雷達天線定向測量不確定度評定

劉莎莎

雷達天線定向測量不確定度評定

劉莎莎

雷達系統在安裝尋北儀后需要使用陀螺經緯儀對其定向精度進行校準。本文基于某型雷達天線定向的實例，分析了測量過程中的不確定度來源并評定。

陀螺經緯儀是一種將陀螺儀與經緯儀連成一體，能夠直接測出對“真北”（地球自轉軸）的方位角的定向儀器。在使用其對天線進行定向測量時，需對測量結果的質量進行定量評定，即測量不確定度。

數學模型

使用陀螺經緯儀進行定向時，天線方位角:式中:NT—陀螺讀取北方向值；NS—經緯儀讀取天線法向值。

測量不確定度的主要來源

（1） 測量重復性引入的不確定度分量U1:

（2） 經緯儀引入的不確定度分量U2；

（3） 陀螺儀引入的不確定度分量U3；

（4）儀器整平誤差引入的不確定度分量U4；

（5）風力、震動及溫度變化等引入的不確定度分量U5。

標準不確定度的評定

（1）重復性條件下測量引入的不確定度分量U1-A類評定:

在天線前方架設陀螺經緯儀，不斷移動其位置，直至經緯儀垂直照準部與天線法向平面重合，整平后將經緯儀讀數置零，則NS=0。啟動陀螺，其北方向值NT通過連續讀取5個逆轉點讀數μ1、μ2、μ3、μ4、μ5，計算舒勒平均值得到:

重復測量10次，得到以下數據。

表1 測量數據

（2） 經緯儀引入的不確定度分量U2—B類評定:蘇州光學儀器廠的J2-1型經緯儀送上一級檢定機構檢定給出的不確定度為0.5″，K=2，則由此產生的標準不定度為:

（3） 陀螺儀引入的不確定度分量U3—B類評定:

（4）儀器整平誤差引入的不確定度分量U4:

通過水準器氣泡進行整平，J2-1型經緯儀長水準器誤差為20〞/2mm（1格），實際操作誤差通常在1/4格，符合矩形分布，則由此產生的標準不定度為:（5）風力、震動及溫度變化等引入的不確定度分量U5:由于儀器內部對于測量過程已經進行了溫度等因素的補償，故環境引起的不確定度可以忽略。

標準不確定度的合成

各標準不確定度的分量匯總如表2。

表2 標準不確定度匯總表

各輸入量之間相互獨立，則合成標準不確

定度為:

擴展不確定度的評定

取置信概率P=95%，則K=2，擴展不確定度為U =18.54″。

結語

任何測量結果都具有不確定性，測量設備、環境及人員都是影響測量結果的重要因素。在實際天線定向過程中，除具體角度外，還應給出測量結果的不確定度，保證數據的科學性和完整性。

劉莎莎

中國電子科技集團第三十八研究所

劉莎莎，女，工程師，中國電子科技集團第三十八研究所，主要從事長度計量與雷達產品工程測量。

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.07.001