雷達(dá)調(diào)平系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，也會(huì)影響收發(fā)波束指向。與上一種情況不同的是，平臺(tái)不平時(shí)，雷達(dá)測(cè)高誤差全方位并不一致，且呈現(xiàn)出雷達(dá)在一邊探測(cè)時(shí)，高度誤差整體隨距離爬升/下降，而在另一邊探測(cè)時(shí)，高度誤差整體隨距離下降/爬升。如圖5所示。

圖5 天線調(diào)平異常時(shí)高度誤差情況

2.2.2 操作設(shè)置錯(cuò)誤

其他，如人為修改站高、波束指向角，人工跟蹤時(shí)的錯(cuò)誤關(guān)聯(lián)等會(huì)導(dǎo)致測(cè)高精度出現(xiàn)較大偏差。

3 結(jié) 語(yǔ)

影響三坐標(biāo)地面雷達(dá)測(cè)高精度的因素極為復(fù)雜。通過(guò)分析可以得出，要保證雷達(dá)測(cè)高精度，首先應(yīng)從陣地選擇入手，盡量規(guī)避一些因素；同時(shí)要避免人為操作失誤或檢查不及時(shí)等因素，確保雷達(dá)系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)。正確估計(jì)并規(guī)避各種因素，方可有效保證或改善地面雷達(dá)測(cè)高精度。

參考文獻(xiàn)

[1] 酈能敬.對(duì)空情報(bào)雷達(dá)的測(cè)量精度分析[J].雷達(dá)科學(xué)與技術(shù)，2005（1）：1?10.

[2] 王大勇，趙朝鋒，彭建怡，等.微波測(cè)距儀測(cè)距精度誤差因素的影響分析[J].電子測(cè)量技術(shù)，2010，33（4）：42?44.

[3] 崔亞奇，宋強(qiáng)，何友.系統(tǒng)偏差情況下的目標(biāo)跟蹤技術(shù)[J].儀器儀表學(xué)報(bào)，2010，31（8）：1848?1854.

[4] 劉波，劉寶泉，陳春暉.機(jī)載預(yù)警雷達(dá)測(cè)高精度分析[J].雷達(dá)科學(xué)與技術(shù)，2012（4）：134?137.

[5] 靳升，孫永維，陳昊.基于SA?BFSN算法的多模地面雷達(dá)信號(hào)預(yù)分選方法[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2012，35（13）：1?3.

[6] 耿東華，馬丁，孫衛(wèi)杰.地面雷達(dá)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2011，34（13）：21?23.

地基雷達(dá)在目標(biāo)檢測(cè)時(shí)，始終需要對(duì)強(qiáng)雜波進(jìn)行抑制，包括近區(qū)強(qiáng)地雜波和中、遠(yuǎn)區(qū)氣象雜波等。從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析來(lái)看，絕大多數(shù)目標(biāo)高度異變情況發(fā)生在雜波區(qū)。

信號(hào)處理系統(tǒng)在對(duì)雜波（尤其是強(qiáng)地雜波和云雨雜波）進(jìn)行處理時(shí)，受系統(tǒng)改善因子限制，會(huì)剩余一定數(shù)量的雜波虛警點(diǎn)。這些虛警會(huì)充斥仰角面的各個(gè)波束，一般地雜波會(huì)集中于低波束，而氣象雜波則根據(jù)距離遠(yuǎn)近可能出現(xiàn)在多個(gè)波束。

點(diǎn)跡凝聚時(shí)同樣不能將雜波虛警完全濾除，經(jīng)過(guò)比幅計(jì)算后，將雜波的位置及仰角等信息也傳至航跡處理系統(tǒng)。

目標(biāo)穿越雜波密集區(qū)時(shí)，由于本身RCS起伏和雜波+噪聲疊加帶來(lái)的信/雜噪比惡化導(dǎo)致雜波區(qū)檢測(cè)時(shí)更加容易丟點(diǎn)，此時(shí)航跡跟蹤時(shí)易出現(xiàn)關(guān)聯(lián)到雜波虛警點(diǎn)的情況，因?yàn)橛行╇s波點(diǎn)的位置和屬性特征也會(huì)滿足相關(guān)跟蹤準(zhǔn)則。

在弱小目標(biāo)檢測(cè)、強(qiáng)雜波區(qū)檢測(cè)或目標(biāo)RCS出現(xiàn)大幅度起伏時(shí)，存在只有一個(gè)波束有輸出的情況，此時(shí)點(diǎn)跡處理測(cè)量的目標(biāo)仰角為波束中心指向，必然出現(xiàn)高度異變，導(dǎo)致測(cè)高精度的惡化。

圖2 目標(biāo)穿越雜波區(qū)示意圖

2.1.3 陣地電磁環(huán)境

陣地周邊的軍/民用電子設(shè)備、敵方施放的有源噪聲壓制式干擾會(huì)改變雷達(dá)檢測(cè)環(huán)境，由信噪比環(huán)境演變?yōu)樾旁?干比環(huán)境，雷達(dá)探測(cè)能力和測(cè)量精度會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重惡化。

對(duì)雷達(dá)的影響主要體現(xiàn)在抬高雷達(dá)檢測(cè)的噪聲基底，使得雷達(dá)測(cè)量精度急劇下降。對(duì)基于DBF體制的三坐標(biāo)雷達(dá)，還會(huì)干擾雷達(dá)接收通道校正，致使接收波束指向紊亂，從而影響高度測(cè)量精度。

2.1.4 陣地大氣環(huán)境

強(qiáng)風(fēng)和大氣波導(dǎo)等極端氣候環(huán)境也會(huì)影響雷達(dá)測(cè)高精度。強(qiáng)風(fēng)會(huì)導(dǎo)致雷達(dá)天線產(chǎn)生較大形變，影響雷達(dá)收發(fā)波束指向；大氣波導(dǎo)主要包括表面波導(dǎo)、蒸發(fā)波導(dǎo)和抬升波導(dǎo)等，一般較強(qiáng)的波導(dǎo)出現(xiàn)在海面上空，大氣波導(dǎo)突破常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)大氣折射模型，使得常規(guī)補(bǔ)償模型失效，測(cè)高精度嚴(yán)重失效。這里僅介紹大氣波導(dǎo)效應(yīng)對(duì)雷達(dá)測(cè)高精度的影響。

在海洋環(huán)境中，波導(dǎo)幾乎能夠發(fā)生在任何時(shí)間、任何海域中。雷達(dá)在探測(cè)海上目標(biāo)時(shí)不能忽略大氣波導(dǎo)的影響。三坐標(biāo)地面雷達(dá)的測(cè)高性能評(píng)估是在標(biāo)準(zhǔn)大氣模型下進(jìn)行的，未充分考慮雷達(dá)電波受大氣波導(dǎo)的影響。

當(dāng)處于表面波導(dǎo)條件時(shí)（波導(dǎo)高304 m，陷獲層波導(dǎo)強(qiáng)度為-264.2 /km），由于表面波導(dǎo)的存在射線彎曲很明顯，因此造成雷達(dá)測(cè)高異常，目標(biāo)距離雷達(dá)越遠(yuǎn)，高度誤差越大；表面波導(dǎo)越強(qiáng)，高度誤差越大。

當(dāng)雷達(dá)仰角為0.1°，目標(biāo)距離為100 km時(shí)，高度測(cè)量誤差達(dá)到700 m，說(shuō)明此種天氣條件下對(duì)雷達(dá)測(cè)量目標(biāo)高度將造成很大影響。

2.2 主觀因素

這里主要指由于人為檢查不及時(shí)或操作錯(cuò)誤而引起的雷達(dá)系統(tǒng)工作狀態(tài)異常，進(jìn)而導(dǎo)致雷達(dá)測(cè)高精度下降。如接收通道失效或性能惡化、天線俯仰及調(diào)平系統(tǒng)等引起的波束指向偏差等。這些異常現(xiàn)象，很可能沒(méi)有被雷達(dá)操縱員及時(shí)發(fā)現(xiàn)。

2.2.1 檢查維護(hù)不及時(shí)

雷達(dá)收發(fā)通道的一致性（均衡性）、天線平臺(tái)調(diào)平狀態(tài)等項(xiàng)目需要定期檢查。

雖然雷達(dá)有BITE監(jiān)視工作狀態(tài)，但其覆蓋率不能完全達(dá)到100%，當(dāng)器件性能出現(xiàn)一定程度的降低時(shí)，可能無(wú)法報(bào)出故障狀態(tài)，但此時(shí)已經(jīng)影響到測(cè)高的性能，如圖3所示。此時(shí)需要維修人員定期檢查和修復(fù)。

圖3 通道一致性異常時(shí)雷達(dá)測(cè)高情況

雷達(dá)機(jī)動(dòng)架設(shè)時(shí)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)地基沉降的現(xiàn)象，導(dǎo)致平臺(tái)水平度偏差；雷達(dá)在雷達(dá)站長(zhǎng)期固定站使用時(shí)，由于天線轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)各撐腿受力并不均勻，電動(dòng)或液壓撐腿可能會(huì)出現(xiàn)一定程度的位移。上述現(xiàn)象對(duì)測(cè)高精度均會(huì)產(chǎn)生較大影響，需要定期進(jìn)行檢查和調(diào)整。

當(dāng)控制天線俯仰出現(xiàn)偏移時(shí)，天線中心法線指向會(huì)出現(xiàn)固定誤差，這種誤差對(duì)于測(cè)高精度的影響具有全方位一致性，即高度誤差出現(xiàn)整體隨距離爬升/下降態(tài)勢(shì)。圖4為雷達(dá)展開(kāi)未到位時(shí)（設(shè)目標(biāo)從100 km處由北向南向站穿頂空飛行，穿越雷達(dá)頂空后徑直飛行至100 km處）目標(biāo)測(cè)高誤差隨距離變化情況。

圖4 天線俯仰異常時(shí)高度誤差情況

同樣，當(dāng)雷達(dá)調(diào)平系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，也會(huì)影響收發(fā)波束指向。與上一種情況不同的是，平臺(tái)不平時(shí)，雷達(dá)測(cè)高誤差全方位并不一致，且呈現(xiàn)出雷達(dá)在一邊探測(cè)時(shí)，高度誤差整體隨距離爬升/下降，而在另一邊探測(cè)時(shí)，高度誤差整體隨距離下降/爬升。如圖5所示。

圖5 天線調(diào)平異常時(shí)高度誤差情況

2.2.2 操作設(shè)置錯(cuò)誤

其他，如人為修改站高、波束指向角，人工跟蹤時(shí)的錯(cuò)誤關(guān)聯(lián)等會(huì)導(dǎo)致測(cè)高精度出現(xiàn)較大偏差。

3 結(jié) 語(yǔ)

影響三坐標(biāo)地面雷達(dá)測(cè)高精度的因素極為復(fù)雜。通過(guò)分析可以得出，要保證雷達(dá)測(cè)高精度，首先應(yīng)從陣地選擇入手，盡量規(guī)避一些因素；同時(shí)要避免人為操作失誤或檢查不及時(shí)等因素，確保雷達(dá)系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)。正確估計(jì)并規(guī)避各種因素，方可有效保證或改善地面雷達(dá)測(cè)高精度。

參考文獻(xiàn)

[1] 酈能敬.對(duì)空情報(bào)雷達(dá)的測(cè)量精度分析[J].雷達(dá)科學(xué)與技術(shù)，2005（1）：1?10.

[2] 王大勇，趙朝鋒，彭建怡，等.微波測(cè)距儀測(cè)距精度誤差因素的影響分析[J].電子測(cè)量技術(shù)，2010，33（4）：42?44.

[3] 崔亞奇，宋強(qiáng)，何友.系統(tǒng)偏差情況下的目標(biāo)跟蹤技術(shù)[J].儀器儀表學(xué)報(bào)，2010，31（8）：1848?1854.

[4] 劉波，劉寶泉，陳春暉.機(jī)載預(yù)警雷達(dá)測(cè)高精度分析[J].雷達(dá)科學(xué)與技術(shù)，2012（4）：134?137.

[5] 靳升，孫永維，陳昊.基于SA?BFSN算法的多模地面雷達(dá)信號(hào)預(yù)分選方法[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2012，35（13）：1?3.

[6] 耿東華，馬丁，孫衛(wèi)杰.地面雷達(dá)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2011，34（13）：21?23.